李少飞 顾华志 黄 奥

武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室 湖北武汉 430081

钢铁行业约占全球终端能源需求的8%，约占全球能源系统二氧化碳排放（包含工艺排放）份额的7%［1］。2020年，世界粗钢产量达18.64亿t，其中中国10.53亿t，占比56.49%［2-3］。世界短流程炼钢粗钢产量约占全部粗钢产量的30%，而中国占比不足10%［4］。高炉炼铁是钢铁冶金流程中能源消耗和温室气体排放量最大的环节，因此，寻找环境友好且经济性俱佳的铁矿石还原方式成为理想工艺的探索热点。氢冶金是氢部分或完全取代碳作为还原剂，实现铁矿石脱氧过程的技术。作为氢冶金关键流程之一的直接还原炼铁［5］是用气体或固体还原剂在低于铁矿石软化温度下，在反应装置内将铁矿石还原成金属铁的方法。与高炉炼铁的主要差异在于其最高工艺温度在1 000℃左右，远低于高炉炼铁最高温度。世界直接还原铁（DRI）年产量［3］2018年突破1亿t，2019年达到1.11亿t，中国DRI较少。因此，氢冶金技术对中国钢铁行业降低能源消耗和温室气体排放具有巨大潜能。

推广氢冶金技术有两个问题需要解决，一个是采用哪一种氢冶金技术更具经济性和可操作性；另外一个是大规模低成本氢气气源问题。本文中，简要介绍直接还原铁工艺，探讨氢冶金气源等问题，并结合钢铁行业氢冶金的国内外项目，对中国钢铁行业推广氢冶金技术提出展望。

1 直接还原铁工艺

直接还原铁（DRI）工艺根据还原剂的物理状态可分为两类：一类是以CO和H2复合气体作为还原剂的气基竖炉直接还原工艺；……