Hydrogen mở ra hướng sản xuất thép xanh: Giảm trực tiếp quặng sắt bằng H₂
05/04/2026 – Biên tập: Annie Nguyễn
Quy trình giảm trực tiếp quặng sắt (Direct Reduced Iron – DRI) hiện được áp dụng rộng rãi ở các khu vực có khí tự nhiên giá rẻ như Mỹ Latinh và Trung Đông, với sản lượng khoảng 100 triệu tấn/năm (2020). Trong quy trình này, khí giảm hóa sẽ chuyển quặng sắt thành sắt kim loại.
Với hydrogen, quá trình DR có thể trở thành một giải pháp thép thấp carbon, nhờ khả năng thay thế khí giảm truyền thống. Tuy nhiên, phản ứng giảm quặng bằng H₂ là thu nhiệt, tạo ra thách thức lớn về quản lý nhiệt, vận hành và vật liệu, cần giải pháp kỹ thuật toàn diện trước khi triển khai trong lò DR kiểu shaft furnace.
Quy trình hydrogen DR cơ bản dựa trên luồng công nghệ DR truyền thống bằng khí tự nhiên, nhưng thay thế khí CH₄/CO bằng H₂ chủ đạo. Quặng sắt viên được sấy và tiền nhiệt trước khi nạp lò, đi ngược chiều dòng khí H₂ nóng. Phản ứng giảm diễn ra theo các bước:
Fe₂O₃ → Fe₃O₄ → FeO → Fe
Để bù nhiệt cho phản ứng thu nhiệt, lò phải duy trì nhiệt độ 800–1.050°C, sử dụng khí hydrogen tiền nhiệt, sấy quặng và tái tuần hoàn khí H₂–H₂O. Sản phẩm là DRI nóng (HDRI), giảm thiểu tái oxi hóa và mất năng lượng, sau đó đưa vào lò điện hồ quang (EAF) dùng điện carbon‑neutral. Một lượng nhỏ carbon có thể thêm vào để tạo xỉ và hỗ trợ cacbon hóa.
Kết hợp hydrogen DR và lò EAF dùng điện carbon‑neutral giúp giảm đáng kể khí CO₂ so với lò cao – lò oxy cơ bản truyền thống.
Các thách thức kỹ thuật chính:
- Quản lý nhiệt: tránh vùng lạnh, dính lò
- Chất lượng viên quặng: bền, dễ giảm, chịu nhiệt tốt
- Phân phối khí & động học: dòng H₂ đều, tránh channeling, kiểm soát tốc độ phản ứng nhạy nhiệt
- Cung cấp & tích hợp H₂: dòng lớn, liên tục, tích hợp nén, tiền nhiệt và tái tuần hoàn với điện carbon‑neutral
- Tối ưu hệ thống: phối hợp vận hành lò, xử lý khí thượng lưu và EAF để tối đa hiệu suất, giảm phát thải
Hydrogen DR đang mở ra tương lai thép xanh, hướng ngành thép tới khử carbon sâu và bền vững.
