环境研究部

环境技术与工程研究部主要面向工业过程产生的环境污染问题，运用环境与化工、冶金、材料、生物等多学科交叉融合，进行工业污染全过程低成本控制理论、关键技术与工程示范研究。2024年度研究部在降碳减污和资源化利用等方面均获得全新的科研突破。

重点进展一：全过程优化的锂电固废高效低碳处理技术体系

研究部环境资源化与数智技术课题组针对目前锂电固废循环利用过程关键金属回收率低、二次污染重、物耗能耗高的问题，团队提出有价组分短程循环利用与全过程综合控污的创新思路，实现“多组元精准分离-多金属梯级提取与短流程材料再造-介质循环与伴生组分综合利用-多单元集成优化”系统创新，构建全过程优化的锂电固废高效低碳处理技术体系，实现大规模应用推广，并为行业提供产业化技术与工程案例。系列成果获2023年国家科技进步二等奖（该奖项于2024年颁奖）和北京市科技进步一等奖。

图1 锂电固废处理工程

重点进展二：高炉煤气变压吸附碳捕集技术

研究部环境清洁技术课题组基于钢铁行业的碳减排需求，开发了高效低能耗高炉煤气变压吸附碳捕集技术，结合高炉煤气的排放特征，充分利用煤气自带余热余压，耦合匹配煤气预处理和变压吸附碳捕集系统，获得高纯度CO₂产品和高热值脱碳煤气，实现煤气CO₂的低能耗捕集。目前在河钢集团有限公司新建国内首套千吨级高炉煤气变压吸附碳捕集示范工程，实现CO₂回收率>90%，CO₂纯度>95%，年CO₂捕集量1000吨以上，突破高炉煤气CO₂捕集通量提升和能耗降低难题，具有显著示范效应。

图2 河钢集团唐钢现场建设及效果图

重点进展三：铁铬液流电池电解液短程清洁制备技术与应用

研究部化工冶金产品工程课题组面向大规模长时储能领域铁铬液流电池应用需求，首创研发了碳素铬铁低温酸解法铁铬电解液清洁制备新技术，源头消除了六价铬污染物；通过调控铬离子络合形态，解决了电解液室温高性能运行的难题；与常规工艺技术相比，成本降低50%、综合能耗降低30%；建成了全球首套百吨级工业中试装置，支撑了100kW/500kWh储能示范项目运行。入选第六届中国河南开放创新暨跨国技术转移大会签约重大科技项目。

图3 铁铬液流电池电解液短程清洁设备

重点进展四：压缩空气系统全局优化及应用

研究部工业智能优化课题组深化全局优化与工业智能的结合应用，以压缩空气系统为对象，发展智能结构调度优化方法，并为新疆天业集团提供了全局优化的改造方案，包括空压机配置、管网布局以及调度操作方案。配置和管网布局实施后，在改造范围内，元/方的压缩空气成本从0.14降低到0.077，降低了45%；年用气总量降低10%，从26亿立方降低到24亿立方；年节省压缩空气电耗1.6亿千瓦时。

图4 压缩空气系统全局优化及应用