綠色低碳轉(zhuǎn)型進入攻堅期，如何有效破局？

”據(jù)介紹，最簡單的低碳工藝流程是采用氫氣一步法直接還原超高品位鐵礦石，但由于超過95%的鐵礦石含有大量雜質(zhì)，福德士河正探索通過綠色氫基、電化學(xué)的工藝來還原與此同時，必和必拓也正在探索高爐改造工藝路線，有望通過利用可再生能源和綠氫實現(xiàn)與DRI-EAF工藝相當(dāng)?shù)呐欧艔姸鹊庸裙窘柚鶷ecnored技術(shù)，以生物炭取代傳統(tǒng)冶金燃料，生產(chǎn)綠色生鐵，助力鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)低碳生產(chǎn) “由于我國目前廢鋼的管理和應(yīng)用水平與未來廢鋼在國民經(jīng)濟中的位置不相適應(yīng)，建議國家將廢鋼作為戰(zhàn)略資源納入《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展五年規(guī)劃綱要》，加快推動廢鋼加工行業(yè)產(chǎn)業(yè)化、區(qū)域化、產(chǎn)品化發(fā)展的步伐，建立適應(yīng)我國鋼鐵工業(yè)布局的廢鋼鐵回收—分類—加工—配送體系。

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鋼鐵行業(yè)脫碳的技術(shù)路徑

盡管從循環(huán)經(jīng)濟和最低二氧化碳排放（取決于電力的碳強度）的角度來看，廢鋼-電弧爐工藝是最有效的方法，但由于回收廢鋼中微量元素的富集，其生產(chǎn)高等級鋼材的能力受到一定限制 直接還原鐵作為電弧爐生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼材的原料，主要依靠天然氣和/或氫氣作為還原鐵礦石的能源這是目前取代高爐-轉(zhuǎn)爐工藝實現(xiàn)脫碳的技術(shù)途徑由于鐵礦石中脈石的成分和含量會影響電弧爐運行和經(jīng)濟效益，因此，直接還原鐵的生產(chǎn)需使用優(yōu)質(zhì)鐵礦石。

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奧鋼聯(lián)林茨廠將建設(shè)直接還原鐵+熔煉爐原型廠

最后，其將在不遠的未來使用綠色氫氣實現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)近零排放 在此次合作中，力拓將利用其在鐵礦石生產(chǎn)方面的豐富經(jīng)驗為該項目提供技術(shù)支持，還將為合作項目提供70%的鐵礦石 奧地利聯(lián)邦政府已經(jīng)通過由KPC（一家管理政府資助項目，提供有針對性的咨詢服務(wù)，以促進環(huán)境、經(jīng)濟和社會長期發(fā)展的機構(gòu)）管理的“工業(yè)轉(zhuǎn)型”計劃，以及由奧地利AWS中小企業(yè)基金管理的“雙重轉(zhuǎn)型”計劃，為奧鋼聯(lián)直接還原鐵+熔煉爐原型廠建設(shè)和運營提供資金。

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日本鋼鐵業(yè)正積極通過氫冶金技術(shù)革新推進低碳轉(zhuǎn)型

在配有碳回收系統(tǒng)的高爐中，高爐煤氣中的二氧化碳通過與外部氫氣發(fā)生甲烷化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CH4（甲烷）；部分還原劑由焦炭改質(zhì)而來，碳回收的甲烷作為還原劑反復(fù)利用，減少了高爐二氧化碳的排放量 圍繞用于還原低品位鐵礦石的氫直接還原技術(shù)的開發(fā)，日本制鐵將開發(fā)氫直接還原爐、電弧爐和電熔煉爐，使用低品位鐵礦石生產(chǎn)高端鋼材 村上英樹介紹，針對直接利用氫氣的氫直接還原技術(shù)，研究表明，與普通高爐相比，利用氫氣直接還原低品位鐵礦石的技術(shù)到2030年可以實現(xiàn)二氧化碳減排50%或更多；針對間接利用氫氣的碳回收直接還原技術(shù)，日本制鐵將還原爐煤氣中的二氧化碳通過與氫氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為甲烷，生成的甲烷氣體被用作還原劑；針對用于生產(chǎn)高端鋼材的電弧爐，相關(guān)研究已驗證大型電弧爐工藝（處理量約300噸規(guī)模）利用氫直接還原技術(shù)還原低品位鐵礦石中的鐵，到2030年其提純技術(shù)可達到高爐工藝（磷含量為150百萬分比濃度或更低，氮含量為40百萬分比濃度或更低）同等水平；針對用于生產(chǎn)鐵水的電熔煉爐，已驗證利用低品位鐵礦石可實現(xiàn)高效生產(chǎn)且可與高爐工藝媲美的雜質(zhì)控制技術(shù)。

