鍊鐵有“氫”功，綠色又輕鬆！

國資小新2025-11-21 07:30:47

實現“雙碳”目標，

工業要走在前列。

鋼鐵、水泥、鋁冶煉，

是工業碳排放三座“大山”，

年排放約30億噸二氧化碳當量，

佔全國碳排放總量的20%以上。

如何撼動它們？

最近，鞍鋼集團聯合

中國科學院大連化學物理研究所、

過程工程研究所及上海大學等單位

重磅亮劍：

全球首套綠電綠氫氫冶金中試線

在鞍鋼集團遼寧營口鮁魚圈生產基地

實現全流程工藝貫通，

穩定產出金屬化率達95%的

綠色近零碳直接還原鐵！

這不僅成功打破國外壟斷，

實現全套工藝設備

完全國產自主化設計製造，

更意味着每生產一萬噸直接還原鐵，

全年約減排二氧化碳1.2萬噸，

相當於植樹造林66萬棵！

鋼鐵“高碳”的帽子，

終於有望摘掉了！

“綠電”和“綠氫”從哪裏來？

它們又如何被用於冶煉鋼鐵？

跟隨小新，一起揭祕↓↓↓

PART.01

什麼是氫冶金？

爲啥說鍊鐵是“排碳大戶”？

傳統高爐鍊鐵

使用焦炭作燃料+還原劑，

高溫下，

焦炭和氧氣不完全燃燒

生成一氧化碳，

“碳”將鐵礦石中

鐵氧化物的氧“奪走”，

留下鐵單質，並煉出鐵水。

這種冶煉方式中，

焦炭的燃燒和還原反應

都會產生二氧化碳。

每煉出1噸鋼，

平均要排放約1.8噸二氧化碳！

而氫冶金則是不使用焦炭，

改用氫氣作爲熱源+還原劑。

高溫下，

氫氣和鐵礦石裏的鐵氧化物

發生還原反應，

僅生成鐵單質和水，

不排放二氧化碳。

目前，氫基豎爐鍊鐵

是國內外廣泛應用的氫冶金技術，

它用以氫氣爲主的混合氣代替焦炭，

在豎爐裏直接把球團鐵礦還原成鐵，

跳過了焦化、燒結等高碳工序，

流程更短、碳排更低。

這麼好的冶煉方式，

爲啥沒有大範圍應用呢？

過去，氫基豎爐鍊鐵的核心技術與裝備

長期被國外企業壟斷，

這也成爲了我國鋼鐵行業

綠色低碳轉型的“卡脖子”問題。

更頭疼的是，

混合氣裏摻雜着部分天然氣或焦爐煤氣，

想徹底實現零碳，難！

而且，它挑原料，

得用67%以上超高品位的鐵精礦，

資源約束嚴峻！

這些制約因素

倒逼鋼鐵企業“另闢蹊徑”，

綠電綠氫流化牀氫冶金

成爲了解題的新思路！

綠電綠氫流化牀氫冶金，

這一長串名字聽着很複雜？

其實拆開秒懂！

“綠電”是用風能、太陽能等可再生能源發的電，

“綠氫”是用綠電進行電解水製出來的氫氣，

“流化牀”是讓鐵礦石顆粒“變身”的反應容器，

氫氣吹進去，

鐵礦石顆粒像被無形的手託着，

懸浮起來互相碰撞，

氣固反應更充分，還原效率更高！

這就像電鍋“氫”蒸，

電解水產生的氫氣與鐵礦石反應，

“蒸完”僅剩鐵單質和水蒸氣，

全程可實現低碳甚至零碳，乾乾淨淨！

PART.02

煉出“綠鐵”到底分幾步？

來看這條氫冶金中試線

在流程上進行了哪些升級——

1.造粒

給鐵礦石“搓丸子”，粒小反應更快！

氫氣還原鐵礦是氣固反應，

礦石顆粒越小，反應速率就越快！

先把鐵礦石粉碎，

加粘結劑用造粒機“搓”成小顆粒，

接着進迴轉窯焙燒固結，

如同“磨元宵”定型，

最後存進緩衝倉備用。

相當於給鐵礦石做“預處理SPA”，

讓它既能快速參與還原，

又能避免高溫顆粒粘結。

2.制氫

綠電高效電解水制氫，析出氫氣環保經濟！

廠區裏的風力—光伏電力系統先發電，

再進行鹼水電解制氫。

電解液通常由

高純度的氫氧化物

按一定濃度溶解於淨化水中配製而成。

得到的鹼性電解液可以

大幅提升導電性，降低能耗。

水分子難以直接解離，

需要攢足巨大能量來翻越陡峭的高山，

電解效率極低。

電極催化劑助力開啓“開掛模式”，

水分子在催化劑的幫助下輕鬆變身，

在直流電驅動下變爲氫氣和氧氣。

在電極陰極析出的氫氣

會被送進四個大儲罐緩存，

按需送往還原系統。

相較於傳統化石能源制氫，

電解水制氫全過程

無硫氧化物、氮氧化物等污染物排放。

3.還原

流化牀裏“氫鐵蹦迪”，10分鐘鍊鐵！

還原系統是流化牀氫冶金的核心繫統，

鐵礦石顆粒與氫氣

在裏面“蹦迪式”反應。

綠氫經過升溫後，

從下方“吹進”兩級流化牀，

反應後的氫氣和水蒸氣經過除塵除水，

進入增壓機加壓，混合新鮮氫氣，

在還原系統內循環利用。

與此同時，

緩衝倉的鐵礦石顆粒被裝入上料小車

從上方“倒進”一級流化牀，

在這裏高價氧化鐵被氫氣還原成低價氧化鐵，

即“預還原”；

再進入二級流化牀，

在這裏低價氧化鐵被氫氣還原成純金屬鐵，

即“終還原”。

得到的鐵單質進入壓塊機，

壓成圓柱體鐵餅直接送往鍊鋼產線。

總結來看，

這條氫冶金中試線

有着四大優勢！

1.原料不挑食：普通品位的鐵礦石經過制粒固結後可以直接使用。

2.過程超抗粘：造粒經過改良調控，加熱/還原/輸送都不會粘結。

3.冶煉效率高：顆粒在10分鐘內即可被氫氣還原成金屬鐵。

4.減排超徹底：全流程噸鐵二氧化碳近零排放，協同降低二氧化硫、氮氧化物、粉塵等污染物，區域空氣更清新。

此外，也會拉動

風電、光伏、電解水制氫等相關產業鏈，

培育新經濟增長點，

推動能源轉型及工業升級！

PART.03

綠色鋼鐵供應鏈的破繭之路

綠色的腳步不止於此——

成功打通中試線全流程後，

鞍鋼集團將繼續“放大招”，

聯合風光電站、集成近零碳電爐等裝備，

對接汽車、家電、航空等行業企業，

打造“綠電制氫→綠氫冶金→綠鋼應用”

全生命週期綠色供應鏈！

不僅如此，

年產50萬噸的流化牀鍊鐵工業化示範項目

也已提上日程！

它的出現，

將爲全球鋼鐵行業綠色轉型

提供切實可行、

具備複製推廣價值的“鞍鋼方案”，

彰顯中央企業的創新智慧與實踐擔當！

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責任編輯丨李虹縈

校對丨程鏡睿 劉一鳴

執行主編丨劉海草 張灝然

內容來源丨鞍鋼