通过“直接还原法”达成了低碳冶炼。在1300°C的高温条件下,每100克锡石精矿只需要消耗3克氢气,就能产出纯度超越99%的金属锡。与传统的碳基还原工艺相比,新技术的碳排放量减少了90%以上。
日前,德国弗莱贝格大学科研团队带来了一项重大突破,他们成功研发出全球首个以氢气作为还原剂的锡冶炼低碳技术,为锡冶炼行业开启了低碳乃至零碳进步的新大门。
在传统锡冶炼工艺中,焦炭或木炭是常见的还原剂,在高温环境下将锡石(SnO₂)还原成金属锡,然而这一过程会释放出很多的二氧化碳。而弗莱贝格大学科研团队革新性地使用氢气替代碳作为还原介质,通过“直接还原法”达成了低碳冶炼。在1300°C的高温条件下,每100克锡石精矿只需要消耗3克氢气,就能产出纯度超越99%的金属锡。与传统的碳基还原工艺相比,新技术的碳排放量减少了90%以上。特别当氢气源自可再生能源时,其环保效益将得到进一步提高,为锡冶炼行业的脱碳提供了全新的解决方法。
从技术原理来看,氢气在锡冶炼中发挥了重点用途。在选择性还原过程中,氢气(H₂)与锡石中的氧结合生成水(H₂O),防止了碳氧化产生二氧化碳排放的问题。同时,在1300°C的高温环境下,氢气还原反应速率提高了40%,而且熔融炉渣(含13% SnO)可以循环借助,降低了材料的浪费。假如氢气来自绿电电解水,那样整个步骤的碳排放将趋近于零,这与钢铁行业的氢基直接还原技术形成了好的技术协同。
在环保和经济性方面,新技术具备显著优势。传统工艺每生产一吨锡会排放约1.5吨二氧化碳,而新技术可将排放量压缩至0.15吨以下,减排幅度高达90%。炉渣中残留的锡氧化物(SnO)可通过二次还原工艺收购,使锡的综合收购率提高至98%以上。尽管现在氢气本钱较高,但结合欧洲碳关税政策与绿氢规模化生产未来发展趋势,其经济性有望在后续得到提高。
这一革新技术已经引起了国际锡业巨头的关注。在欧洲,德国蒂森克虏伯计划在萨尔茨吉特钢厂建设中试装置,以验证氢气还原锡石的工业可行性。在亚洲,中国河钢集团的氢冶金项目和JSW Energy绿色氢能工厂也为锡冶炼技术改造提供了基础设施支持。同时,欧盟的“碳边境调节机制”(CBAM)及中国的“十四五”工业节能规划,正推进着氢基冶炼技术的商业化进程。不过,该技术也面临着一些挑战,如氢气提供瓶颈、工艺优化与循环经济等问题,需要进一步解决。






