在“双碳”目标引领和制造业高质量发展的时代背景下，冶金与能源行业正经历着一场深刻的绿色化、智能化变革。我校冶金与能源学院作为我国冶金领域人才培养与科学研究的重要基地，始终将服务国家重大战略需求、攻克行业关键核心技术视为己任。“十四五”以来，围绕“交叉融合、强基扶新”的发展主线，在低碳冶金、智慧冶金、新能源材料与器件、能源热工优化等前沿方向持续深耕，取得了系列令人瞩目的科研成果，为支撑学校“大冶金”战略、推动行业转型升级注入了强劲的科技动能。
深耕低碳冶金 引领工艺流程绿色革命
面对钢铁行业碳减排的紧迫压力，冶金与能源学院将低碳冶金列为科研攻关的核心方向，致力于从工艺流程革新、能源高效利用与资源循环三个维度推动钢铁生产向绿色低碳转型。
在连铸工序节能降耗方面，学院研发的“冶金中间包真空-防热辐射协同保温新方法”取得了突破性进展。该技术创造性地在中间包壳体构建具有防热辐射功能的真空层，有效阻隔热损失，可使中间包包壁温度显著降低100~200℃，出钢温度降低3~8℃，并延长中间包寿命30%以上。这项制备简单、运维成本低、效果显著的技术已在宝钢、无锡新三洲特钢等企业成功应用，不仅适用于钢铁冶金，也为有色、水泥、电力等行业的高温炉窑节能改造提供了新方案，市场应用前景广阔。
针对转炉工序的降碳难题，学院开发的“转炉汽化烟道喷吹含碳材料安全低碳回收煤气新工艺”独辟蹊径。该技术巧妙地向转炉汽化冷却烟道喷吹煤粉或生物质粉，利用烟道高温显热，将烟气中的CO?和O?转化为有价值的CO，从而大幅提升煤气热值、降低CO?排放。目前，该技术的成套装备已在120吨、150吨转炉生产线上稳定运行，可使转炉煤气热值提升15%以上，CO?排放降低30%~50%，并提升了过程安全性。该技术自2022年首次工业化应用以来，已在全国推广10余套，创造了显著的经济与环境效益，并荣获山西省科技进步一等奖。
在资源高值化利用方面，学院创新性地提出了“高磷铁矿熔融还原短流程制备铁基非晶合金”新工艺。该工艺突破传统以纯金属为原料的局限，直接以高磷铁矿协同其他矿物进行熔融还原，并结合快速凝固技术，短流程制备出高性能铁基非晶带材或粉末。所得材料兼具优异软磁性能或催化性能，生产能耗仅为传统硅钢的25%~40%，制氢催化效率接近贵金属铂电极。这项技术为低品位复杂铁矿资源的高效、低碳、高值化利用开辟了全新路径。
赋能智慧冶金 驱动生产过程智能升级
学院深度融合人工智能、大数据、数字孪生等新一代信息技术与冶金工艺，致力于推动冶金生产过程的智能化、数字化变革，为行业高质量发展安装“智慧大脑”。
在设备智能运维领域，学院研发的“高炉炉缸无损测厚智能巡检机器人”解决了高炉安全监测的长期痛点。这款磁吸履带式机器人集成了高精度无损检测、红外测温与图像识别技术，可在炉缸环向自主移动，实时监测侵蚀状态，并通过数字孪生技术构建三维可视化监控系统，实现侵蚀轮廓展示、热点预警与剩余寿命预测，为高炉安全长寿运行提供了智能化保障。
在过程智能控制方面，学院基于长期积累，正在研发新一代“高炉炼铁全流程智能优化与自愈控制系统”。该系统融合工业大数据与AI技术，旨在实现对高炉冶炼过程的实时诊断、自愈控制与全生命周期优化，显著提升高炉运行的稳定性与能效。同时，面向碳中和目标，学院创新性提出了“极限富氢高炉”和“电氢高炉”等新工艺构想，并配套开发了高精度反应动力学模拟仿真软件，为未来低碳高炉的研发与优化提供了核心工具。
在提升产品品质方面，学院聚焦高品质钢纯净度控制，开发了“高品质钢数智化制备技术”。该技术将数值模拟与机器学习相结合，系统揭示了冶炼过程中夹杂物的形成机理，并开发出具备智能预测与优化功能的软件系统。该系统可实时评估工艺参数对夹杂物的影响并给出优化建议，实现外来夹杂物风险的前置预警，助力高品质钢的稳定、纯净生产。
