利用生物质和氢气对铁矿石进行混合还原：还原行为研究

《steel research international》：Hybrid Reduction of Iron Ores by Biomass and Hydrogen Gas: Reduction Behavior

生物质与氢气协同还原制备直接还原铁（DRI）的研究。分析不同条件（温度750-950℃、CO/N?/H?气氛）下生物炭复合SRP的还原行为，发现高温及氢气参与显著提升铁氧化物还原率，生物质通过孔隙调控和固体碳还原双重机制影响效率，最优条件（950℃、40%-60% H?/N?）可实现87%还原度，为氢能驱动直接还原铁技术发展提供依据。

　　

摘要

生物质和氢气（H₂）具有环保特性，可用作氧化铁还原过程中的还原剂，从而实现高炉直接还原炼铁过程的碳中和，并同时生产含碳的直接还原铁（DRI）。为了协同利用生物质和氢气，本研究采用氢气还原嵌有生物质的自还原球团（SRP）来生产DRI。分析了在不同条件（750–950?°C、含有CO或H₂以及N₂气氛）下球团的相对质量损失率、还原程度、金属化程度及微观结构，以明确热解生物质和木炭嵌合球团的还原行为。结果表明，较高的温度、含有氢气的氛围以及较高的生物质含量有利于氧化铁的混合还原；生物质的添加从孔隙率和固体碳还原两个方面影响球团的还原效率。在最佳还原条件下（950?°C和40% H₂–60% N₂气氛），通过还原热解生物质嵌合的SRP可达到87%的还原程度，并有望生产出碳含量合格的DRI。

图形摘要

本研究探讨了氢气对嵌有生物质的自还原球团（SRP）的还原行为，分析了其相对质量损失率、还原程度和金属化程度，以阐明混合还原过程，并为未来氢基直接还原铁（H-DR）的发展提供依据。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。