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2020年，全球鋼鐵行業(yè)總產(chǎn)量達(dá)到18.6億噸，上千億美元。鋼鐵的強(qiáng)度與重量比高，生產(chǎn)成本相對(duì)較低，是建筑和汽車等許多行業(yè)的寶貴材料。然而，在氣候危機(jī)的背景下，由于依賴碳密集型化石燃料（主要是煤炭），該行業(yè)受到越來越多的審查。全球鋼鐵產(chǎn)量約占全球碳排放總量的8%，對(duì)煤炭的渴求繼續(xù)推動(dòng)著挖掘。每生產(chǎn)一噸采用傳統(tǒng)綜合工藝方法生產(chǎn)的液態(tài)鋼，就會(huì)燃燒770公斤煤和焦炭，向大氣中釋放1.8噸二氧化碳，這意味著鋼鐵行業(yè)實(shí)際上比鋼鐵行業(yè)更生產(chǎn)二氧化碳。
近年來，世界各國政府一直在尋找實(shí)現(xiàn)2015年《巴黎氣候協(xié)定》目標(biāo)的方法，因此，該行業(yè)脫碳的政治壓力也在加大。
但壓力不僅僅是政府。碳價(jià)格等日益加劇的財(cái)政壓力，以及環(huán)境、社會(huì)和治理的普及率和可信度的提高，在希望將資金投入道德境界的年輕、更環(huán)保的一代投資者中，這既增加了這種壓力，也提供了越來越有力的激勵(lì)措施，使該行業(yè)脫碳。
在此背景下，一些小型的"綠色鋼鐵"項(xiàng)目開始在歐洲和其他地區(qū)出現(xiàn)。其中之一是Primetals技術(shù)公司在奧地利多納維茨的沃斯塔平鋼鐵廠進(jìn)行的氫基細(xì)礦減少（HYFOR）試點(diǎn)項(xiàng)目。
經(jīng)過多年的開發(fā)和兩個(gè)月的初步測(cè)試，HYFOR于6月開始運(yùn)營，此后，其創(chuàng)新的鐵礦石精礦直接減排工藝吸引了業(yè)內(nèi)許多人的注意，這是世界上首創(chuàng)的此類工藝。HYFOR的氫氣為100%提供動(dòng)力，可將排放量減少90%，試點(diǎn)計(jì)劃至少在未來兩年內(nèi)投入使用。
"全球75%的鋼鐵生產(chǎn)能源來自碳，其余來自天然氣和電力。我們唯一可以改變的是去除煤炭，"Primetals技術(shù)公司生態(tài)解決方案主管亞歷山大·弗萊尚德爾博士告訴歐洲工業(yè)。
“然而，我們還需要從鐵礦石中去除氧氣，這給我們留下了三種選擇。我們可以燃燒碳，釋放二氧化碳。我們可以使用氫氣，氫釋放水?；蛘叩谌N選擇是使用電子，將鐵礦石轉(zhuǎn)化為直接電解的鋼，而這種技術(shù)還處于起步階段?！?/span>
弗萊尚德爾博士認(rèn)為，能源效率或工藝優(yōu)化是該行業(yè)脫碳的第一階段。
使用現(xiàn)有資產(chǎn)實(shí)現(xiàn)脫碳的機(jī)會(huì)很多。它們應(yīng)該被利用，否則它們最終會(huì)成為擱淺的資產(chǎn)。您可以優(yōu)化燒結(jié)廠、顆粒廠和高爐。你可以注入氣體，從天然氣開始，也可以注入氫氣。您可以實(shí)施其他能效解決方案，如廢熱回收，從渣渣中回收熱量。大多數(shù)客戶仍未實(shí)施此類解決方案。
弗萊尚德爾博士說，其原因通常是投資回報(bào)率。“大多數(shù)客戶希望在一兩年內(nèi)得到回報(bào)。這些解決方案需要五到六年的時(shí)間才能有回報(bào)。盡管如此，將來還是強(qiáng)制性的?！?/span>
廢鋼回收也將在一定程度上減少排放。他補(bǔ)充說，問題在于可用性。
問題是，生產(chǎn)率高于可刮庫存。如果我們展望2050年，我們估計(jì)將有大約9億噸廢料需要回收利用，但我們將生產(chǎn)超過20億噸的鋼鐵。因此，我們?nèi)砸s小10億噸以上的缺口，以消除來自鐵礦石的原始飼料。
