低碳绿色高炉炼铁技术的新突破

低碳绿色高炉炼铁技术的新突破

引用

麦肯锡

等

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来源

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在全球气候变化和碳排放压力日益增大的背景下，钢铁行业正面临着前所未有的绿色转型挑战。作为全球最大的钢铁生产和消费国，中国的低碳转型之路将对全球行业格局产生深远影响。

目前，高炉炼铁仍占据全球钢铁生产的主导地位。数据显示，2023年我国高炉生铁产量达8.71亿吨，同比增长0.7%，几乎占全国生铁总产量的100%。然而，这种传统工艺面临着诸多挑战：

• 碳排放问题：钢铁工业碳排放占整体排放的5-6%，其中高炉炼铁碳排放占约70%。
• 资源依赖：高炉炼铁依赖于焦煤等化石燃料，而焦煤资源有限，价格波动大。
• 环境污染：除了二氧化碳，高炉炼铁还会产生大量二氧化硫等污染物。

为应对这些挑战，非高炉炼铁技术开始迅速发展。这类技术以非焦煤为主要能源，省去烧结造块工序，具有节能、低成本、环保等特点。据统计，近年来世界直接还原铁产量增长迅速，约占全球铁总产量的7.4%。

在低碳转型的驱动下，钢铁行业涌现出多项创新技术，其中最具代表性的当属直接还原技术和“闪速炼铁”技术。

直接还原技术的新进展

2021年，Metalloinvest与普锐特冶金技术和Midrex技术有限公司签署协议，将在俄罗斯建设一座年产208万吨的热压块铁（HBI）设备。该项目投资超过6亿美元，预计2025年上半年投产。

该设备采用天然气基Midrex直接还原工艺，与传统高炉路线相比，碳排放可减少50%以上。更值得一提的是，该设备未来可转换成100%使用氢气作还原剂，进一步降低碳排放。

“闪速炼铁”技术的创新

近期，中国的“闪速炼铁”技术引发广泛关注。这种技术将传统高炉炼铁过程从5-6小时缩短至3-6秒，效率提升3600倍以上。更重要的是，该技术不依赖进口的高品位铁矿石，能耗大幅减少，且实现零碳排放。

虽然目前“闪速炼铁”仍处于理论设想阶段，但其展现出的巨大潜力已引起业界高度关注。这一技术如果能够成功产业化，将为全球钢铁行业带来革命性的变化。

随着全球气候、经济及社会结构的深刻演变，绿钢需求呈现快速增长态势。麦肯锡材料研究院预测，到2035年，全球绿钢需求将增至3.3亿吨，占全球钢铁市场总量的17%。其中，中国对绿钢的需求将占全球绿钢总需求30%左右，约为9000万吨。

绿钢溢价正在形成。目前，全球唯一有显著绿钢溢价的地区是欧盟，2023年下半年的绿钢溢价近150美元/吨CO2。在中国，由于碳排放监管相对温和且供应充足，短期内绿钢溢价尚不显著。但随着碳交易机制的加强和钢铁领域碳定价的实施，预计到2030年，中国本土的绿钢溢价将温和上升。

在原材料需求方面，钢铁业低碳转型正推动需求结构向废钢和直接还原铁转变。预计到2035年，全球钢铁原料（金属料）的总需求将达到23亿吨，其中废钢和直接还原铁所占份额将分别增长到40%和10%以上。中国的废钢供应量有望从目前的近3亿吨增长至4亿吨以上。

可再生能源将在钢铁行业转型中扮演关键角色。领先钢企已经开始寻求与能源和技术伙伴的合作，以保障未来的绿色能源供应。例如，太钢集团与华能集团、晋能集团签订了1太瓦时的绿电购电协议；宝钢湛江则设立了“零碳工厂”，利用风能和太阳能实现氢气炼钢。

面对绿色转型带来的挑战与机遇，钢铁企业需要从战略、产品、运营、投资等多个维度进行布局。这不仅是一场技术革命，更是一场深刻的产业变革。只有积极应对，才能在未来的市场竞争中占据有利位置。

钢铁行业绿色转型已成大势所趋。从直接还原技术到“闪速炼铁”，从废钢回收到绿电应用，技术创新正在为行业注入新的发展动能。虽然转型之路充满挑战，但机遇同样巨大。我们期待看到更多创新技术从实验室走向生产线，为全球钢铁行业的可持续发展开辟新路径。