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氢基竖炉生产直接还原铁的工艺特点及减碳环节

冀宗贺^1,3，刘艳峰²，李兰杰^1,3，田志强^1,3，牛佳星^1,3，王小艾^1,3

（1.河北河钢材料技术研究院有限公司，河北 石家庄 052160；2.河钢集团张宣高科科技有限公司，河北 宣化 075100；3.河北省氢冶金低碳技术重点实验室，河北 石家庄 052160）

摘要：在国家“双碳”战略目标背景下，钢铁行业作为高碳排放的重点领域，加速推进绿色低碳转型已刻不容缓。依托焦炉煤气资源丰富的优势，我国氢基竖炉直接还原技术对国外已成熟应用的Midrex法和HYL/Energiron法进行优化改进，其以富氢或纯氢气体为还原剂生产固态海绵铁，已在多个项目中取得阶段性成果。为此，本文重点探讨氢基竖炉直接还原技术的工艺特点、减碳机制以及经济价值。结果表明：氢基竖炉生产系统包含多个部分，核心是氢基竖炉本体，其以H₂还原为主、CO还原为辅，生产的DRI成分稳定、化学反应活性高。该工艺的减碳关键环节：借助炉内条件，CH₄-CO₂重整避免外部重整带来的高能耗问题，可实现能源循环利用；采用MDEA化学吸附法，能够高效脱除CO₂；而在CO₂利用环节，通过多级精制工艺可制备出纯度达99.9%的食品级CO₂产品，创造显著的经济效益。基于焦炉煤气的氢基竖炉直接还原零重整工艺结合CCUS技术，相比传统高炉炼铁，可实现碳减排超60%，同时大幅降低粉尘、SO₂、NO_x等污染物排放。

关键词：氢基直接还原；碳排放；碳捕集；短流程；氢冶金