美国低碳炼铁新技术进展

因为炼铁是钢铁企业排放

CO2 的主要工序，近年来，美国、日本、韩国等都在研究低碳

炼铁技术，一旦他们技术成熟投入使用，会站在技术制高点来制约我们，以获取最大经济
利益，而我们则会非常被动。美国开发的炼铁低碳技术主要有两项：一项是氢气闪速熔炼法，
另一项是熔融氧化铁电解法。

1 氢气闪速熔炼法及其进展

氢气闪速熔炼法是使铁精矿粉在悬浮状态下，被热还原气体还原成金属化率较高还原

铁的工艺。热还原气体可以是

H2，也可以是由煤、重油等经过不完全燃烧产生的还原气体

CO，或者是 H2 和 CO 的混合气体。

这是针对美国铁矿资源和世界上粉矿资源情况而开发的工艺。美国产的铁矿有

60%都是

粒度为

-400～-500 目的铁燧岩精矿粉（5000～5500 万 t/a），其他国家很多新的铁矿资源也

需要被破碎成很细的粒度后，才能供高炉炼铁使用。氢气闪速熔炼法的目的就是不经过烧结
或者球团造块，直接用这些细精矿粉生产铁水。

从环保和还原动力学观点来说，氢气非常适合作还原剂和燃料。氢气闪速熔炼法所生产

的铁水可直接供后面炼钢工序。

目前已完成了试验室滴管试验和较大规模的试验

[1-2]。试验发现，新技术利用 H2、CH4

和煤分别作燃料生产

1t 铁水时，对应的 CO2 排放量分别为 71、650 和 1145kg，而常规高炉

炼铁生产

1t 铁水对应的 CO2 排放量高达 1671kg。因此，即使采用煤作燃料，新技术也比常

规高炉炼铁工艺排放的

CO2 量显著降低。

一系列试验表明，在氢气的过剩百分数为

860%（32.7kPaH2，53.4kPaN2）情况下，在

3.5s 的停留时间里还原率约达到 90%。

犹他大学认为，该工艺与高炉炼铁相比，可使能耗降低

38%，因此，可很大地减少对

环境的污染，尤其有利于减少二氧化碳排放。动力学检测表明，在温度为

1200-1400

℃时，

1-7s 内可快速获得 90%-99%的还原率，还原率的大小取决于氢的过剩百分数。

2 熔融氧化物电解炼铁法及其进展

熔融氧化物电解法（

MOE：MoltenOxideElectrolysis）生产铁的技术是麻省理工学院

（

MassachusettsInstituteofTechnology）正开发的一项新技术。目前已完成实验室规模的研究。

该实验室规模的研究由材料科学工程系科学家

DonaldR.Sadoway 教授领导一个团队完成。