氢冶金物理化学基础理论

氢冶金物理化学基础理论：

（1）氢冶金过程物化模型与集成数据库建设。针对氢冶金过程中涉及到的物理化学基础理论，开展多尺度的理论模型和集成数据库构建，主要包括：氢化冶金系统物 相的微观结构和关键物化数据理论模型，基于微观结构构建“熔盐含氢”、“熔渣含氢”及“金属 含氢”等氢冶金过程系统的宏观热力学模型和数据库，开发新型多元互易冶金熔体理化性质模型。

（2）低碳氢冶金直接冶炼纯净钢新理论。氢还原炼铁主要包括高炉富氢还原、氢基直接还原、氢基熔融还原和等离子体氢还原。围绕上述先进氢冶金工艺技术路线，研究富氢高炉冶炼过程中碳氢耦 合还原行为及其调控理论、氢冶金炉料设计与优化、铁水渗碳调控机制。

（3）氢碳耦合还原基础理论。研究氢碳介质耦合直接还原过程中复杂热力学和动力学基础理论，研究短流程熔融还原炼铁过程中气液固复杂体系的“三传一反”问题，以及热负荷、碳排放、氢还原及铁水质量之间的内在关联及优化策略。 

氢冶金物理化学基础理论的相关成果:

（1）冶金溶体模型。近五年在冶金熔体热力学模型开发，冶金物相微观结构和性质预测以及集成数据库构建等方面开展了一系列创新性研究工作。根据氢在冶金物相 中存在形态等微观结构，成功构建了“熔盐含氢”等宏观系统的热力学模型。

（2）耦合模型。针对 “双亚点阵准化 xiang学模型”处理互易冶金熔体的局限性，首先成功耦合了“双亚点阵准化学模型”与 “多态模型”，使其能够处理熔体中同一元素具有多种离子存在形态（不同价态、不同配位数和不同聚合度）时的热力学行为，拓展了准化学模型的应用范围。

（3）改进模型。在严格遵守质量守恒定律基础上，规避了原有模型质量方程中的奇异矩阵问题，提出了一种全新的能量表达形式，用于更准确预测互易熔体全成分空间的自由能，对模型框架做出了重要改进。美国橡树岭国家实验室的Theodore M. Besmann 教授正在利用该模型建立熔盐体系的热力学数据库，同时新型互易熔体模型也 正在逐步编译至 FactSage和Opencalphad热力学软件。