根據(jù)相關(guān)報(bào)道，我國(guó)首創(chuàng)使用氫氣煉鐵工藝在內(nèi)蒙古進(jìn)入實(shí)際生產(chǎn)階段，第一爐產(chǎn)鐵156噸。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)年產(chǎn)量30萬(wàn)噸，專門制造用于生產(chǎn)高端設(shè)備的高純鐵。
鐵是宇宙中含量很高的一種元素，在整個(gè)宇宙中，鐵的含量排在第6位，而且在巖石行星上豐度會(huì)進(jìn)一步富集，在地球上鐵的含量排在第4位。
鋼鐵是人類重要的建筑材料、核心工業(yè)原料。自然界中的鐵基本上是以鐵的氧化形式存在，通常為三氧化二鐵和四氧化三鐵。
要得到金屬鐵，就需要用化學(xué)還原方法置換。通常的情況下，提供還原劑的就是碳。
使用碳作為還原劑來(lái)煉鐵，從人類幾千年前進(jìn)入鐵器時(shí)代就開(kāi)始了，到現(xiàn)代工業(yè)中使用高爐煉鐵，雖然工藝形式發(fā)生了改變，但是原理仍然不變。
煉鐵的高爐之所以看起來(lái)像一個(gè)煙囪那么高，就是因?yàn)槔锩嫘枰湃腓F礦石、焦炭、石灰石等材料按照順序疊放。
碳燃燒以后先形成二氧化碳，二氧化碳和碳反應(yīng)，形成一氧化碳，一氧化碳作為還原劑從氧化鐵中置換出鐵原子，在高溫下形成鐵水，從高爐的下部流出，其他雜質(zhì)則以爐渣的形式排出。
高爐煉鐵，鐵水中會(huì)含有一定量的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)中有一種非常有害的成分~硫。硫會(huì)讓鋼產(chǎn)生熱脆性，降低焊縫強(qiáng)度。而硫的來(lái)源，50%以上是焦炭帶來(lái)的。
用氫元素取代碳元素作為還原劑煉鐵，因?yàn)闆](méi)有焦炭帶入的雜質(zhì)，所以氫煉鐵可以產(chǎn)出高純鐵。
以前不用氫去煉鐵有幾個(gè)原因。
氫氣的制備困難，需要電解水，這需要消耗大量的電力，而電能又是由煤炭的熱能轉(zhuǎn)化來(lái)的。煤炭資源在地球上廉價(jià)、豐富容易開(kāi)采，導(dǎo)致了使用氫氣來(lái)煉鋼鐵，成本很高。
現(xiàn)在由于全球氣候升溫的影響，世界各國(guó)的目標(biāo)是要控制碳中和，削減鋼鐵冶煉中的焦炭使用量，是削減碳排放的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
人類活動(dòng)中向大氣中排放的二氧化碳，電力生產(chǎn)（燃煤電站）占了36%，鋼鐵冶煉占了8%。
目前氫氣的價(jià)格是每噸6萬(wàn)元人民幣，采用氫來(lái)煉鐵，成本是傳統(tǒng)高爐的5倍以上。
所以，從目前的市場(chǎng)行情來(lái)看，在地球上用氫來(lái)煉鐵不是很迫切，然而對(duì)于即將到來(lái)的外太空開(kāi)發(fā)，用氫煉鐵是必須的。
火星之所以表面看上去是紅色的，就是因?yàn)閹r石和土壤中含有大量的三氧化二鐵。
雖然目前的火星勘測(cè)還沒(méi)有找到大規(guī)模的鐵礦，但根據(jù)火星表面的這個(gè)現(xiàn)象，可以認(rèn)為火星上一定會(huì)有大規(guī)模的鐵礦。
在火星和木星之間的小行星帶上，有一個(gè)叫做16Psyche的小行星，其直徑大概是226公里，科學(xué)家認(rèn)為它可能是一個(gè)被剝離了巖石外殼的行星星核。
在行星早期，基本上是一個(gè)熔融的巖漿團(tuán)，重金屬物質(zhì)包括鐵都會(huì)沉到核心，所以越到巖石星球的核心，鐵的含量就越高，地球的核心幾乎就是一個(gè)純的鐵和鎳的合金球。
16Psyche上面的鐵的含量可能超過(guò)了50%。
