國際鋼鐵大會主題論壇 | “雙碳”路上，技術創(chuàng)新蹄疾步穩(wěn)——“全球低碳冶金技術進展”主題論壇側(cè)記

2023-10-19 09:58:00

中國冶金報中國鋼鐵新聞網(wǎng)

記者楊悅報道

特約通訊員藍義高攝影

　　“對比來看，雖然基于二氧化碳在線裂解的煉鐵過程閉環(huán)脫碳技術與生物質(zhì)制氫等工藝的成本差不多，但是二氧化碳排放水平更低?！?/div>

　　“廢鋼主要用于電爐工藝流程，而電爐工藝流程會帶來高氮的問題。如何在這一過程中把氮的含量降下來？與之相關的基礎研究和關鍵技術有待鋼鐵行業(yè)突破?！?/div>

　　“基于二氧化碳在線裂解的煉鐵過程中的閉環(huán)脫碳技術是一項非常新的技術，有潛力克服鋼鐵行業(yè)推進低碳綠色轉(zhuǎn)型面臨的一系列挑戰(zhàn)?！?/div>

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　　10月份的上海，清冽的空氣里涌動著人潮擁擠的熱浪。第十二屆中國國際鋼鐵大會暨2023年全球低碳冶金創(chuàng)新論壇于10月15日在中國寶武鋼鐵會博中心舉辦，吸引了眾多行業(yè)專家、學者。在當日下午舉行的“全球低碳冶金技術進展”主題論壇上，北京科技大學教授、中國工程院院士毛新平，英國伯明翰大學教授、英國皇家工程學院院士丁玉龍，中國香港城市大學教授、加拿大工程學院院士徐春保，中南大學教授、中國工程院院士姜濤，圍繞鋼鐵綠色低碳轉(zhuǎn)型技術分別做主題報告，分享了各自在低碳冶金技術研究方面取得的進展，共探鋼鐵行業(yè)綠色發(fā)展新未來。

與會代表現(xiàn)場聆聽在“全球低碳冶金技術進展”主題論壇上的專家發(fā)言

　　我國鋼鐵原料綠色化面臨挑戰(zhàn)

　　新減碳技術研發(fā)需加速

　　“我國鋼鐵原料綠色化面臨挑戰(zhàn)。首先，我國目前鋼鐵生產(chǎn)原料以原生鐵礦為主，廢鋼占比很低。去年，中國鋼鐵行業(yè)總共消耗了14.3億噸鐵礦石，包括進口礦和自產(chǎn)礦，而廢鋼的消耗量僅為2.3億噸。其次，中國鋼鐵工業(yè)主要以長流程為主，主要有燒結(jié)礦和球團礦兩種爐料。相比燒結(jié)礦，球團礦是一種綠色化的清潔爐料。然而，我國使用燒結(jié)礦和球團礦的比例非常不平衡，在我們煉鐵目前使用的爐料中，燒結(jié)礦占比約為75%，球團礦占比不到20%。最后，我國使用的鐵礦石品位比國外低3個百分點~5個百分點，從2000年到現(xiàn)在，中國鋼鐵生產(chǎn)平均燒結(jié)礦鐵品位降了兩個百分點以上。我國鋼鐵工業(yè)在爐料綠色化加工技術方面還不夠成熟，存在爐料品種單一、燒結(jié)工藝廢氣排放量大、脫硫脫硝副產(chǎn)物量大和難利用等問題。在廢鋼資源利用方面，我國尚未形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈和完善的技術體系，存在廢鋼回收利用率低、入爐廢鋼品質(zhì)差等問題?！苯獫谧觥丁半p碳”背景下鋼鐵爐料綠色化問題的思考》主題報告時如是表示。

　　他認為，隨著中國鋼鐵產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展，廢鋼資源、氫能、電力等支撐條件逐步完善，能源轉(zhuǎn)型和工藝流程結(jié)構調(diào)整是必然趨勢。低碳發(fā)展在一定程度上會加快流程結(jié)構的調(diào)整，鋼鐵冶煉爐料的綠色化轉(zhuǎn)型勢在必行。在此背景下，我國鋼鐵工業(yè)目前圍繞提升鐵礦石原料品質(zhì)、研發(fā)先進爐料制備加工技術、建立完整廢鋼加工利用技術體系等還需多做努力。

　　“再生鋼鐵原料的高質(zhì)化利用問題值得行業(yè)關注。”毛新平在做《鋼鐵工業(yè)碳中和的思考》主題報告時指出，“再生鋼鐵原料就是俗稱的廢鋼。廢鋼一直都在用，為什么今天要把這個話題提出來？過去，我們習慣用廢鋼生產(chǎn)一般性產(chǎn)品，對于殘余元素含量等要求不高。針對多余部分殘余元素含量超標的情況，我們通常通過配料等方式稀釋后使用。今后，廢鋼將成為鋼鐵行業(yè)的主要原料之一，用量會越來越大。再生鋼鐵原料大量的殘余元素和產(chǎn)品的高質(zhì)量化之間存在矛盾，一系列的科學問題和關鍵技術問題有待進一步解決?！?/div>

