加快“有色+鋼鐵”現(xiàn)代冶金新體系建設(shè)
——摘自在有色金屬與黑色金屬融合技術(shù)交流會(huì)上的報(bào)告
中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)
黨委書(shū)記、會(huì)長(zhǎng) 葛紅林
在我國(guó)經(jīng)濟(jì)邁向高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵階段，習(xí)近平總書(shū)記高瞻遠(yuǎn)矚，多次就推動(dòng)產(chǎn)業(yè)融合、構(gòu)建現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系作出重要指示，深刻闡述了產(chǎn)業(yè)融合對(duì)于提升產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈韌性和安全水平、培育新質(zhì)生產(chǎn)力、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)行穩(wěn)致遠(yuǎn)的重大戰(zhàn)略意義。
有色金屬與鋼鐵作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的傳統(tǒng)基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，長(zhǎng)期以來(lái)在相對(duì)獨(dú)立的軌道上發(fā)展，形成了各自完整的產(chǎn)業(yè)體系。隨著全球制造業(yè)呈現(xiàn)明顯的融合化發(fā)展趨勢(shì)，有色和鋼鐵也不例外，二者的融合發(fā)展，將迸發(fā)出新流程、新工藝、新材料，不僅是科技進(jìn)步的必然，也是突破增長(zhǎng)瓶頸、實(shí)現(xiàn)價(jià)值躍升的必然，也將為鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和過(guò)剩產(chǎn)能轉(zhuǎn)化開(kāi)辟新路徑，注入新活力。
我國(guó)“有色+鋼鐵”融合發(fā)展的
成功模式
中國(guó)作為全球大的鋼鐵和有色金屬生產(chǎn)國(guó)、消費(fèi)國(guó)，近年來(lái)，“有色+鋼鐵”融合化發(fā)展走在前列，取得了成效，創(chuàng)新了模式。
跨界開(kāi)發(fā)模式：過(guò)往的典型有寶鋼和攀鋼的鈦產(chǎn)業(yè)、包鋼的稀土產(chǎn)業(yè)；近年來(lái)的典型有紅土鎳礦工藝通過(guò)簡(jiǎn)化流程（去除了電解和重熔環(huán)節(jié)）和改變?cè)闲螒B(tài)（用含鐵的鎳鐵替代純鎳），重塑了全球不銹鋼產(chǎn)業(yè)的成本結(jié)構(gòu)和競(jìng)爭(zhēng)格局。此外，還有寶武集團(tuán)進(jìn)軍鎂產(chǎn)業(yè)，并成立了寶武鎂業(yè)。
融合生產(chǎn)模式：形成了眾多既能為有色，也能為鋼鐵生產(chǎn)的大型裝備，比如，鋼鐵企業(yè)的大型軋制裝備承接了有色行業(yè)的大尺度的銅合金、鈦合金的加工，有色行業(yè)的大型模鍛裝備承接大尺寸高溫合金的加工。
互融研發(fā)模式：近年來(lái)，不少冶金科研院所轉(zhuǎn)向有色金屬產(chǎn)業(yè)鏈研究，取得了豐碩成果，占有色金屬工業(yè)科技進(jìn)步獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)比例逐年提高，此外，通過(guò)聯(lián)合中鋁集團(tuán)等有色企業(yè)，聚焦戰(zhàn)略關(guān)鍵有色金屬，積極開(kāi)展融合協(xié)同研究，比如，商用飛機(jī)材料攻關(guān)。
循環(huán)共生模式：酒泉鋼鐵集團(tuán)創(chuàng)新了全球條“鋼鐵+電解鋁+能源”相融流程。10年前，該企業(yè)利用獨(dú)立電網(wǎng)和自備電廠優(yōu)勢(shì)，發(fā)展電解鋁項(xiàng)目，近年來(lái)，創(chuàng)新了能源中心，集中管理該企業(yè)的火力發(fā)電、新能源發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電、余熱余壓發(fā)電，解決了電廠剩余電量消納、“棄風(fēng)棄電”難題，同時(shí)，又充分利用鋼廠余熱，焙燒文豐鋼鐵公司提供的氫氧化鋁，生產(chǎn)氧化鋁，直接供應(yīng)電解鋁生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