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“雙碳”背景下直接還原鐵前景廣闊

在全球低碳甚至零碳轉(zhuǎn)型背景下，直接還原鐵（DRI）生產(chǎn)技術(shù)作為鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)低碳生產(chǎn)的一種重要技術(shù)，越來越引起各國的重視直接還原鐵技術(shù)主要通過使用天然氣或氫氣、煤基還原劑等作為還原劑，直接還原鐵礦石生產(chǎn)固態(tài)金屬鐵直接還原鐵工藝相比傳統(tǒng)的高爐—轉(zhuǎn)爐流程，具有碳排放更低、靈活性更高和原料適應(yīng)性強的優(yōu)點，尤其在以氫氣作為還原劑時，幾乎可以實現(xiàn)零碳排放 世界上直接還原鐵的生產(chǎn)始于1969年，2018年以來，隨著多座大型設(shè)備的投產(chǎn)，直接還原鐵的產(chǎn)量快速增長。

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專家解讀之三：推動氫冶金研發(fā)與示范，助推清潔低碳氫綠色應(yīng)用

因此，開展高爐富氫冶煉是近期鋼鐵企業(yè)降碳的重要路徑《實施方案》提出“推進高爐富氫冶煉，以氫氣替代焦炭、煤粉，開發(fā)爐內(nèi)氫氣高效安全噴吹系統(tǒng)，提升氫氣利用效率、降低固體燃料比例”鋼鐵企業(yè)應(yīng)積極利用現(xiàn)有高爐裝備開展富氫冶煉，突破技術(shù)裝備障礙、利用效率低、成本高等限制 （四）突破原料限制，推進氫冶金技術(shù)應(yīng)用 氫基直接還原（豎爐、流化床）+電爐煉鋼的近零碳流程，需使用優(yōu)質(zhì)高品位鐵礦石作為原料，但全球優(yōu)質(zhì)高品位鐵礦石資源匱乏，成為該技術(shù)路線推廣限制環(huán)節(jié)。

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工信部：到2027年清潔低碳氫在冶金、合成氨、合成甲醇、煉化等行業(yè)實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用

（八）鼓勵鋼鐵企業(yè)充分利用焦爐煤氣、化工副產(chǎn)氫等氫源，逐步提升可再生能源制氫的利用比例 （九）推進高爐富氫冶煉，以氫氣替代焦炭、煤粉，開發(fā)爐內(nèi)氫氣高效安全噴吹系統(tǒng)，提升氫氣利用效率、降低固體燃料比例 （十）推進氫基豎爐、流化床直接還原煉鐵等技術(shù)應(yīng)用，突破鐵精礦高效提鐵降硅選礦、頂煤氣二氧化碳脫除提質(zhì)等關(guān)鍵技術(shù) （十一）推進氫基熔融還原煉鐵技術(shù)研發(fā)與中試驗證，探索適用于低品位、共伴生鐵礦石的氫冶金技術(shù)路徑。

