本报告针对高温、多相、多组分和多尺度、多种反应的氢气还原复杂体系，研究了反应过程中矿相微观结构及铁氧化物价态转变机理，确定了HDRI高效脱磷和渣循环的近零渣排放电冶金工艺原理。系统的研究了不同条件下含磷渣高效脱磷及磷资源分离回收的影响规律；分析了还原条件下含磷渣中极限脱磷以及磷铁中极限富磷的限制条件，确定了液态渣磷的极限提取及资源化利用工艺；针对高温氢器还原的特性系统研发了换热器及反应器系统防爆、防泄漏技术；从多相混合反应体系的反应工程特性除非，开展了氢还原反应模拟实验，根据试验结果提出反应器的合理结构，确定工艺控制参数。通过反应过程动量、热量、质量传递耦合模型开发，研究了氢冶金系统各单元协调匹配关系，达到了当氢气流量5L/min，还原温度1000℃，还原压力0.3MPa条件下，HDRI产品金属化率>93%，利用系数>6t/m3·d-1；系统研究了HDRI电冶金炉内超低渣量条件下高效脱磷的动力学机理，优化促进热力学反应条件的工艺参数，在渣量6%时，钢水整体脱磷率达到90.23%以上，实现少渣脱磷效果；开发了液态渣中磷的富集提取及渣的循环利用技术，实现渣中磷含量为0.29%，整体回收率可达92.89%。；建设了一套万吨级氢直接还原反应器和一套万吨级电弧炉，构建绿色氢冶金钢铁生产新流程生产系统，资源综合利用率100%，资源产出率提高62%，实现固废近100%源头减量；构建了氢冶金工艺原则流程，明确了氢冶金流程能耗物耗影响因素、作用规律和提升路径，开发了氢冶金绿色新流程软件系统，软件模拟的结果对中试装备的设计和运行具有重要的参考价值。研究成果将有利于氢冶金实际生产和操作中选取合适的原燃料条件、工艺参数和操作参数以节约资源能源、减少废物排放和碳排放。