回收分離模式：廢舊混合金屬的高效分離是循環(huán)利用的前提。近年來(lái)，渦電流分選、激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）智能分選、熔鹽電解精煉等技術(shù)進(jìn)步迅速。格林美公司建設(shè)的多金屬城市礦產(chǎn)綜合利用基地，采用“超導(dǎo)磁選+LIBS識(shí)別+等離子熔煉”組合工藝，可從廢汽車(chē)破碎料中回收22種金屬，綜合回收率超過(guò)95%。
深化“有色+鋼鐵”融合發(fā)展的
若干路徑
近年來(lái)，“有色+鋼鐵”融合發(fā)展的眾多成功案例，讓人們充分感悟到，“有色+鋼鐵”的融合發(fā)展，將迸發(fā)出新流程、新工藝、新材料，更有可能為鋼鐵行業(yè)的過(guò)剩產(chǎn)能轉(zhuǎn)化開(kāi)辟新路徑。
充分挖掘“有色+鋼鐵”流程鑲嵌的巨大潛力。過(guò)去，兩個(gè)行業(yè)側(cè)重的是各自的制造流程優(yōu)化和變革，包括產(chǎn)生不少顛覆性的工藝技術(shù)。二者如果基于深刻理解各自工藝特點(diǎn)和核心挑戰(zhàn)，在基本原理、工程經(jīng)驗(yàn)、智能化方法、綠色化路徑、新材料開(kāi)發(fā)等層面進(jìn)行融合研發(fā)，創(chuàng)新二者制造流程的相嵌相融，也會(huì)產(chǎn)生意想不到的超常規(guī)效果，值得去研究。
比如，文豐鋼鐵公司創(chuàng)新了全球條“鋼鐵+氧化鋁”鑲嵌流程。利用余熱蒸汽，替代氧化鋁溶出所需的60%能耗，利用高爐煤氣，替代氧化鋁焙燒所需的30%燃料，利用赤泥磁選氧化鐵粉，回收50%以上的鐵資源，與傳統(tǒng)的單純氧化鋁生產(chǎn)流程相比，經(jīng)濟(jì)效益和減少能耗十分顯著。
鋼鐵和有色制造流程的鑲嵌相融，將打破單一鋼鐵或有色企業(yè)的格局，打造出更經(jīng)濟(jì)、更連續(xù)、更緊湊、更低碳、更循環(huán)利用的現(xiàn)代冶金流程。
充分發(fā)掘“有色+鋼鐵”循環(huán)利用的巨大潛力。過(guò)去，兩個(gè)行業(yè)比較側(cè)重各自制造過(guò)程中物料的循環(huán)利用，包括付出很大的代價(jià)開(kāi)展廢棄物減量和綜合利用。如果基于深刻理解各自物料的特點(diǎn)，互相利用，將產(chǎn)生意想不到的變廢為寶的結(jié)果。當(dāng)前，已有不少需要進(jìn)一步開(kāi)拓的方向。
赤泥及提鐵在鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用紅利。2025年，我國(guó)赤泥產(chǎn)生量12800萬(wàn)噸，綜合利用量?jī)H為1800萬(wàn)噸，每年將堆積的含鐵量至少3000萬(wàn)噸，如果歷年沉淀的16億噸赤泥，能充分利用，將減少我國(guó)鐵礦石的對(duì)外依存度。近年來(lái)，我國(guó)赤泥綜合利用已經(jīng)走在前列，如果進(jìn)一步得到鋼鐵界的響應(yīng)和參與，必將擴(kuò)大應(yīng)用面，提高其利用率。
鋼鐵粉塵回收鋅粉研究。鋼鐵企業(yè)粉塵產(chǎn)量一般占鋼鐵產(chǎn)量的8%~12%，其中含鋅粉塵約占20%~30%，約占鋼鐵產(chǎn)量的2.5%。2024年，中國(guó)粗鋼產(chǎn)量10.05億噸，計(jì)算得鋅粉塵超2500萬(wàn)噸。當(dāng)前，鋼鐵粉塵回收鋅粉還需要融合攻關(guān)。
鋁渣鋁灰在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用研究。20世紀(jì)80年代，鋼鐵工業(yè)為了節(jié)能降耗控制成本，金屬鋁脫氧劑改用回收鋁。近年來(lái)，鋼鐵行業(yè)加大了對(duì)鋁冶煉產(chǎn)生的鋁渣鋁灰的應(yīng)用。2024年，鋼鐵行業(yè)已消化了150萬(wàn)噸鋁渣鋁灰占總量的50%，節(jié)電37.5億千瓦時(shí)，變危廢為資源。從鋁行業(yè)來(lái)講，希望進(jìn)一步提高應(yīng)用量和開(kāi)拓新的應(yīng)用渠道。
充分發(fā)掘“鋼鐵+有色”材料替代的巨大潛力。近年來(lái)，隨著鋼鐵和有色金屬材料性能的不斷提高，制造成本的不斷下降，互相替代，交叉替代不斷涌現(xiàn)，成果不斷顯現(xiàn)。其根本動(dòng)力是具有性?xún)r(jià)比，這是不以行業(yè)的意志為轉(zhuǎn)移的。
比如，工藝創(chuàng)新的替代。近年來(lái)，特斯拉開(kāi)創(chuàng)了新能源汽車(chē)一體化鑄造工藝，打破了傳統(tǒng)鋼制汽車(chē)的生產(chǎn)工藝，隨著我國(guó)不少新能源汽車(chē)企業(yè)跟進(jìn)，地加快了我國(guó)以鋁代鋼的步伐。近，我國(guó)鎂產(chǎn)業(yè)在新能源汽車(chē)鎂合金一體化鑄造領(lǐng)域取得顯著進(jìn)展，開(kāi)辟了以鎂代鋁的新模式。從某種意義上講，傳統(tǒng)汽車(chē)將轉(zhuǎn)向鋼鋁車(chē)、鋁車(chē)、鋁鎂車(chē)。