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歐洲鋼鐵業(yè)面臨脫碳阻礙與需求低迷

事實上，北歐鋼廠具有優(yōu)勢，因為它們靠近直接還原級鐵礦石運營地、有綠色氫氣供應(yīng)且投產(chǎn)時間較晚、產(chǎn)量相對較小對于已投入運營并試圖改變生產(chǎn)路線的企業(yè)來說，生產(chǎn)情況更為復(fù)雜，因為它們必須應(yīng)對低迷的市場，同時解決減產(chǎn)、失業(yè)和利潤率低的問題 歐洲最大的鋼鐵制造商安賽樂米塔爾已推遲了在幾個國家的直接還原鐵-電弧爐項目以及2030年碳減排目標(biāo)的最終投資決策該公司表示，需要有效的碳邊境調(diào)節(jié)機制和更強有力的貿(mào)易保護措施來實施商業(yè)案例，并對歐盟委員會鋼鐵和金屬行動計劃抱有期待，因為這些數(shù)十億美元的投資將助力未來發(fā)展。

產(chǎn)業(yè)動態(tài)

走進鋼鐵行業(yè)低碳踐行者：晉鋼控股集團—厚植綠色低碳發(fā)展底色，逐綠而行向新而生

因此，以富氫氣體為能源的豎爐直接還原煉鐵工藝技術(shù)開發(fā)，不僅是我國近中期內(nèi)低碳冶金的技術(shù)需求，也是未來“綠氫”冶金的技術(shù)需求，對我國鋼鐵行業(yè)的“碳中和”具有重大意義 在H-RIFTM氣基直接還原試驗成果的基礎(chǔ)上，晉鋼控股集團打造綠鋼產(chǎn)業(yè)鏈，將斥資建設(shè)百萬噸級的超短流程低碳氫冶金及硅鋼新材料項目，構(gòu)建從鐵礦石到成品軋材產(chǎn)線極短、技術(shù)極先進、碳排放極少、競爭力極強的鋼鐵制造流程煤層氣年消耗量約8.6億立方米，相比較同規(guī)模長流程鋼鐵生產(chǎn)可降低CO2排放60%左右，基本實現(xiàn)無硫排放。

碳路先鋒

日本高爐低碳化操作技術(shù)減排效果

建立高爐的CO2減排技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急使高爐減排CO2的有效方法是削減還原鐵礦石所需熱量，即將大吸熱的直接還原轉(zhuǎn)換為間接還原基于這個觀點，日本COURSE50項目以削減高爐用碳10%為目標(biāo)，利用試驗高爐，進行了向高爐吹入氫氣、采用爐頂氣體循環(huán)和使用高還原性燒結(jié)礦的CO2減排效果的檢證試驗 檢證試驗使用爐容為12m3的試驗高爐檢證試驗進行了三種操作試驗：從風(fēng)口吹入COG（焦爐煤氣）（A操作）、從風(fēng)口吹入COG并采用爐頂氣體循環(huán)（B操作）、從風(fēng)口吹入COG和采用爐頂氣體循環(huán)以及使用高還原性燒結(jié)礦（C操作）。

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全球鋼鐵企業(yè)的脫碳戰(zhàn)略與路徑

該公司將通過使用瑞典礦業(yè)公司LKAB的無化石鐵礦石原料、可再生能源，以及在鐵礦石還原過程中使用氫氣代替煤炭，消除價值鏈中的碳排放SSAB正在逐步采用新的電弧爐取代現(xiàn)有的高爐-轉(zhuǎn)爐2021年，SSAB從其中試項目中交付了第一批無化石鋼，工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)將于2026年開始2024年，該公司計劃交付首批利用電力和沼氣生產(chǎn)的無化石碳排放再生鋼 安賽樂米塔爾和塔塔鋼鐵歐洲公司的目標(biāo)與歐盟委員會的“Fitfor55”一攬子計劃基本保持一致：到2030年在歐洲地區(qū)減排30%，到2050年實現(xiàn)碳中和。

