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2020年3月6日，国联云冶金直播邀请到北京科技大学冶金与生态工程学院郭汉杰教授开展的一场题为“氢冶金原理与效益预测”的公益讲座，在疫情期间的中国钢铁业掀起轩然大波。

郭汉杰教授/博士生导师 ，北京科技大学鼎新学者；北京市教学名师；北京市师德先锋；高端金属特种熔炼与制备北京市重点实验室副主任；国家级精品资源共享课冶金物理化学课程负责人；中国金属学会特种冶金学术委员会委员；男，1957年5月出生于山西省河津市， 1982年11月北京科技大学物理化学系冶金物理化学专业本科，1992年3月在北京科技大学冶金系获得博士学位；毕业后留校任教，担任国家级精品课程和国家级精品资源共享课“冶金物理化学”课程负责人。

长期从事于冶金溶体热力学和动力学、冶金新工艺、新流程、冶金能源综合利用等方面的研究。研究方向：1）冶金热力学、动力学等冶金基础理论的研究； 2）电渣冶金理论与工艺；3）直接还原理论与工艺；4）冶金新工艺、新流程等。

目前媒体上有大量关于氢冶金的报道，以氢代煤炼铁，氢能冶金是否可行？效益与成本如何？氢来自何方？如何来？有多少？近期和远期的实施步骤是什么？其依据有哪些？且听郭教授一一道来：

郭教授从Fe₂O₃碳还原最理想的热力学模型和最小自由能原理计算出发，对碳还原氧化铁的理论模型进行了大量的数据计算，从另外的一个理论角度模拟了高炉碳冶金的原理，阐述了高炉底部和上部的反应状态，以及理论上对应于最低能耗的体系特点。

对于高炉主要以碳冶金的模式运行下，如何加入氢，加多少合适，怎么进行操作？郭教授介绍了他们团队对C、H₂还原的热力学模型（总铁1Kg，17.905mol ）的新的研究，用热力学的最小自由能原理，从一种全新的理论角度解析了C、H₂还原氧化铁的问题，模拟了高炉下部、上部碳、氢冶金的原理。

对于高炉加氢后还原铁的运行评价，郭教授说：“最新的热力学计算表明，在C饱和的高炉下部，加氢并不能还原氧化铁，而加氢后铁的还原发生在下部气体上升过程H₂的间接还原，还原利用率最多不会超过25%；2）就化学计量而言，H₂间接还原Fe₂O₃，吨铁消耗H₂为600Nm³。还原1吨铁，如果10%的还原由H₂的间接还原承担，就需要加入240Nm³H₂，但用于铁的还原仅需要60Nm³，其余180Nm³进入到高炉煤气中，所以高炉煤气中的H₂回收再利用是未来需要研究的课题。”

上半场的报告中，郭教授利用物理化学的理论和方法，从碳还原的基本原理出发，到高炉加氢后对碳还原的影响和C、H₂共同还原的机理进行了深入浅出的分析，又对大家普遍关注的德国杜伊斯堡的蒂森克虏伯钢厂氢气注入9号高炉的结果进行了理论分析。观众代表对于如此知识渊博的郭教授在特殊时期进行线上授课表达了赞美与感谢，同时提出针对氢冶金这一冶炼方法的不解之处，以下为部分摘录问题：

# 宝武清洁能源饶**——郭教授您好，请问目前采用的富氢冶金，如喷COG、喷NG，在往高炉喷入氢的同时也带入了大量的碳，导致高炉内碳的来源变成了焦炭、喷煤和富氢气的碳，同时COG和NG中的氢也不是全部参加还原反应，这样变量增加，导致炉内的反应和平衡更复杂，操作时很难各方都兼顾，即既要减碳又要节能很难操作,直接喷H2更好？

# 抚顺特殊钢一炼耿*——郭教授您好，请问是用氢来代替碳吗

# 山东钢铁股份有限公司梁栋——郭老师好，请问模型1给出的最低碳量是把还原剂和发热剂分开计算得到纯碳450g。这数是偏高的，因为，高炉下部碳燃烧提供热量后也提供了简接还原的还原剂。

……郭教授在中间及结尾环节选取部分问题进行解惑。（微信搜索【冶金工业】公众号和【国联云】小程序，查看专家直播回放和线下专家问题解答）

国联云行业直播——冶金科学技术知识的宝库。在下半场的报告中，郭教授对未来可能实现全H₂冶炼的流程原理、能耗、气体需求量、利用率等数据进行了分析，并提出了一种全H₂炼铁的设想：将包含1吨铁的铁矿和1480Nm³的H₂升高到900℃左右的温度下（耗能115.8KgCe左右）在竖炉中进行还原，每循环一次，消耗600Nm³H₂，获得到一吨铁，给大气排放600Nm³H₂O，再将还原得到的900℃左右的铁和尾气冷却到常温，回收大约2/3左右的前述能耗115.8KgCe，如此理论上消耗600Nm³H₂和38.6KgCe获得1吨铁的流程，可能是冶金工作者梦寐以求的理想的全氢炼铁流程！郭教授在直播最后分析了实现氢冶金可能的H₂制取方法，也对未来H₂冶金的效益进行了分析。

郭教授在本次直播过程中，给观众代表带来了大量干货，对氢冶金的技术及行业发展发展进行了深度剖析。讲座中也以谦虚的态度反复强调，中国作为冶金大国，新冶金的理论研究必须走在世界的前面，而他作为冶金理论工作者，大量数据计算都是疫情期间最近20多天刚刚完成的，一些数据也是在讲座前一天更新的，在国内外炙热的氢冶金大背景下，没有在期刊发表就直接贡献给大家，甚至于将详细的PPT原稿奉献给国内许多有需求的同行专家，也是为了让我们国家在这一最新的冶金前沿科技上占有先机，他自己甘愿抛砖引玉，所以难免有一些错误，也请大家理解。与会代表对郭教授的这种奉献精神表示了赞赏。泰山钢铁公司副总经理陈培敦说，郭老师好！下午讲的真好，重新复习了大学课程又有新的方法理论。重庆大学教授郑忠说，报告非常精彩！研究深入扎实！认真学习！宝武集团、首钢集团、鞍钢集团、建龙集团、山东钢铁、中阳钢铁、抚顺钢铁、酒泉钢铁、泰山钢铁…北京科技大学、中南大学、东北大学、重庆大学、华北理工、武汉科技大学、江苏科大、沈阳工大等全国各地的大中型钢企领导、专家和一线的生产技术人员及大专院校教授、学生等累计两万三千余人次参与了本次学习。由于平台容量的限制，很多希望听讲的各界人士没能进入平台，也表达了遗憾。从国联云直播统计数据来看，钢铁大省河北的观看人数几乎达到了五分之一，全国各地均有企业参与。钢铁强则中国强，加油，未来有我们同在！

特别鸣谢：特殊时期，感谢北京科技大学校办、冶金与生态工程学院党委和行政等相关单位和领导为本次直播提供了特别便利条件，给予国联云行业直播平台大力支持。