雖然能源效率和循環(huán)經(jīng)濟(jì)舉措的進(jìn)步在鋼鐵綠化中起著重要作用，但它們只能做這么多工作——最多減少30%左右的碳足跡。碳捕獲和儲(chǔ)存（CCS）看起來也肯定會(huì)在該行業(yè)減少排放的努力中發(fā)揮重要作用，從而允許將部分碳封存起來。
然而，隨著全球需求的上升，將煉鋼量降至凈零將需要技術(shù)的根本轉(zhuǎn)變。這就是海福的用武之地。Donawitz的試點(diǎn)工作重點(diǎn)是繼續(xù)開發(fā)HYFOR技術(shù)，使其準(zhǔn)備擴(kuò)大為第一個(gè)工業(yè)原型，預(yù)計(jì)今年年底將作出決定。
弗萊尚德爾博士說，HYFOR與綠色鋼鐵同行的分離，是它賴以養(yǎng)活的。
“我們直接以鐵礦石罰款和超精礦為原料，等等。我們可以避免受益-顆粒切片步驟-并直接飼料礦石罰款。它取消了投資顆粒化工廠的要求，而顆粒化工廠是一項(xiàng)沉重的負(fù)擔(dān)資產(chǎn)。”
“另一件事是運(yùn)營成本。在進(jìn)食前，您可以避免對(duì)顆粒進(jìn)行加熱和冷卻的化石燃料需求。通過使用鐵礦石罰款和超罰款，您可以輕松地完全、更快地減少這些礦石顆粒，保持較低的降低溫度和工藝壓力意味著更多的能源效率。”
這是弗萊尚德爾博士所說的"轉(zhuǎn)型階段"的一部分，這是鋼鐵在過程優(yōu)化后脫碳的下一步。他預(yù)計(jì)，未來將有更多的電弧爐和更少的高爐，這些電弧爐將用廢料和直接減鐵來喂養(yǎng)。
"現(xiàn)在重要的是讓未來能夠逐漸從天然氣轉(zhuǎn)向氫氣的工廠，"他指出，俄羅斯最近有一個(gè)項(xiàng)目，Primetals在2月份參與了該項(xiàng)目。
它位于俄羅斯庫爾斯克州的熱列茲諾戈?duì)査箍耍擅坠谅宸蛩够鵋BI公司經(jīng)營，是世界上最大的熱鋼（HBI）工廠。那里的生產(chǎn)將從使用天然氣開始，但"只要有可能"就會(huì)轉(zhuǎn)向氫氣。
不過，他警告稱，盡管有許多有希望的跡象顯示，最大的工業(yè)排放國之一正開始，但全球還有很長的路要走。在歐盟，歐盟委員會(huì)正在研究如何利用碳定價(jià)作為降低碳排放的工具。此外，來自歐洲投資基金和復(fù)蘇基金的支持也可以在歐洲部分發(fā)揮作用。
然而，歐洲的鋼鐵產(chǎn)量僅占全球鋼鐵產(chǎn)量的8%左右，這個(gè)數(shù)字更有可能下降，而不是增加。他說，一些主要的鋼鐵生產(chǎn)國還有很長的路要走，他舉了印度為例。
2019 年，印度的鋼鐵產(chǎn)量為 1.11 億噸，預(yù)計(jì) 2030 年將達(dá)到 3 億噸。
他說，問題在于印度沒有政策。它沒有碳稅，也不打算在未來幾年內(nèi)這樣做。印度仍在試運(yùn)行新的高爐，因?yàn)橛《戎肋@些高爐會(huì)持續(xù)50到60年左右。印度的中期解決方案可能是碳捕獲和儲(chǔ)存。
盡管如此，弗萊尚德爾博士說，HYFOR將繼續(xù)向前發(fā)展。
"看到一家使用低質(zhì)量鐵礦石飼料的直接減排廠，在電力冶煉廠生產(chǎn)熱金屬和礦渣，然后通過行業(yè)認(rèn)證，用于水泥行業(yè)，以推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。這將有助于我們逐步前進(jìn)。我們需要使用綠色氫氣和碳捕獲儲(chǔ)存和利用，我們需要用可再生能源為電弧爐供電。這將讓我們?cè)谖磥斫咏闾甲阚E，因?yàn)槲覀兤诖?050年?！?/span>
Tips：
亞歷山大·弗萊尚德爾博士是可持續(xù)鋼鐵生產(chǎn)的知名專家，涵蓋脫碳、廢氣清潔、能源效率、副產(chǎn)品管理和廢水處理。他擁有奧地利格拉茨理工大學(xué)的博士學(xué)位，擁有約100項(xiàng)專利。2013年，他被授予西門子年度發(fā)明家。
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