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一文了解｜高效率低能耗低排放生產(chǎn)綠色鋼材

更可持續(xù)的替代方案是使用豎爐直接還原鐵礦石，該方案可以在礦石保持固態(tài)的情況下去除其中的氧豎爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)是在還原劑的參與下發(fā)生的，還原劑包括一氧化碳、天然氣、氫氣（或綠色氫氣）由于無需使用焦炭，CO2排放量大大降低所得產(chǎn)品直接還原鐵隨后可用作電弧爐（EAF）原料，再次將其熔化冶煉成粗鋼 直接還原鐵-電弧爐工藝約占全球粗鋼產(chǎn)量的30%，如果使用天然氣，每噸粗鋼的CO2排放量約為1噸。

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“氫”裝前行，鋼鐵降碳正提速

“鋼鐵行業(yè)碳排放與生產(chǎn)過程中煤炭等化石能源的消耗密切相關(guān)我國鋼鐵行業(yè)以煤炭等化石能源為主的長流程工藝占90%左右，開發(fā)低碳煉鐵技術(shù)是鋼鐵行業(yè)碳減排關(guān)鍵”中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會副秘書長張龍強說，氫冶金是以氫氣代替碳還原鐵礦石，從源頭徹底降低污染物和二氧化碳排放量，減排優(yōu)勢顯著 記者在河鋼集團氫冶金項目現(xiàn)場看到，傳統(tǒng)高爐被氫基豎爐所取代，一個個銀白色反應(yīng)罐映入眼簾，遍布其中的管道、閥門和儀表充滿現(xiàn)代感。

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美國能源部將為能源密集行業(yè)脫碳項目提供60億美元資金支持

2023年5月，克利夫蘭-克利夫斯在米德爾敦廠的高爐成功完成了噴吹氫氣的試驗，這標(biāo)志著美洲首次使用氫氣作為還原劑煉鐵此次改造項目將保持米德爾敦現(xiàn)有約300萬噸/年的粗鋼生產(chǎn)能力克利夫蘭-克利夫斯還在尋求額外的7500萬美元，用于將其位于賓夕法尼亞州巴特勒廠的兩座現(xiàn)有的采用天然氣的板坯加熱爐，用四座電感應(yīng)加熱爐替代，以生產(chǎn)電工鋼該項目有利于降低碳排放和能源成本，提高板材質(zhì)量，提高生產(chǎn)率 淡水河谷美國公司獲得2.829億美元資金，用于在美國墨西哥灣沿岸地區(qū)建設(shè)第一家低排放的冷固結(jié)鐵礦石團塊，替代傳統(tǒng)鐵礦石球團。

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中鋼國際簽訂酒鋼宏興懸浮磁化焙燒爐項目

酒鋼宏興作為酒鋼的上市子公司，擁有鏡鐵山礦和西溝石灰石礦兩座礦山為提升礦石利用率、提高自產(chǎn)精礦質(zhì)量、大幅提升周邊礦產(chǎn)資源消納能力，酒鋼宏興難選鐵礦石資源高效利用技術(shù)改造項目應(yīng)運而生，中鋼設(shè)備憑借領(lǐng)先技術(shù)從招標(biāo)中脫穎而出 根據(jù)協(xié)議，中鋼設(shè)備負責(zé)為酒鋼宏興新建165萬噸/年的2#懸浮磁化焙燒爐、并改造原有1#懸浮爐余熱鍋爐，工期預(yù)計20個月項目投產(chǎn)后： 鐵精礦品位提高↗12.5% 鐵金屬回收率↗16% 作業(yè)率可達93% 年鐵精礦產(chǎn)量?約22萬噸 產(chǎn)品質(zhì)量及資源利用水平顯著提升 項目將采用氫基礦相轉(zhuǎn)化技術(shù)（原稱"懸浮焙燒"技術(shù)），通過利用氫氣等還原性氣體作為還原劑，將礦石中的弱磁性鐵礦物轉(zhuǎn)化為強磁性鐵礦物，實現(xiàn)難選鐵礦資源的高效利用，實現(xiàn)低品位礦石到高品位的鐵精礦粉的升級蛻變。

經(jīng)營管理

中國寶武擬募資100億元，七成用于非洲西芒杜鐵礦開發(fā)

