氢气无内扩散流化床直接还原铁新技术
钢铁工业是国民经济支柱产业，传统高炉炼铁过程CO2排放量达1.4t/t-Fe以上，从碳冶金向氢冶金转变是最为重要的低碳发展方向。氢气还原氧化铁是逐步还原、反应吸热的气固反应过程，流化床传热系数高、适用更细颗粒，是实现氢气直接还原铁的高效反应器。然而，流化床直接还原铁路线存在还原过程颗粒粘结失流、全混流导致所需平均停留时间过长的关键难题，亟待研究氧化铁氢气还原过程强化新方法，建立高效流化床氢冶金新技术，支撑钢铁工业绿色低碳转型发展。
基于粘性粉体流态化过程强化研究积累，研究建立表面铁酸钙改性抑制粘结、铁精矿超细粉造粒改性“消除”内扩散的颗粒改性强化氢气还原铁矿新方法，使抗粘结温度提高300℃，还原速率增大5倍，形成氢气无内扩散流化床直接还原铁新技术(HIFRI)，还原能耗≤10.5GJ/t-DRI，可实现高效低碳炼铁。目前，中国科学院过程工程研究所朱庆山研究员团队等已与鞍钢集团合作建成全球首套万吨级绿氢流化床直接还原铁示范，将在此基础上进一步开展50万吨/年工业化示范，为世界氢冶金技术发展提供“中国方案”。
图1. 10kt/a绿色氢气直接还原铁工业示范
