碳中和目标下的冶炼技术探索

 

　　该项技术基于高温下的气体等离子体，分子氢被分解为原子氢或离子氢（H或H+），由于其具有比分子氢高得多的还原电位，可以将所有金属氧化物还原为金属。该项技术具有低排放、工艺流程简单、渣量少等优点，但仍然存在对炉壁的辐射较大（无泡沫渣过程）、渣对耐火材料的侵蚀性大等主要问题。因此，在氢等离子体熔融还原工艺的开发过程中，下部容器的耐火材料设计是研究该领域的核心技术之一。此外，氢气的合理利用也尤为重要。一方面，由于等离子火焰辐射产生的高热负荷和FeO高含量炉渣的化学侵蚀，氧化的耐火材料也会被未使用的氢还原；另一方面，由于部分氢气会伴随水蒸气溢出，氢气未能被全部用于还原铁矿石。

 

　　根据奥地利莱奥本矿业大学的RHI研究中心的研发结果，耐火材料将在奥钢联Donawitz工厂的HPSR反应器中通过K1-MET进行测试。此外，通过底部吹扫系统注入气体而产生的泡沫渣可保护衬里免受高热冲击。实验室的反应器在放大到500千瓦~2兆瓦的功率水平时，可以评估电弧稳定性、电弧情况和氢气等离子体条件下的传热。电解系统的设计将检验可再生能源制氢的最新技术水平，并存储所产生的氢气、回收废气中未使用的氢气。