傳統(tǒng)上使用焦炭與鐵礦石放入高爐中產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)煉鐵，焦炭在高爐中提供熱量與造氣產(chǎn)生一氧化碳，一氧化碳帶走氧化鐵中的氧，形成鐵元素與二氧化碳，導(dǎo)致煉鐵環(huán)節(jié)碳排放較高高爐還原簡化的化學(xué)方程式如下：3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2、4CO+Fe3O4=3Fe+4CO2氫還原是使用高溫的還原氣作為還原劑，氫氣在帶走鐵礦中氧的同時產(chǎn)生水分，并不會像高爐煉鐵產(chǎn)生二氧化碳，為較為環(huán)保的生產(chǎn)方式，若使用綠電，可以達到全流程接近零碳排，氫還原簡化的化學(xué)方程式如下：3H2+Fe2O3=2Fe+3H2O。

聚焦

氫冶金應(yīng)采用什么耐火材料？

眾所周知，傳統(tǒng)高爐煉鐵是通過焦炭燃燒提供還原反應(yīng)所需要的熱量并產(chǎn)生還原劑CO，使鐵礦石被還原成鐵，并產(chǎn)生大量CO2，容易污染環(huán)境而氫能冶金是利用氫氣替代CO做還原劑，其還原產(chǎn)物為水，沒有CO2排放因此，氫氣煉鐵過程綠色無污染。

冶煉技術(shù)

浦項計劃在2030年前實現(xiàn)氫氣直接還原煉鐵

該技術(shù)是在浦項研發(fā)的FINEX流化技術(shù)基礎(chǔ)上進一步開發(fā)的氫氣直接還原煉鐵技術(shù)FINEX是一種可直接使用廉價的粉狀鐵礦石和煙煤生產(chǎn)鐵水的技術(shù)，無需對原材料進行任何預(yù)處理2007年，浦項在全球首次實現(xiàn)FINEX技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用 目前，浦項正在加快氫氣直接還原技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用2022年7月份，浦項與普銳特簽署了協(xié)議，合作建設(shè)一座HyREX工廠，該工廠將于2026年建成浦項計劃在2030年前完成HyREX技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，到2050年將浦項廠和光陽廠的高爐設(shè)施逐步改造為氫氣直接還原設(shè)備。

鋼材

西班牙安賽樂米塔爾計劃新建電弧爐 產(chǎn)能110萬噸/年

2023年11月28日，西班牙安賽樂米塔爾表示，已與當(dāng)?shù)毓I(yè)工程集團Saralle簽署合同，在希洪新建年產(chǎn)能110萬噸/年的電弧爐 該項目土建工程將于明年年初啟動，計劃2025年第四季度正式投產(chǎn) 正式投產(chǎn)后，該項目將用于生產(chǎn)以鋼軌和線材為主的低碳長材項目將使用可再生能源生產(chǎn)出的氫氣來還原鐵礦石，以降低鋼鐵和下游生產(chǎn)的碳排放。

海外鋼管

加拿大鐵礦石資源分布及出口情況梳理

主要出口形態(tài)多樣 加拿大礦石出口主要形態(tài)為直運鐵、直接還原鐵、熱壓鐵塊及鐵精粉按照分類來看，直運礦指鐵品位不低于60%、半徑大于6毫米且僅經(jīng)過破碎工藝后直接發(fā)運的鐵礦石產(chǎn)品；直接還原鐵指在天然氣或煤中的一氧化碳和氫氣下直接還原的鐵礦石產(chǎn)品，上述兩種產(chǎn)品在謝弗維爾地區(qū)較為常見熱壓鐵指在熱壓過程中的溫度高于650℃，將鐵壓縮成為密度大于5000公斤/立方米的直接還原鐵，密度高于一般DRI，其應(yīng)用主要是減少運輸與加工的難度，在電弧爐中用作煉鋼原料，在高爐與轉(zhuǎn)爐中主要充當(dāng)冷卻劑，此類產(chǎn)品在安大略省較為常見。

爐料