本報記者 楊悅
12月5日—6日，世界鋼協第一屆低碳鋼鐵技術發展大會在阿聯酋阿布扎比召開。來自世界各地的20多位鋼鐵產業鏈專家學者，聚焦全球范圍內低碳鋼鐵生產技術的發展現狀與趨勢，圍繞碳減排、碳循環利用、氫冶金及電氣化等話題展開了深入交流。
12月5日，普銳特冶金技術公司全球創新與信息技術負責人，高級副總經理亞歷山大·弗萊徹德爾（Alexander Fleischanderl）做的題為《綠色在行動——鐵原料遇見可再生能源》的報告吸引了全場參會人員的廣泛關注。
亞歷山大表示，可再生能源機構數據顯示，到2030年，全球71%的高爐需要全面翻新，投資者必須在翻新現有熔爐和改用電弧爐之間做出選擇。未來10年內影響鋼鐵行業低碳轉型的因素有很多，包括碳邊境調節機制（CBAM）、可再生能源的可用性及價格、原材料品質、綠氫的充足供應等。他認為，鋼鐵行業實現低碳轉型需要經歷包括優化、過渡，以及最終建立新的生產標準、實現“綠鋼”商業化規模化生產3個階段。
亞歷山大列舉了鋼鐵行業實現“凈零排放”的3個主要途徑：電氣化，直接避免碳排放（CDA），碳捕集、利用與封存工藝（CCUS）。
他表示，目前全球電爐數量不斷增加，清潔能源使用比例不斷提高，綠氫逐漸替代碳基還原劑，這些都是鋼鐵行業通過電氣化改造實現“凈零排放”的主要表現。直接避免碳排放是一種基于氫氣和綠色電力實現零碳排放的鋼鐵生產方式，企業采用此方式需要建立并完善氫氣生態系統。碳捕集、利用與封存工藝在鋼鐵行業有不少成功應用案例。例如，日本三菱重工采用“KM CDR”工藝（一種二氧化碳回收工藝），通過“KS-1”胺基溶液捕集二氧化碳，該工藝二氧化碳捕集率可達95%。來自新西蘭的創新公司LanzaTech NZ利用先進的氣體發酵技術捕集工業廢氣中的碳，并將這些碳轉化為“碳智能（Carbon Smart）”產品，包括乙醇、乙二醇等。
“全球鋼鐵工業低碳轉型的規模巨大，雖然我們目前還沒有掌握技術方面的‘靈丹妙藥’，但已經確定了主要途徑。”亞歷山大表示，“到2050年，利用低碳技術生產的鋼鐵總量占比將從目前的26%增長至60%以上。這意味著到2050年，全球‘綠鋼’的產量將增加8.5億噸以上。因此，除現有低碳技術外，鋼鐵行業還需要研發新的低碳技術。”
亞歷山大介紹，圍繞低碳轉型項目，歐洲在直接還原鐵（DRI）、電弧爐（EAF）和熔爐（Smelter）方面表現最為活躍。截至目前，歐洲地區已經公布的直接還原鐵廠有37座、電弧爐項目有63個、熔爐項目有6個。
“未來30年～50年，全球配備直接還原工藝的工廠數量將大量增加。”亞歷山大表示，2016年—2022年，全球共運營16座直接還原工廠；2021年—2025年，預計運營11座直接還原工廠、推進3個直接還原項目；2026年—2030年，預計推進5個直接還原項目，并宣布建設25個直接還原工廠。
與之相伴而來的是直接還原鐵產量的增長和生產方式的變化。亞歷山大表示，到2030年，全球直接還原鐵產量預計達到1.8億噸，全部采用以天然氣作為還原劑的方式進行生產；到2040年，全球直接還原鐵產量將達到2.68億噸，其中包括以天然氣為還原劑生產的1.74億噸、以天然氣為還原劑并配合CCUS工藝生產的1400萬噸、以100%氫氣為還原劑生產的8000萬噸；到2050年，全球直接還原鐵產量將達到5.40億噸，包括以天然氣為還原劑生產的1.62億噸、以天然氣為還原劑并配合CCUS工藝生產的3700噸、以100%氫氣為還原劑生產的2.13億噸。
從原料來看，亞歷山大預測，2019年—2030年，直接還原用鐵礦石產量將由1.19億噸增長至1.82億噸，高爐用廢鋼產生量將由2.08億噸增長至2.25億噸，電爐用廢鋼產生量將由5.27億噸增長至3.92億噸。同時，全球海運鐵礦石貿易量將由15.45億噸下降至12.85億噸。其中，中國海運鐵礦石貿易量將下降3.26億噸，印尼將下降3900萬噸，中東將增長2200萬噸，印度將增長1200萬噸，亞洲其他國家將增長4900萬噸，歐盟將增長1600萬噸，其他國家或地區將增長600萬噸。
亞歷山大認為，一方面，鐵礦石品位變化將決定未來鋼鐵冶煉流程選擇，目前全球直接還原用鐵礦石資源是有限的，僅占目前海運鐵礦石貿易量的4%；另一方面，能源成本將成為電氣化改造和氫能生態系統建設的主要驅動力。
亞歷山大還預測了2030年以后全球氫氣市場發展情況。他認為，2030年以后，氫氣產量高且可用于出口的國家及地區包括智利、阿根廷、西班牙、意大利、加拿大、澳大利亞、中東和北非；能夠做到自給自足的國家有中國、印度、美國、巴西；氫氣需求量大但產量低需要依靠進口的國家有韓國、日本、荷蘭、法國、德國、英國；而挪威、新西蘭等則屬于資源稟賦不高且需求量不大的國家。
亞歷山大介紹，鋼鐵行業實現低碳轉型，在生產工藝方面需要經歷從碳基生產工藝到去碳化、以天然氣+氫氣為主的生產工藝，再到以冶煉廢鋼為基礎的生產工藝的轉變；在原材料方面需要經歷從以中低品位鐵礦石為主到以高品位鐵礦石為主，再到以廢鋼為主的轉變。目前，已經實現商業化規模化應用的低碳生產工藝有MIDREX工藝（用氫氣和天然氣還原球團礦），處于試驗階段的有Finored（基于氣體的流化床直接還原）工藝、HyREX（基于流化床反應的氫還原鐵）工藝、HYFOR（氫基粉礦還原）工藝。其中，Finored工藝、HyREX工5藝用氫氣和天然氣還原燒結料，HYFOR工藝用氫氣還原鐵礦粉。
圍繞影響“綠鋼”加速研發的因素，亞歷山大表示：“廢鋼加工商的逆向整合、廢鋼供應和質量、直接還原用鐵礦石資源供不應求、廉價能源可能促使煉鐵和煉鋼業脫鉤等因素都有可能產生影響。未來‘綠鋼’將出現供不應求的局面，預計2025年后將出現每噸300美元～500美元的溢價，但存在區域差異。此外，新的鋼鐵企業和商業模式也將嶄露頭角。”
《中國冶金報》（2023年12月15日 02版二版）