更好性?xún)r(jià)比的替代。2024年，我國(guó)“以鋁代鋼”量合計(jì)620萬(wàn)噸，其中，光伏用鋁395萬(wàn)噸、新能源汽車(chē)型材用鋁140萬(wàn)噸、汽車(chē)鋁合金車(chē)身薄板55萬(wàn)噸、建筑用鋁模板型材30萬(wàn)噸。不過(guò)，近年來(lái)，由于鋼鐵價(jià)格的下降，減緩了以鋁代鋼的進(jìn)程。反映在一些新能源汽車(chē)上，從全鋁車(chē)身變化到鋼鋁車(chē)身；由于鋁價(jià)不斷高于鎂價(jià)，不少應(yīng)用企業(yè)，加快了以鎂代鋁的步伐。
替代和反替代。20世紀(jì)，寶鋼將生產(chǎn)的“馬口鐵”進(jìn)一步深加工，通過(guò)引進(jìn)國(guó)外制罐設(shè)備，生產(chǎn)易拉鋼罐，應(yīng)用于青島啤酒。但好景不長(zhǎng)，隨著中國(guó)罐料鋁材的科技進(jìn)步和成本不斷下降，導(dǎo)致寶鋼的生產(chǎn)線，轉(zhuǎn)向生產(chǎn)鋁罐，放棄鋼罐。
充分發(fā)掘“有色+鋼鐵”科技成果轉(zhuǎn)化的巨大潛力。總的來(lái)說(shuō)，過(guò)去，鋼鐵工業(yè)得益于“鋼鐵元帥”的地位，我國(guó)率先實(shí)現(xiàn)了對(duì)國(guó)家地從跟跑、并跑到，積累了不少工藝技術(shù)，對(duì)有色金屬行業(yè)的承接轉(zhuǎn)化具有得天獨(dú)厚的便利。
連鑄連軋技術(shù)。中鋁瑞閩通過(guò)引進(jìn)寶鋼CVC板形控制技術(shù)，將鋁帶坯連鑄速度從3m/min提升至8m/min，凝固和熱軋兩個(gè)過(guò)程僅需幾秒鐘，顯著提升了材料的強(qiáng)度和成形性能。
保護(hù)氣體澆鑄和電磁攪拌技術(shù)。江西銅業(yè)引入鋼鐵行業(yè)的保護(hù)氣體澆鑄技術(shù)和電磁攪拌技術(shù)，開(kāi)發(fā)出了新型銅帶坯連鑄連軋生產(chǎn)線，使銅加工流程從傳統(tǒng)的7道工序縮短為3道，加工成本下降30%，同時(shí)因快速凝固使銅材導(dǎo)電率提升2%~3%IACS，滿足了新能源領(lǐng)域?qū)Ω邔?dǎo)材料的苛刻要求。
等溫鍛造技術(shù)。等溫鍛造是鋼鐵行業(yè)高溫合金制造中成熟應(yīng)用的技術(shù)。武漢金厘鈦與寶鈦集團(tuán)合作，借助鞍鋼重型鍛壓機(jī)，通過(guò)增加模具恒溫系統(tǒng)和精準(zhǔn)控壓裝置改造，實(shí)現(xiàn)TC4、TB6等典型鈦合金的等溫鍛造，鍛件組織均勻性提升40%，飛邊材料損耗減少60%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。湖南金天鈦業(yè)借鑒寶武高溫合金渦輪盤(pán)鍛造經(jīng)驗(yàn)，使TA15鈦合金的斷裂韌性KIC值提高25%，疲勞壽命延長(zhǎng)了3倍。
在此，特別希望鋼鐵行業(yè)的科研人員和工程技術(shù)人員，高度關(guān)注鋼鐵和有色科技成果的互動(dòng)轉(zhuǎn)化研究。
充分發(fā)掘“有色+鋼鐵”人工智能互學(xué)共鑒的潛力。鋼鐵在長(zhǎng)流程、大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的智能控制（如高爐）方面經(jīng)驗(yàn)豐富。比如，鋼鐵行業(yè)在全流程自動(dòng)化控制領(lǐng)域積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，特別是在高溫連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化方面形成了成熟模式，又如，“一鍵式”集中控制理念、“AI”復(fù)合建模等；在設(shè)備全生命周期管理領(lǐng)域構(gòu)建了系統(tǒng)化解決方案，由點(diǎn)檢定修向預(yù)防性維修模式轉(zhuǎn)變；數(shù)字孿生工廠，實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)、預(yù)測(cè)、優(yōu)化控制；在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)方面已形成規(guī)模化應(yīng)用范式。
