工信部资料显示，2020年中国全国生产生铁、粗钢和钢材产量分别为8.88亿吨、10.53亿吨和13.25亿吨，同比分别增长4.3%、5.2%和7.7%，粗钢产量首次超过10亿吨，一直稳居全球第一。世界钢铁协会统计数据显示，全球平均每生产1吨钢会排放1.8吨CO2，钢铁行业CO2排放量约占全球CO2总排放量的6.7%，而我国作为钢铁大国，钢铁行业碳排放量占全国碳排放总量约15%。在传统的工艺流程中，需要在高炉中消耗300千克的焦炭和200千克的煤粉作为还原剂，才能生产出1吨生铁。而以氢代煤的钢铁冶金能大大减少污染物的排放。
氢冶金的基本原理
碳冶金是钢铁工业代表性的发展模式，冶炼的基本反应式为Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2，碳作为还原剂并生成产物二氧化碳。而氢冶金的概念是基于碳冶金的概念提出的，氢冶金的基本反应式为Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O，氢气充当了还原剂且产物是水，二氧化碳的排放量为零。
2020年9月我国首次提出“碳达峰”和“碳中和”国家战略目标，在此背景下，钢铁行业转型升级势在必行。为解决钢铁行业高排放的现状，氢冶金技术被给予厚望。
氢能是21世纪全球公认最具发展力的清洁能源，具有来源广泛、清洁无（低）碳、热值高、灵活高效等特点，是实现交通运输、工业和建筑等领域大规模深度脱碳的最佳选择。在双碳背景下，氢能冶炼是钢铁生产实现无化石能源冶炼，达到零碳排放的重要路径之一，国内外多家钢铁公司正在大力布局氢能冶金、绿氢制备和氢能供应等项目。
“十四五”更趋严格的能耗“双控”要求和“双碳”目标约束，促使钢铁行业将碳减排摆在更突出的位置。钢铁行业要实现大幅碳减排，需要对传统冶炼工艺进行创新性变革，而氢冶金是实现低碳近零排放的终极冶金技术。氢能在冶金领域的创新与应用，将推动传统“碳冶金”向新型“氢冶金”转变，使钢铁生产摆脱对化石能源的绝对依赖，从源头上解决碳排放问题。因此，推动氢能冶金及其上下游产业链技术发展，是我国乃至全球钢铁工业实现低碳转型的重要途径之一。
氢能冶金在未来钢铁行业低碳发展中具有重要战略意义。欧洲、日本、韩国等国家和地区的钢铁企业均制定了包括氢能冶金在内的低碳冶金技术路线图，加快研发、试验和应用，为实现碳中和目标寻求工艺技术突破。我国部分钢铁企业已发布碳减排目标和时间表，正在规划低碳发展战略，联合科研机构积极部署和开展相关技术的探索和研究，并进行了工业性试验项目的建设和运营，取得一定成效。
中国宝武早在2016年就启动了绿色低碳冶金技术创新工程，主要技术方向有：以富氢碳循环高炉工艺为核心的低碳高炉技术；以氢还原代替碳还原的氢冶金工艺（氢基竖炉直接还原）；冶金尾气CO₂捕集和资源化利用技术等，目前正在积极推进相关示范工程建设。
2020年7月中国宝武在八钢低碳冶金技术创新基地，开始建设和试验以富氢碳循环氧气高炉工艺为核心、辅以CO₂捕集利用的创新型高炉低碳炼铁技术，预计将比传统高炉减排CO₂达30%以上。此外，其将在八钢建设1套万吨级CO₂加氢转化制造化工产品的示范工程，并采用光伏发电-电解水制氢装置供应氢气。
2020年宝钢股份建成了1套高炉喷吹气体还原剂系统，研制出新型风口喷吹装置，10-11月在宝钢股份炼铁厂1号高炉完成复合喷吹试验。天然气喷吹量62Nm/t，节约喷煤80kg/t，CO₂直接排放量减少20.3kg/t。
中国宝武计划2021年9月底在湛江低碳冶金技术创新基地，开工建设1套100万吨/年氢基竖炉直接还原示范工程，同时使用天然气、焦炉煤气、氢气，还原气中氢气含量为60%。该项目已完成立项，预计2023年9月投产。此外，湛江二期项目计划再建设1套100万吨/年氢基竖炉和配套电弧炉炼钢工程，采用可再生能源发电-高效水电解槽生产的绿氢，氢气比例逐步达到80%-90%。
在核能制氢方面，早在2019年初，中国宝武就与中核集团和清华大学签订《核能-制氢-冶金耦合技术战略合作框架协议》，共同开发“核能制氢”技术，降低制氢成本，并与钢铁冶炼和煤化工耦合，实现钢铁行业CO₂超低排放和绿色制造。目前，中核集团已完成10NL/h制氢工艺的闭合运行，建成了制氢能力为100NL/h规模的台架，并实现86 h连续运行。
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