9月24日消息，ChemRxiv发布预印本（DOI: 10.26434/chemrxiv.15009406.v1），由马克斯·普朗克铁研究所Dierk Raabe、Bob Svendsen团队完成，建立氢基铁氧化物直接还原（HyDRI）过程中孔隙形成与演化的相场模型。

氢基直接还原以氢气替代碳基还原剂，将铁矿石还原为固态直接还原铁（DRI），是钢铁业深度脱碳（绿钢）的核心工艺路线之一。还原反应伴随大量氧原子移除，由此产生的质量损失在矿石颗粒内部生成孔隙；持续演化的孔隙网络反过来改变气体扩散通道与反应界面面积，深刻影响还原动力学与产品孔隙率——这一多物理场耦合问题正是本文建模对象。模型将脱氧驱动的相变、界面迁移与孔隙网络演化纳入统一相场框架，可定量预测不同还原条件下颗粒内部孔隙形貌与演化路径。

该工作的产业意义在于直接对接氢冶金工艺放大：工业HyDRI竖炉中，DRI孔隙率决定其后步熔融或压块的冶金行为与碳足迹核算，孔隙结构失控会导致粉化与强度劣化。定量相场模拟为竖炉工艺参数（温度、氢气分压、停留时间）与矿石品位的匹配优化提供了机理级工具，可缩短绿钢工艺从试验到放大的迭代周期。

在欧洲多座氢直接还原示范工厂陆续投运、绿钢溢价机制逐步成形的背景下，氢冶金的模拟与数字化工具正成为工艺竞争的隐性门槛，此研究是马克斯·普朗克体系在绿钢材料-工艺交叉领域持续布局的一环。 （来源：ChemRxiv）