在應(yīng)對(duì)全球氣候變化和能源轉(zhuǎn)型的背景下，世界各國(guó)都高度重視無(wú)碳和低碳能源的開(kāi)發(fā)與利用。以減少碳足跡、降低碳排放為目的的冶金工藝技術(shù)變革日益受到大家的關(guān)注。氫能被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗瑢錃庥糜阡撹F生產(chǎn)的變革性技術(shù)——?dú)湟苯?，是鋼鐵產(chǎn)業(yè)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一。

氫冶金技術(shù)

氫冶金定義是基于碳冶金的概念提出的。氫冶金即氫取代碳，作為燃料和還原劑冶煉鐵，還原產(chǎn)物為水，基本反應(yīng)式為Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O。氫冶金能從源頭降低污染物與二氧化碳的排放量，是目前實(shí)現(xiàn)零碳排放的重要途徑。目前主流的氫冶金技術(shù)路線為高爐富氫冶煉與氣基直接還原兩種：

高爐富氫冶煉

高爐富氫冶煉即通過(guò)噴吹天然氣、焦?fàn)t煤氣等富氫氣體參與煉鐵的過(guò)程。相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，該工藝在一定程度上能夠通過(guò)加快爐料還原，減少碳排放。但高爐富氫冶煉是基于傳統(tǒng)的高爐，焦炭的骨架作用無(wú)法被完全替代，氫氣噴吹量存在極限值，因此其碳減排幅度在10%-20%。

氣基直接還原

氣基直接還原是指使用氫氣與一氧化碳混合氣體作為還原劑，將鐵礦石轉(zhuǎn)化為直接還原鐵，再將其投入電爐進(jìn)行進(jìn)一步冶煉。氫氣作為還原劑的加入使碳排放得到了有效控制，相較于高爐富氫冶煉，氣基直接還原工藝二氧化碳排放量可減少50%以上，碳減排潛力極大。

國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，全球鋼鐵行業(yè)都在積極開(kāi)展氫冶金實(shí)踐。歐洲、日本、韓國(guó)等國(guó)家的鋼鐵企業(yè)均制定了包括氫能冶金在內(nèi)的低碳冶金技術(shù)路線圖，目前已有部分氫冶金技術(shù)的案例，例如瑞典HYBRIT項(xiàng)目、薩爾茨吉特SALCOS項(xiàng)目、德國(guó)蒂森克虜伯項(xiàng)目等。

我國(guó)氫冶金技術(shù)起步較晚，目前國(guó)內(nèi)部分鋼鐵企業(yè)已發(fā)布?xì)湟苯鹨?guī)劃，建成示范工程并投產(chǎn)，取得一定的創(chuàng)新突破，但示范工程尚處于工業(yè)性試驗(yàn)階段。由于天然氣資源的匱乏、電解制氫成本高昂，氫冶金技術(shù)發(fā)展較為緩慢。考慮到氫氣制取、儲(chǔ)運(yùn)、成本等因素，現(xiàn)階段所用氫氣多數(shù)仍為“灰氫”或“藍(lán)氫”，未來(lái)將逐漸發(fā)展為“綠氫”。

氫冶金的未來(lái)還有多遠(yuǎn)？

全球氫冶金項(xiàng)目研究主要分三步，2025年之前，建立中試示范項(xiàng)目驗(yàn)證大規(guī)模氫冶金的可行性；到2030年，利用副產(chǎn)氫氣進(jìn)行氫冶金工業(yè)化生產(chǎn)；到2050年，實(shí)現(xiàn)綠氫對(duì)灰氫的替代，進(jìn)行綠色經(jīng)濟(jì)的氫冶金工業(yè)化生產(chǎn)。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展來(lái)看，氫能與鋼鐵產(chǎn)業(yè)的合作是雙贏的結(jié)果。氫能幫助鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排、延伸業(yè)務(wù)、完成轉(zhuǎn)型，鋼鐵企業(yè)為氫能提供了更多的落地應(yīng)用，豐富氫能下游產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)其發(fā)展。雖然目前由于環(huán)境和成本等各種因素，鋼鐵工業(yè)還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)“一氫到底”。但隨著碳達(dá)峰、碳中和任務(wù)的迫近，鋼鐵工業(yè)逐漸從“減碳”過(guò)渡到“代碳”，氫冶金未來(lái)無(wú)限。