假如人類永遠(yuǎn)待在地球表面不動(dòng)，那么可以不關(guān)注太空中的礦物資源，但是一旦我們要進(jìn)入宇宙空間，這就是人類眼光必須投射的地方。
如何從宇宙空間中提煉鐵？
可以有幾個(gè)選項(xiàng)。第一，開(kāi)采出來(lái)，運(yùn)輸?shù)降厍蛞睙?。第二，就地冶煉?/span>
第1個(gè)選項(xiàng)從成本上來(lái)說(shuō)，是一個(gè)非常不合算的方法。
火星上建設(shè)建筑，最合理的方法是當(dāng)?shù)厝〔模?dāng)?shù)丶庸?。那?/span>在火星取得鋼鐵唯一的可行性，就是用氫煉鐵，因?yàn)樵诨鹦巧峡梢钥隙](méi)有煤炭。
當(dāng)然，從工藝流程上來(lái)說(shuō)，用氫來(lái)煉鐵制備成本取決于電力成本。
到2050年左右，中國(guó)每年產(chǎn)生的廢鋼煉鐵，就可以滿足全社會(huì)的需求。
所以，用氫煉鐵的地方最適合的就是外星開(kāi)發(fā)，這才是真正意義上的星辰大海。
在火星建造長(zhǎng)期的基地，需要太陽(yáng)能發(fā)電站或者聚變發(fā)電站提供能源，還需要煉鋼廠、室內(nèi)的作物培植基地。
太陽(yáng)能發(fā)電站和室內(nèi)作物培植，都是成熟技術(shù)，而氫冶煉補(bǔ)齊了三大技術(shù)環(huán)節(jié)中最后一個(gè)環(huán)節(jié)。
根據(jù)SpaceX公司的計(jì)算，廉價(jià)可重復(fù)使用運(yùn)載火箭完成以后，從地球運(yùn)一個(gè)人到火星往返的成本是50萬(wàn)美元，這已經(jīng)是非常、非常廉價(jià)了。
因?yàn)楝F(xiàn)在把一個(gè)宇航員送往國(guó)際空間站，成本就要2,000萬(wàn)美元，這是俄羅斯聯(lián)盟飛船開(kāi)給美國(guó)宇航局的船票價(jià)格。
50萬(wàn)美元送人到火星，換算成運(yùn)送建筑材料仍然是非常不合算的，因?yàn)橐粐嶄摬漠吘怪挥?500美元左右。
當(dāng)然，這50萬(wàn)美元里面不僅考慮了人體重量，還包括往返6個(gè)月維持生命所需要的成本。
按照最廉價(jià)的運(yùn)輸方式，運(yùn)一噸鋼鐵到火星，運(yùn)費(fèi)最少也要150萬(wàn)美元。
也就是說(shuō)，一噸鋼材如果從地球上運(yùn)到火星上，鋼鐵的購(gòu)買成本是可以忽略不計(jì)的。
如果能夠用氫在火星上煉鐵，哪怕是成本比地球上高10倍、20倍，都是巨大的進(jìn)步。
用氫來(lái)煉鐵最直觀的效果，就是外星基地的規(guī)?？梢詳U(kuò)大10倍。
那么現(xiàn)在關(guān)鍵的問(wèn)題是：火星上面有沒(méi)有足夠的氫？
從目前對(duì)于火星的勘探來(lái)看，火星上有足夠的氫，因?yàn)榛鹦巧嫌斜６一鹦堑乇磉€在釋放甲烷，一個(gè)甲烷分子由4個(gè)氫原子和一個(gè)碳原子組成。
在遠(yuǎn)古時(shí)期，火星上20%的表面覆蓋著水，總量比整個(gè)北冰洋的水還要多?，F(xiàn)在這些水雖然消失了，但是留下的遠(yuǎn)古河道可以證明水曾經(jīng)存在過(guò)。
根據(jù)科學(xué)家估計(jì)，火星表面87%的水可能已經(jīng)逃逸到了太空中，但是如果剩下13%的水仍然是非常豐富的。
火星水可能以地下水或者是地下冰的形式存在于火星的地表之下，或者是地下的巖石裂縫中。
一旦找到合適的水源，未來(lái)的火星城鎮(zhèn)需要一套發(fā)電站、一套氫冶煉設(shè)備、一套室內(nèi)栽培設(shè)備，就可以在自持的模式下持續(xù)擴(kuò)張。
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