《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》 中對于“十四五”時期氫能產業創新應用示范工程明確表示：結合國內冶金和化工行業市場環境和產業基礎，探索氫能冶金示范應用，探索開展可再生能源制氫在合成氨、甲醇、煉化、煤制油氣等行業替代化石能源的示范。

氫冶金：刻不容緩

一直以來，鋼鐵行業都是碳排放大戶。據了解，全球鋼鐵碳排放量占全球能源系統排放量的7%左右，其中中國占比超過60%。中國鋼鐵行業碳排放量占全國碳排放總量的15%左右，是制造業31個門類中碳排放量最大行業。

面對“碳達峰、碳中和”的重要目標，我國鋼鐵企業紛紛發力氫冶金。

近期，河鋼集團張宣科技120萬噸氫冶金示范工程一期全線貫通，該工程（以下簡稱河鋼氫冶金示范工程）是全球首例富氫氣體（焦爐煤氣）零重整豎爐直接還原氫冶金示范工程，標志著我國鋼鐵行業由傳統“碳冶金”向新型“氫冶金”的轉變邁出顛覆性、示范性、關鍵性步伐，將進一步引領傳統鋼鐵冶金工藝變革，全面開啟綠色、低碳發展新紀元。

氫冶金技術路線

與傳統碳冶金相比，氫冶金以氫氣為燃料和還原劑，可以使煉鐵擺脫對化石能源的依賴，從源頭上解決碳排放問題。

氫冶金概念最早提出于20世紀，以氫氣代替碳還原鐵礦石，將從源頭徹底降低污染物與二氧化碳的排放量，是實現目前零碳排放的最重要的一種途徑。目前主流的氫冶金技術路線為高爐富氫冶煉與氣基直接還原豎爐煉鐵兩種技術路線。

富氫高爐煉鐵技術

在富氫高爐煉鐵研究方面，中國寶武已與中核基團、清華大學于2019年1月15日簽訂《核能-制氫-冶金耦合技術戰略合作框架協議》，其思路是利用核能制氫實現氫冶金，目標是基本解決煉鐵燃煤限制問題，降低二氧化碳排放30%，形成寶武特有的低碳煉鐵技術（見圖1）。

氣基直接還原技術

氣基直接還原技術的發展同樣引人注目。河鋼集團與特諾恩于2020年11月23日簽訂合同，建設高科技的氫能源開發和利用工程，包括一座年產60萬噸的 ENERGIRON直接還原廠，這將是全球首座使用富氫氣體的直接還原鐵工業化生產廠。

山西中晉科技集團于2020年12月20日宣布其氫基直接還原鐵項目點火試車，標志著氫基直接還原鐵項目（CSDRI）工藝正式開始工業應用階段，CSDRI工藝如圖2所示。CSDRI工藝突破了焦爐煤氣改質的關鍵技術，包括氣體轉化和凈化技術，特別是低壓深度脫硫凈化技術。

氫冶金：任重道遠

2021年4月12日，國內首條氫基熔融還原高純生鐵生產線正式建成并試運行投產。該項目由內蒙古賽思普科技有限公司投資10.9億元，歷時16個月建設。此項目的投產標志著國內傳統的“碳冶金”向新型的“氫冶金”轉變的關鍵前沿技術已經被突破。

據了解，該項目實施氫基熔融還原冶煉技術，是世界鋼鐵工業發展的前沿技術之一，為世界首創。

雖然我國在氫冶金技術上已經略有成果，但仍然需要積極創新工藝，推動氫能冶金發展提速。目前國內部分氫能冶金技術已建成示范工程并投產，取得一定的創新突破，但示范工程尚處于工業性試驗階段，還存在基礎設施不完善、相關標準空白、成本較高、安全用氫等問題。

中國作為世界上最大鋼鐵生產國，粗鋼產量占全球粗鋼產量的一半以上，鋼鐵行業是我國碳減排的重中之重。氫能在鋼鐵產業上的重大應用為擺脫化石能源提供了有效手段，為我國鋼鐵行業的轉型提供了有效支撐。

部分內容節選自張建良等編著的《氫冶金初探》