记者从鞍钢集团获悉，鞍钢集团建设的全球首套绿电绿氢流化床氢冶金中试线近日实现全流程工艺贯通，已稳定产出金属化率达到95%的绿色近零碳直接还原铁产品，成功实现从实验室研发到中试的跨越。
冶金行业是碳排放大户，直接碳排放量高达全国碳排放总量的15%，是我国实现碳达峰碳中和的关键战场。该项目通过“绿电制氢—绿氢还原”短流程重构生产链，替代传统高炉碳还原炼铁，实现“碳冶金”向“氢冶金”转变，为钢铁行业实现“双碳”目标、转型升级开辟全新路径。
鞍钢集团总工程师刘丰强介绍，面对传统高炉长流程炼铁依赖焦化、烧结等高碳排放环节的行业现状，2022年，鞍钢集团联合中国科学院大连化学物理研究所、过程工程研究所和上海大学等单位启动了万吨级流化床氢冶金中试线建设。氢冶金项目于2022年9月正式开工，历经两年攻坚完成建设。截至8月，流化床氢冶金中试线已实现全流程工艺贯通。
据介绍，氢冶金项目所需绿电来自鞍钢股份鲅鱼圈分公司风电机组，绿氢采用先进碱水电解制氢技术，打通“制氢—还原—压块”全流程，形成了具有完全自主知识产权的流化床氢冶金新技术成套工艺技术包，关键设备国产化率100%。相较传统高炉工艺，该项目吨铁二氧化碳实现了近零排放。产出的直接还原铁产品杂质含量低，能够满足新能源汽车电机用钢等高端产品需求。
中国科学院大连化学物理研究所研究员姚婷婷介绍，在技术层面，该项目通过在催化剂性能优化、电解堆结构设计、工艺系统集成和智能控制三大方向的技术深耕，有效解决了传统电解水制氢能耗偏高、高活性材料稳定性不足、负荷调变能力弱等行业共性问题，实现单槽产氢量的提升大于50%、最低运行负荷可降至26%、全负荷范围内直流电耗控制在3.87-4.40千瓦时/标方氢气，为氢冶金项目提供了安全、经济、稳定的绿色氢源。
中国科学院过程工程研究所研究员范川林介绍，该所在长期流态化理论和技术积累的基础上，研究建立氢气非内扩散流化床直接还原铁（HIFRI）新技术，具有铁矿原料适应性高、突破颗粒粘结瓶颈、还原反应效率高、工艺设备完全自主化的特点。基于新技术，与鞍钢集团等单位合作设计建成的万吨级绿氢流化床直接还原铁示范装置成功实现连续稳定运行，将进一步优化完善技术指标，继而推进流化床氢冶金新技术工业化示范，助力钢铁工业绿色低碳发展。
物理化学家、中国科学院院士李灿表示，与传统冶炼技术相比，该项目对铁矿石品位要求低，具备更强的原料适应性，有利于提升我国矿产资源利用率，缓解铁矿石进口压力。该技术在国际国内推广前景广阔，随着未来大规模工业化应用，成本竞争力将进一步凸显，为我国引领全球绿色钢铁发展，高质量共建“一带一路”，拓展共赢发展新空间。
据悉，鞍钢集团将继续深化开放合作，联合风光电站，集成近零碳电炉等装备，对接汽车、家电、航空等行业企业，打造“绿电制氢—绿氢冶金—绿钢应用”的绿色钢材供应链，推进50万吨/年流化床炼铁工业化示范项目建设，为我国制造业加快绿色低碳发展贡献鞍钢智慧和力量。
