氢气还原氧化铁：钢铁工业绿色转型的关键技术

氢气还原氧化铁：钢铁工业绿色转型的关键技术

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人民网

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来源

1.

http://paper.people.com.cn/zgnyb/html/2024-04/15/content_26056261.htm

2.

https://www.custeel.com/reform/view.mv?articleID=7635166&group=1001&cat=1007014

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https://www.pioneer-pku.com/articles/815.html

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https://m.ne21.com/news/show-193764.html

全球钢铁行业正面临着前所未有的环保挑战。作为世界上最重要的基础材料之一，钢铁的生产过程却伴随着巨大的碳排放。据统计，全球钢铁行业每年的二氧化碳排放量约占全球总排放量的7%，而中国作为世界最大的钢铁生产国，这一比例更是高达15%。在“碳达峰、碳中和”目标的驱动下，寻找清洁、高效的钢铁冶炼技术已成为行业发展的迫切需求。在此背景下，氢气还原氧化铁技术以其零碳排放的优势，正逐渐成为钢铁行业绿色转型的关键突破口。

氢气还原氧化铁是一种创新的冶金技术，其核心反应是在高温条件下，利用氢气作为还原剂，将氧化铁还原为金属铁。这一过程的化学反应方程式为：

[ \text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{H}_2 \xrightarrow{\text{高温}} 2\text{Fe} + 3\text{H}_2\text{O} ]

与传统的高炉炼铁工艺相比，氢气还原氧化铁技术具有显著的环保优势。传统工艺中，焦炭不仅作为燃料提供热量，还充当还原剂，与氧化铁发生反应生成二氧化碳。而氢气还原氧化铁技术则完全摒弃了碳元素的参与，其反应产物仅为水蒸气，实现了真正的零碳排放。

尽管氢气还原氧化铁技术展现出巨大的环保潜力，但其商业化应用仍处于起步阶段。欧盟早在2004年就启动了ULCOS（超低CO2炼钢）项目，目标是在2050年前将吨钢CO2排放量降低至少50%。作为全球最大的钢铁生产国，中国也在积极推进氢冶金技术的研发和示范。

目前，全球范围内已有多家钢铁企业开始布局氢冶金项目。例如，瑞典的H2 Green Steel公司正在建设年产250万吨的绿氢直接还原铁项目，该项目将配套700MW的碱性电解水制氢装置。在中国，鞍钢、宝武集团等大型钢铁企业也已启动相关示范项目。其中，鞍钢的绿氢流化床氢冶金项目计划于2025年投产，预计年产1万吨直接还原铁。

尽管前景广阔，但氢气还原氧化铁技术的商业化应用仍面临诸多挑战：

1. 绿氢供应短缺：目前全球绿氢产能有限，无法满足大规模钢铁生产的需求。同时，绿氢的生产成本较高，经济性问题亟待解决。

2. 技术成熟度：虽然实验室研究已取得积极进展，但全氢冶金工艺的工程实践仍处于探索阶段，缺乏大规模商业化应用的经验。

3. 配套设施建设：氢冶金技术的推广需要建立完善的氢气供应链，包括制氢、储氢、运氢等环节，这需要巨大的基础设施投资。

4. 政策支持：虽然多个国家已出台相关政策支持氢冶金技术发展，但要实现大规模商业化应用，仍需更有力的政策激励和市场机制。

面对全球气候变化的严峻挑战，氢气还原氧化铁技术无疑为钢铁行业的绿色转型提供了新的可能。根据国际能源署（IEA）的预测，到2050年，全球钢铁行业将有40-50%的产能采用氢冶金技术，年用氢量将达到2000万吨。

为推动这一技术的商业化应用，需要政府、企业和科研机构的共同努力。一方面，通过政策引导和资金支持，加速技术研发和示范项目的落地；另一方面，加强产业链上下游的协同，推动绿氢产业的发展，降低氢气生产成本。同时，还需要建立完善的碳交易市场和绿色金融体系，为氢冶金技术的商业化应用创造有利条件。

氢气还原氧化铁技术不仅是一种冶金工艺的革新，更代表着钢铁行业向绿色、可持续发展转型的决心。随着技术的不断进步和成本的逐步降低，这一技术有望在未来几十年内成为主流的钢铁生产方式，为全球碳减排目标的实现做出重要贡献。