布局新能源材料 抢抓储能产业战略机遇
在“双碳”战略驱动下，新能源与储能产业迎来爆发式增长。学院前瞻布局，在储能与新能源材料领域开展了一系列从基础研究到产业化的创新工作。
学院牵头组建了“储能电池负极材料新技术湖北省工程研究中心”，为相关技术的工程化研究与转化提供了高水平平台。研究团队在锂离子电池关键材料方面实现重大突破，针对硅负极体积膨胀大、循环寿命短的世界性难题，通过设计多孔结构、表面修饰、内部引入导电钉扎点等多重策略，成功研制出克容量高、膨胀率低的“蚁巢状”体相多孔硅碳负极材料。基于该材料开发的高性能硅基锂离子电池，能量密度达到320Wh/kg以上，具备长循环、宽温域、快充及高安全性等优势。该项核心技术以1.5亿元的金额成功转让，创造了湖北省高校院所单笔技术交易最高纪录，并已建成百吨级示范生产线，展现出巨大的产业价值，项目荣获第49届日内瓦国际发明展金奖。
在软磁材料领域，学院研发的“高磁感低损耗铁硅软磁粉芯及其制备技术”取得了重要进展。该技术创新采用放电等离子烧结工艺，一步实现Fe-Si磁粉间独特绝缘结构的构建和高致密化成型。所得磁粉芯具有高饱和磁感、低高频损耗、高耐温性和高致密度等优异性能，综合指标优于国内外同类商用产品，且工艺流程短、成本低，在光伏逆变器、新能源汽车充电桩等中高频功率电感领域应用前景广阔。
优化能源热工 提升工业系统能效极限
学院在工业节能、先进燃烧技术及热工系统优化方面拥有深厚积累，致力于通过技术创新挖掘工业能源利用效率的极限，降低污染物排放。
学院运用数值模拟技术，建立了各类工业炉窑的流动-传热-传质耦合模型，形成了“工业炉窑节能减排数字诊断与优化技术”。该技术可对炉内过程进行动态可视化诊断，并基于诊断结果提出结构优化、燃烧调整、余热回收等具体方案，已在多家钢铁企业成功应用，节能降碳效果显著。
在燃烧技术创新方面，学院深入研究了富氧及MILD（温和与低氧稀释）燃烧机理，并成功将“富氧燃烧技术”应用于特钢加热炉改造，有效提高了燃烧效率，降低了燃料消耗和烟气热损失。此外，学院自主研发了基于泡沫陶瓷多孔介质燃烧器的“燃气红外加热（干燥）技术及装备”。该技术燃烧稳定、污染物排放低（NOx减排约50%），可实现红外辐射的精确控制，加热均匀高效，较传统燃气加热节能约20%。该设备采用模块化设计，适用于钢包烘烤、涂层固化等多种场景，已实现国产化首台套应用。
“十四五”期间，学院科研经费到账超1.44亿元，承担国家级科研项目35项，授权发明专利88项，发表高水平SCI论文692篇，获省部级科技奖励13项，多项技术实现千万级乃至亿元级的成果转化。这些成绩的取得，得益于学院对科研创新文化的高度重视与持续培育。学院以重大需求为牵引，鼓励学科交叉融合，积极搭建“钢铁冶金及资源利用教育部重点实验室”“钢铁冶金新工艺湖北省重点实验室”“湖北省低碳冶金技术国际科技合作基地”“中非低碳冶金研究中心”等平台，并与宝武集团、大冶特钢等龙头企业深化产学研合作，组建创新联合体，确保科研方向与产业前沿同频共振。
展望“十五五”，学院将继续坚持“面向产业、应用导向、学科交叉、特色创新”的发展思路，以建设钢铁冶金国际知名、能源热工国内一流的高水平学科为目标，进一步聚焦低碳智慧冶金、新能源材料等战略方向，强化有组织科研，力争在氢冶金、材料冶金一体化、冶金智能装备等前沿领域实现更大突破，以更多的原创性、引领性科技成果，持续为服务国家“双碳”战略、保障产业链供应链安全、推动冶金能源行业高质量发展贡献“武科大”智慧和力量。（冶金与能源学院）
