氢冶金及低碳炼铁初探——探本溯源，启迪智慧

快科技：4月12日，由中国金属学会和上海大学联合开设的教育部第二批“新工科”课程——《钢铁科学与技术前沿》第二课开课，其主题为“氢冶金及低碳炼铁初探——探本溯源，启迪智慧”，由我国炼铁领域知名专家、中国金属学会炼铁分会主任委员，德国亚琛工业大学博士、北京科技大学原校长杨天钧教授主讲。

 

杨教授首先阐释本次主题的含义，即氢冶金主要是指在铁矿石还原过程当中氢的作用和行为，低碳炼铁是指冶炼过程尽可能使用还原性好的炉料，以降低高炉燃料比和焦比，从而达到减少CO2排放的目的，实现高炉低碳化冶金。杨教授将本次课程分为四个部分——冶铁技术的溯源与挑战、专业炼铁学基础、低碳高炉炼铁的进展和典型非高炉工艺举隅。

 

杨教授指出从2013年以来我国冶金行业就进入了绿色发展阶段，中国典型高炉炼铁指标均处在世界领先水平。现在正是高速增长阶段向高质量发展阶段转变，中国在绿色炼铁新工艺，特别是熔融还原和直接还原方面也迈出了新的步伐，如果全球温度下降目标为2℃，全球CO2排放量在2050年需要实现较大降幅，到2070年达到“净零”排放；目标为1.5℃，全球CO2排放量到2030年要实现较大幅度降低，到2050年左右达到“净零”排放，为实现此目标，需要转变思路，将“碳中和”以及“净零”排放技术看作钢铁行业转型升级的必由之路，提高自身产品竞争力和品牌影响力，杨教授重点强调，“清洁生产，绿色生产一定会成为未来的主流”；承接溯源与挑战，当然离不开理论知识的探究，因此杨教授深入讲解了专业炼铁学基础，同时教导学生们：“要深入读经典，要领会经典的实质内容”。杨教授指出碳还原相比于氢还原，“碳冶金”中CO2、NOx和SO2排放本质上不可避免，仍然较高，而“氢冶金“有望实现“零排放”。高炉富氢的优点，减少纯铁碳耗，提高还原速度和生产率，改善炉料透气性，提高铁水纯净度，有助于造渣过程和操作等，当然高炉富氢还存在一些待解决的问题，目前具有发展潜力的氢还原工艺包括氢基直接还原工艺、氢基熔融还原工艺以及氢等离子还原工艺，它们能够从源头上减少炼铁系统CO2的高排放问题，从反应可行性以及反应速率上达到低碳高效炼铁的效果。

 

杨教授进一步讲述低碳高炉炼铁的进展，介绍了氧气高炉与炉顶煤气循环以及韩国POSCO，日本COURSE 50，德国Dillingen，国内宝武集团的富氢高炉的探索与实践，指出高炉低碳炼铁的出路有三点，一是降低过程耗能，二是提高煤气化学能利用，其中包括提高煤气利用率和炉顶煤气循环，三是氢基低碳炼铁。目前八钢氧气高炉工业试验已经实现第一阶段，即突破传统高炉的富氧极限，实现35%高富氧冶炼目标，未来的目标是实现煤气循环耦合富氢的高炉低碳冶炼。

 

在最后一节，杨教授就非高炉工艺做了总结，山东墨龙Hlsmelt在2008-2017年建成山东墨龙第一座商业化工厂及技术国产化，并在工艺流程、核心设备、资源利用和操作技术方面实现了创新；山西中晋CSDRI工艺，突破了焦炉煤气改质的关键技术，取得了20多项原始技术创新，2020年12月20号，中晋30万吨/年氢基还原铁项目开始热试；河钢Energiron工艺利用世界最先进的制氢和氢还原技术，联手中钢国际、中冶京诚、北京科技大学共同研发、建设全球首例氢冶金示范工程；建龙集团内蒙古赛思普（CISP）工艺，采用氢基熔融还原炼铁新工艺，极大降低排放，环保优势显著。

 

最后，杨教授结合自身几十年在炼铁业辛勤工作的经验，鼓励广大师生要继承并开创多元化炼铁工艺，才能使国家在时代与挑战中处于领先地位，指出未来钢铁行业，高炉作为传统炼铁工艺，仍然是未来几十年炼铁工业的核心，高炉低碳炼铁技术的迅速发展将推动高炉为生态文明建设做出贡献，同时氢冶金在未来钢铁行业发展中具有重要意义，

 

本次授课以线上和线下结合的方式，受到热烈的追捧，客户端人数达到九百多，许多企业组织会场学习，河北发改委主任也观看了本次网课，同时在现场的上海大学材料学院师生们也在全神贯注听课，实际听课人数超过1000人。讲课结束后，杨教授对徐匡迪院士和殷瑞钰院士、各教授专家、宝武等集团的支持和帮助表示感谢，同时感谢上海大学和中国金属学会组织了本次课程。上海大学材料学院董瀚院长对杨教授的授课表示衷心的感谢，同时总结了本次课程，课程在全场师生热烈的掌声中落下帷幕。（上海大学）