有色金屬在離散性更強(qiáng)的流程（如濕法、電解）、復(fù)雜成分控制，以及一些特定場(chǎng)景（如礦物智能分選）有優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，有色金屬行業(yè)形成了一批具備復(fù)制推廣價(jià)值的實(shí)踐成果。在采礦環(huán)節(jié)，數(shù)智化技術(shù)破解“開(kāi)發(fā)與保護(hù)”矛盾，推動(dòng)高效開(kāi)采與綠色生產(chǎn)；在冶煉環(huán)節(jié)，數(shù)智化技術(shù)推動(dòng)工藝精度和能源效率雙重突破，生產(chǎn)效率大幅提升；在加工環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)穿透生產(chǎn)全要素、算法優(yōu)化資源配置、系統(tǒng)固化精益規(guī)則，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)、降本、增效；在管理層面，數(shù)智化打破“信息孤島”，推動(dòng)管理模式升級(jí)；在應(yīng)用生態(tài)方面，數(shù)智化技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈同類(lèi)或者相似環(huán)節(jié)的高效協(xié)同。比如，有色協(xié)會(huì)和中鋁集團(tuán)聯(lián)合發(fā)布的“坤安”大模型?！袄ぐ病贝竽Ｐ桶税賰|級(jí)有色金屬行業(yè)數(shù)據(jù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，具備自然語(yǔ)言處理、圖像處理、預(yù)測(cè)、科學(xué)求解器等多項(xiàng)專(zhuān)業(yè)能力。
“有色+鋼鐵”人工智能成果的互學(xué)共鑒空間巨大、潛力、紅利豐厚，但需要加強(qiáng)交流，深化了解，開(kāi)放合作。
加快“有色+鋼鐵”現(xiàn)代冶金
新體系建設(shè)的建議
一是推動(dòng)有色和鋼鐵產(chǎn)業(yè)“單一集聚”向“融合共生”轉(zhuǎn)型，原則上不再單獨(dú)選址新建有色和鋼鐵企業(yè)，構(gòu)建“有色+鋼鐵”乃至“有色+鋼鐵+化工”協(xié)同生產(chǎn)的創(chuàng)新體系。比如，在中鋁西南銅業(yè)搬遷改造中，堅(jiān)持搬遷到昆明鋼鐵和石化產(chǎn)業(yè)園區(qū)。
二是打破傳統(tǒng)的線性創(chuàng)新模式，建立“基礎(chǔ)研究—共性技術(shù)—工程應(yīng)用”三級(jí)協(xié)同創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。建立常態(tài)化科技交流平臺(tái)，推動(dòng)“大冶金”戰(zhàn)略。定期舉辦“‘有色+鋼鐵’科技融合”專(zhuān)題研討會(huì)；鼓勵(lì)大型鋼鐵集團(tuán)和有色集團(tuán)率先推動(dòng)技術(shù)共享和協(xié)同創(chuàng)新，形成示范效應(yīng)；鼓勵(lì)科研院所和企業(yè)互訪互學(xué)，培養(yǎng)具備“大冶金”視野的復(fù)合型技術(shù)人才和管理人才。
三是聚焦共性關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)，打造示范工程。面向國(guó)家重大需求（如低碳冶金、智能制造、關(guān)鍵戰(zhàn)略金屬保供、固廢資源化），設(shè)立或行業(yè)級(jí)的聯(lián)合研發(fā)項(xiàng)目；共同研發(fā)通用型的冶金裝備、核心零部件、智慧軟件等；訓(xùn)練跨行業(yè)冶金大模型，覆蓋鋼—鋁—銅等多材料工藝優(yōu)化；建設(shè)跨行業(yè)示范生產(chǎn)線或示范工廠，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，推廣成果，形成共享知識(shí)庫(kù)。
“有色+鋼鐵”的融合發(fā)展，是兩個(gè)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的自我革新。當(dāng)鋼鐵的堅(jiān)韌與有色的靈動(dòng)深度融合，必將催生出承載未來(lái)工業(yè)文明的新物質(zhì)基礎(chǔ)。這場(chǎng)深刻的產(chǎn)業(yè)變革，需要政策制定者的遠(yuǎn)見(jiàn)、企業(yè)家的勇氣和科技工作者的智慧，前景廣闊、大有可為。
來(lái)源：中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)
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