碳中和目標下的冶煉技術探索

 

　　該項技術基于高溫下的氣體等離子體，分子氫被分解為原子氫或離子氫（H或H+），由于其具有比分子氫高得多的還原電位，可以將所有金屬氧化物還原為金屬。該項技術具有低排放、工藝流程簡單、渣量少等優點，但仍然存在對爐壁的輻射較大（無泡沫渣過程）、渣對耐火材料的侵蝕性大等主要問題。因此，在氫等離子體熔融還原工藝的開發過程中，下部容器的耐火材料設計是研究該領域的核心技術之一。此外，氫氣的合理利用也尤為重要。一方面，由于等離子火焰輻射產生的高熱負荷和FeO高含量爐渣的化學侵蝕，氧化的耐火材料也會被未使用的氫還原；另一方面，由于部分氫氣會伴隨水蒸氣溢出，氫氣未能被全部用于還原鐵礦石。

 

　　根據奧地利萊奧本礦業大學的RHI研究中心的研發結果，耐火材料將在奧鋼聯Donawitz工廠的HPSR反應器中通過K1-MET進行測試。此外，通過底部吹掃系統注入氣體而產生的泡沫渣可保護襯里免受高熱沖擊。實驗室的反應器在放大到500千瓦~2兆瓦的功率水平時，可以評估電弧穩定性、電弧情況和氫氣等離子體條件下的傳熱。電解系統的設計將檢驗可再生能源制氫的最新技術水平，并存儲所產生的氫氣、回收廢氣中未使用的氫氣。