西班牙绿氢还原钢铁废料转化率92%

西班牙化学技术研究所（ITQ，隶属于西班牙国家研究委员会CSIC与瓦伦西亚理工大学UPV的联合机构）近日宣布，其研究团队成功开发出一种将钢铁轧制工业废料转化为金属铁的创新技术。该技术以绿色氢气为还原剂，在中试规模反应器中实现了92%的转化效率，相关成果已发表于《美国化学学会可持续资源管理》（ACS Sustainable Resource Management）期刊，并获得西班牙科学创新与大学部下属技术创新发展中心（CDTI）170万欧元的资助。

钢铁行业素来是全球碳排放的"重灾区"之一。传统高炉炼铁依赖煤炭作为还原剂，每生产1吨粗钢约排放1.8至2吨二氧化碳。在全球加速推进工业脱碳的背景下，如何在保障产能的前提下大幅削减排放，已成为钢铁产业链亟待破解的核心命题。

绿氢直接还原：低温、低碳、高效率

此次ITQ团队采用的核心工艺为铁矿石直接还原技术（DRI）。与传统高炉不同，直接还原工艺无需将铁矿石熔融，而是在相对较低的温度下，借助氢气等还原性气体将氧化铁直接还原为金属铁。由于无需高温熔炼，该工艺能耗更低，若以绿色氢气（即利用可再生能源电解水制得的氢气）作为还原剂，则可实现近零碳排放。

研究团队处理的原料是轧制氧化皮——钢材在轧制成型过程中，表面会自然脱落一层氧化铁皮，这一工业废料此前大多被低值化处置。ITQ团队将这一"包袱"变为资源，通过三个阶段的系统研究逐步验证技术可行性：首先利用原位X射线衍射技术，对废料还原过程中的晶体结构转变进行精细表征；继而在固定床反应器中开展初步反应试验，确定Zui优操作参数；Zui终在ITQ自主设计制造的移动床反应器中完成中试验证，转化率稳定达到92%。

中试装置落地，年产铁500吨

上述研究依托"Hymet"项目推进。该项目以回收富铁废料、将其转化为高附加值原材料为核心目标，汇聚了多方力量协同攻关。西班牙国家冶金研究中心（CENIM-CSIC）负责废料预处理及球团性能优化；钢铁企业塞尔萨（Celsa）提供轧制氧化皮废料；工程公司联合技术（Técnicas Reunidas）承担反应器设计与流程工程。

项目Zui终成果之一，是在位于巴伦西亚帕特纳（Paterna）的CSIC绿色创新枢纽（Greenruptive Hub）园区内建成并投运了一座中试工厂，年产铁能力达500吨。这一装置的落地，标志着该技术已从实验室概念验证阶段迈入工业示范阶段。

ITQ所长、西班牙国家研究委员会研究教授何塞·曼努埃尔·塞拉（José Manuel Serra）表示："我们研究的主要成果，在于完成了概念验证——从工业废料出发，以可持续、低碳足迹的方式将其重新转化为金属铁，供钢铁行业循环利用。我们在ITQ中试规模移动床反应器中实现了92%的过程转化率。"

后续项目获批，技术持续扩大规模

Hymet项目的成功为后续研究奠定了基础。目前，新项目"SusDRX"已正式启动，在ITQ、国家冶金研究中心的基础上，新增了废金属回收企业费里梅特（Ferimet）、塞尔萨大西洋（Celsa Atlantic）、膜基分离技术公司凯里奥尼克斯（Kerionics）以及国际联合技术（Técnicas Reunidas Internacional）等合作伙伴。

SusDRX项目周期为三年，同样获得CDTI通过区域联合创新（Innterconecta STEP）专项计划拨付的170万欧元资助，目标是在现有技术基础上进一步推进工艺优化与规模扩张。

西班牙国家研究委员会ITQ研究员阿方索·卡里略（Alfonso Carrillo）强调，该项目不仅证明了绿氢在工业废料再利用领域的可行性，更体现了研究联合体从原子尺度到示范装置尺度的全链条分析能力，充分展示了多学科协同推进工业脱碳的路径价值。随着SusDRX项目持续推进，这一技术有望在更大规模上落地应用，为钢铁行业实质性降碳提供可复制的工业解决方案。