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作為寶武綠色低碳冶金實(shí)驗(yàn)基地、全球首個(gè)工業(yè)級別的全氧富氫碳循環(huán)實(shí)驗(yàn)高爐，八鋼富氫碳循環(huán)高爐從其誕生起就備受寶武乃至整個(gè)國內(nèi)鋼鐵業(yè)內(nèi)界的高度關(guān)注。

7月6日，全球鋼鐵冶金綠色低碳三期試驗(yàn)及應(yīng)用項(xiàng)目——富氫碳循環(huán)高爐共享試驗(yàn)平臺開爐點(diǎn)火儀式在八鋼舉行。

作為一種清潔、高效、靈活且應(yīng)用場景廣泛的能源載體，氫能在“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)中被寄予厚望。

鋼鐵冶煉是指在高溫下，用還原劑將鐵礦石還原得到生鐵，再將生鐵按一定工藝熔煉以控制其含碳量（一般小于2%），最終得到鋼的生產(chǎn)過程。

傳統(tǒng)的高爐煉鐵選用焦炭作為原料之一，通過焦炭燃燒提供還原反應(yīng)所需要的熱量并產(chǎn)生還原劑一氧化碳（CO），在高溫下利用一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來，將鐵礦石還原得到鐵，并產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w（CO2）。目前的煉鋼企業(yè)大都采用該技術(shù)。

如果在這一部分進(jìn)行節(jié)能和CO2削減的話，鋼鐵產(chǎn)業(yè)整體的CO2排放量將會(huì)獲得很大的改善。高爐煉鐵的基本反應(yīng)式為Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2，排放的氣體是CO2。

與此不同，氫冶金則是一種新型還原工藝，在還原冶煉過程中主要使用氫氣作還原劑，其基本反應(yīng)式為Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O，主要產(chǎn)物是金屬鐵和水蒸汽，沒有CO2排放。用氫氣作為還原劑取代碳的氫冶金技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)鋼鐵產(chǎn)業(yè)整體的CO2大幅度減排，徹底改變鋼鐵行業(yè)的環(huán)境現(xiàn)狀。


直接還原鐵工藝技術(shù)可分為兩大類：一類是煤基回轉(zhuǎn)窯和煤基熔融還原法，另一類是氣基豎爐法。煤基法是通過煤熱解產(chǎn)生的H2和用H2O做氣化劑經(jīng)碳?xì)饣磻?yīng)產(chǎn)生的H2對鐵礦石進(jìn)行還原，氣基氫冶金是天然氣經(jīng)熱裂解產(chǎn)生還原性氣體（70%H2，30%CO）進(jìn)行還原。

現(xiàn)有的氣基法和煤基法都還是含氫氣的混合氣體直接還原法，隨著綠色制氫的規(guī)?；约暗统杀净陌l(fā)展，直接還原鐵會(huì)向著純氫氣的還原方向發(fā)展。

除了低溫下的直接還原鐵外，氫冶金也可以用在高于礦石熔化溫度以上的高爐煉鐵上。至今高爐煉鐵是以碳為主要還原劑的煉鐵技術(shù)，而氫冶金是以H2為主要還原劑的煉鐵技術(shù)。從鐵礦石的還原過程來看，H2還原鐵礦石速度快，動(dòng)力學(xué)性能好，但為吸熱反應(yīng)，需要外部供熱；CO還原速度較慢，動(dòng)力學(xué)性能差，但為放熱反應(yīng)，可以提供熱量，如果將兩種煉鐵技術(shù)巧妙地整合起來，還原效果是比較理想的。


鋼鐵與氫能有天然聯(lián)系，氫能與鋼鐵的合作是雙贏。鋼鐵企業(yè)既是產(chǎn)氫企業(yè)，也是用氫單位，鋼鐵廠用氫量大，制備氫氣成本比較低。對鋼廠來說，既有發(fā)展氫能優(yōu)勢，也可以用氫冶金發(fā)展低碳冶金技術(shù)，降低碳排放。

原標(biāo)題：氫冶金研發(fā)及發(fā)展動(dòng)態(tài)