2024年1月6日,中國鋼研科技集團有限公司自主研發和建設的純氫多穩態豎爐示范工程正式運行,實現我國純氫豎爐工程的首次成功應用,標志著我國自主研發純氫冶金技術從“0”到“1”的突破以及“富氫”冶金向“純氫”冶金的技術跨越,對推動我國鋼鐵行業實現高水平科技自立自強、早日達成碳中和愿景目標具有重大意義。
當前世界各國日益重視環境保護,都在加大力量研究減排二氧化碳的方法。目前,用碳作還原劑進行高爐冶煉的方法已經非常成熟,減排二氧化碳的空間非常有限。因此,許多國家都在研究用氫進行冶煉的方法。
所謂氫冶金就是在還原冶煉過程中主要使用氫氣作還原劑。氫是最活潑的還原劑,在鐵氧化物的氣-固還原反應過程中,提高氣體還原劑中氫氣的比例,可以明顯提高其還原速率和還原效率。與一氧化碳的還原潛能相比,氫氣的還原潛能大大高于一氧化碳。用氫氣還原氧化鐵時,其主要產物是金屬鐵和水蒸氣。還原后的尾氣對環境沒有任何不利的影響,可以明顯減輕對環境的負荷,因此,將碳冶金轉變為氫冶金是鋼鐵工業發展低碳經濟的最佳選擇。
示范工程采用中國鋼研自主研發設計的成套純氫豎爐技術,設備國產化率達到100%,為我國純氫冶金技術的大規模工業化應用奠定了良好基礎。工程使用99.5%氫氣作為還原氣,還原后的金屬化球團在爐內直接用氫氣冷卻,熱效率得到極大提高。為保證氫氣利用率,采用自主研發的專用材料和加熱系統,可以將氫氣溫度穩定保持在1000℃。目前,順利運行超過200小時,金屬化率超過93%,達到各項持續運行考核指標。產品可以進一步冶煉制備超潔凈高純鐵或超純鐵,既可以作為高端特種材料和電磁材料制備的原料,也可以作為高端鋼材制備的基材。
展望未來,中國鋼研將在一期示范工程基礎上,與國內外各大鋼鐵企業攜手構建“基礎研究-技術創新-工程轉化-產品升級”純氫冶金全產業鏈創新體系,建設國際領先的鋼鐵冶金綠色化、高端化技術創新和成果轉化基地,為鋼鐵行業高質量發展做出鋼研貢獻。