2025年1月份，《麻省理工科技評(píng)論》發(fā)布了2025年“十大突破性技術(shù)”，憑借在創(chuàng)新領(lǐng)域的突出成就以及在實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的卓越貢獻(xiàn)，綠色鋼鐵技術(shù)入選10大榜單。2025年1月8日，美國(guó)能源部宣布將在鋼鐵脫碳領(lǐng)域資助熔融氧化物電解煉鐵、電化學(xué)濕法冶金技術(shù)、新型脫碳鐵礦還原工藝等技術(shù)。在全球，鋼鐵行業(yè)碳排放約占排放總量的7%；在我國(guó)，鋼鐵行業(yè)碳排放占排放總量的15%左右，遠(yuǎn)高于全球平均水平，位居制造業(yè)31個(gè)門類首位。因此，鋼鐵行業(yè)碳減排對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有舉足輕重的作用。 鋼鐵行業(yè)關(guān)鍵減排技術(shù)研究進(jìn)展 氫冶金工藝的燃燒特性、流體動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)等數(shù)值模擬。通過數(shù)值模擬，深入探索工藝特性與規(guī)律，可為氫冶金工藝優(yōu)化和改進(jìn)提供理論依據(jù)。1月（以下月份均為2024年），通過數(shù)字模擬HIsmelt工藝反應(yīng)爐內(nèi)的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)和CO2濃度場(chǎng)，北京科技大學(xué)和昆士蘭大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)增加氧槍插入深度，U形渦流影響范圍變大，傳熱效果提高；增加溫差和降低CO2濃度會(huì)降低燃燒和傳熱效率。6月，澳大利亞南威爾士大學(xué)構(gòu)建多流體高爐模型，研究氫氣注入高爐后停留時(shí)間分布情況。11月，東北大學(xué)開發(fā)多尺度數(shù)學(xué)模型，計(jì)算氫基豎爐的流體動(dòng)力學(xué)，并深入研究H2與CO比例對(duì)熱化學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)以及關(guān)鍵性能指標(biāo)影響。 氫等離子體還原赤泥生產(chǎn)鋼鐵。1月，德國(guó)馬普學(xué)會(huì)研究人員將赤泥放在含氫10%的熱等離子體電弧爐中產(chǎn)生液態(tài)鐵，從15克赤泥中提取了2.6克金屬鐵，接近理論極限值，還原10分鐘時(shí)金屬化率達(dá)70%，平均鐵含量為95%，有害元素（如硫、磷和碳）可忽略。該工藝在工業(yè)化方面具有經(jīng)濟(jì)性，被Nature期刊“新聞與觀點(diǎn)”欄目評(píng)為2024年度科學(xué)亮點(diǎn)。 電化學(xué)煉鐵領(lǐng)域的惰性陽極、電解質(zhì)設(shè)計(jì)。6月，東北大學(xué)研制出非消耗性氬等離子體陽極，用于無碳電化學(xué)煉鐵。8月，美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提出一種電解質(zhì)設(shè)計(jì)原則，適用于任何電化學(xué)過程，通過嚴(yán)格控制陰離子-陽離子-離子對(duì)相互作用的強(qiáng)度，可調(diào)整所得電解質(zhì)的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和界面特性。在人工智能輔助下，利用實(shí)驗(yàn)和計(jì)算相結(jié)合的方法，可確定高性能陰離子衍生接觸離子對(duì)（CIP）結(jié)構(gòu)，為更快地研究提供了巨大組合空間。 聚光太陽能驅(qū)動(dòng)的氫基直接還原鐵。9月，利用1000℃的太陽能加熱填充床反應(yīng)器，法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心研究人員實(shí)驗(yàn)了氫直接還原鐵礦粉過程，驗(yàn)證了400℃～1000℃鐵礦石直接還原為鐵的可行性。11月，法國(guó)另一團(tuán)隊(duì)利用模擬太陽能直接加熱反應(yīng)器，在曝光過程3次旋轉(zhuǎn)單個(gè)球團(tuán)，在12分鐘內(nèi)還原率達(dá)到96%，此還原率可滿足工業(yè)要求。