　　“鋼鐵工業(yè)有很多方案可以推動實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型，包括使用廢鋼、減少鋼鐵需求。實際上，這兩種方案在實施上均存在一定挑戰(zhàn)。首先，僅僅依靠使用廢鋼流程減少的碳排放量，遠遠不夠我們實現(xiàn)碳中和目標所需要減少的碳排放量。其次，全球人口數(shù)量不斷增長，隨之增長的是世界鋼鐵需求。因此，通過減產(chǎn)來減少二氧化碳的排放，可能適合現(xiàn)階段人口呈下降趨勢的國家，但并不適合所有國家。鋼鐵行業(yè)需要采用另一種方案推進低碳轉(zhuǎn)型，即研發(fā)應用先進的減碳新技術?！倍∮颀堅谧觥痘诙趸荚诰€裂解的煉鐵過程閉環(huán)脫碳》主題報告時，也同樣圍繞廢鋼利用問題發(fā)表了看法，并指出行業(yè)急需新的減碳技術。

　　他表示：“此次會議上有很多專家提到氫冶金、CCUS（碳捕獲、利用與封存）等技術。這些技術目前在經(jīng)濟上可行性較低，且缺乏適當、公平的政策支撐。在此背景下，鋼鐵行業(yè)急需新的減碳技術?！?/div>

　　碳減排任務艱巨

　　不同新減碳技術各有所長　　

　　實現(xiàn)“雙碳”目標，是一場硬仗。據(jù)中國工程院發(fā)布的《中國碳達峰碳中和戰(zhàn)略及路徑》預測，我國二氧化碳排放將在2027年前后實現(xiàn)達峰，峰值控制在122億噸左右。這意味著我國要在短短三十幾年內(nèi)“中和”掉122億噸的二氧化碳，碳減排任務異常艱巨。同時，這也意味著鋼鐵行業(yè)需要更高質(zhì)量的新的減碳技術。圍繞這一熱點，眾院士聚焦的研究項目各有所長。

　　“基于二氧化碳在線裂解的煉鐵過程閉環(huán)脫碳技術是一種新的可用于高爐和直接還原鐵過程大量減少碳排放的技術?！倍∮颀埥榻B道，“這一技術利用雙鈣鈦礦BCNF對二氧化碳進行在線裂解，實現(xiàn)碳的閉路循環(huán)。該技術具備4個優(yōu)勢：一是無關鍵材料、無毒、可循環(huán)使用，二是運行溫度適中，三是單次通過轉(zhuǎn)換率高于10% ，四是低成本和低能耗。”

　　“氫經(jīng)濟非常重要。相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，中國的氫氣產(chǎn)量占世界氫氣總產(chǎn)量的1/3，但大部分是來自高污染的煤炭氣化和蒸汽甲烷的重整，這些都不是綠氫。我們熟知的綠氫制取途徑有電解或者利用風能、太陽能。實際上，由生物質(zhì)制取的氫氣可以稱為綠氫。雖然，采用太陽能、風能等制取綠氫仍將是未來主要的氫氣制取方式，但是生物質(zhì)制取綠氫也將成為主要方式之一?！毙齑罕Ｔ谧觥渡镔|(zhì)綠氫及其在冶金學中的應用》主題報告時表示。

　　生物質(zhì)用于制氫有何優(yōu)勢？徐春保介紹，一方面，生物質(zhì)是一種來源豐富的無碳燃料，可以替代化石燃料；另一方面，生物質(zhì)資源作為世界第四大資源，資源量僅次于煤炭、石油和天然氣，地球上每年的生物質(zhì)資源總量約為5500億噸，相當于目前世界能源消耗總量的10倍～15倍。

　　“如何耦合生物質(zhì)制氫和氫冶金？”徐春保表示，可以采用生物質(zhì)制氫/富氫合成氣煉鐵。首先，采用上述技術可以實現(xiàn)制氫和鐵礦石還原一體化，能效非常高。其次，氫氣還原反應無需加入額外的催化劑，效率很高。相關研究表明，采用該技術可以讓鐵的還原率達到90%。

　　“鋼鐵原料綠色化的本質(zhì)是提鐵降雜。為順利實現(xiàn)鋼鐵‘雙碳’目標，要全面提升國產(chǎn)礦和進口礦的品質(zhì)，為鋼鐵綠色化生產(chǎn)提供原料保障。同時，我們還要進一步提高入爐爐料的綠色化程度，進一步創(chuàng)新爐料制備工藝技術，研發(fā)新的爐料品種，同時也要積極推動實現(xiàn)加工過程的低碳化、清潔化?！苯獫硎?，“為了滿足上述要求，相關高校和科研院所還應從表界面科學、礦物學、氫還原動力學和反應工程學等多學科入手開展基礎研究，為我國爐料綠色化新技術的開發(fā)提供理論支撐。

　　論壇上，雖然各位院士圍繞低碳冶金技術分享了不同的新看法、新項目進展，但是他們在加強原始創(chuàng)新、推進底層和顛覆性減碳技術突破方面的態(tài)度不謀而合?！半p碳”路上，低碳冶金技術創(chuàng)新蹄疾步穩(wěn)。在此基礎上，鋼鐵行業(yè)還需與學術界共同努力，從技術研發(fā)、市場推廣等多方面入手，加速先進碳減排技術的研發(fā)和應用。

來源：中國冶金報-中國鋼鐵新聞網(wǎng)

編輯：張雨恬

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