“钢铁行业的碳中和对全球应对气候变化行动具有重要作用，全行业必须凝聚绿色低碳转型共识，以科技创新为驱动，大力推进国际交流与合作，积极开展低碳绿色转型行动，为构建钢铁绿色低碳生态圈而努力。”10月15日，在第十二届中国国际钢铁大会暨2023年全球低碳冶金创新论坛上，中国宝武董事长胡望明在做题为《中国宝武低碳冶金实践与思考》的主旨演讲时提出。
胡望明在演讲中总结了中国宝武富氢碳循环氧气高炉HyCROF的商业化探索进程和成果，阐述了氢冶金电熔炼工艺HyRESP的研发进展和计划，以及中国宝武对低碳排放钢评价方法的思考。
依托两大工艺路径，“依托两大工艺路径，“碳”索低碳冶金 碳”索低碳冶金
胡望明首先介绍了中国宝武碳中和冶金技术路线图，主要包含两条工艺路径，一是以富氢碳循环氧气高炉为核心的高炉—转炉工艺路径，二是以氢基竖炉为核心的氢冶金工艺路径。
胡望明指出：“富氢碳循环氧气高炉HyCROF是中国宝武开发的基于高炉流程的低碳工艺技术，旨在通过碳循环来实现碳化学能的完全利用，从而达到大幅减碳的目标。自去年430立方米HyCROF试验平台投运以来，中国宝武开展了大量试验工作，HyCROF技术成熟度不断提升，大型化、商业化工作成效显著。”该路径从绿色化原料到富氢碳循环氧气高炉炼铁和可实现大废钢比的多功能转炉炼钢，再通过近终形铸轧生产出高强、耐蚀、低功耗的绿色产品，结合二氧化碳资源化利用，从而形成完整的高炉—转炉碳中和绿色产线。
此外，为实现煤气循环量最大化，中国宝武还进行了HyCROF喷吹位置试验，以及还原煤气电加热尝试。“经过一年多的试验摸索，我们对HyCROF工艺的认识和理解更加深入，操作水平也在不断提升。”胡望明认为，HyCROF是未来实现钢铁碳中和的解决方案之一。
他透露，中国宝武正在布局“绿电”资源，通过采用电加热、喷吹“绿氢”、使用零碳的能介等技术手段，争取实现约70%的工艺减碳。结合CCUS技术，将剩下约30%的二氧化碳进行利用和封存，最终实现高炉冶炼流程的碳中和。
“以矿石为原料的氢冶金日益重要，是面向未来的钢铁碳中和的终极方案。”胡望明表示，氢冶金技术的落地，首要问题是如何在冶金流程中实现能源的高效使用。
他认为，当前氢冶金面临两大技术挑战：一是氢在还原铁矿过程中会大量吸热，需要进行补热来确保高还原效率，片面提高温度又会导致铁矿石熔融粘结，破坏反应过程。因此，如何实现低耗加热，以及氢气与铁矿高效换热、固态高效还原是氢冶金的一大关键技术挑战。二是高品位铁矿石资源偏少，品位高于66%的铁矿只占铁矿资源总量的3%，难以满足DRI电炉流程大规模发展的需求，需要开发中低品位矿的高效氢冶金技术。
“如果这两个问题没有解决方案，那么氢冶金大规模应用很难得到推广。”胡望明坦言。基于此，中国宝武提出了低碳冶金的第二条主要路线——氢还原电熔炼工艺HyRESP。HyRESP工艺将氢和电高效协同，通过工艺配置的调整，打造资源适应性更广的氢冶金工艺。
“2023年2月15日，宝钢股份湛江钢铁百万吨级全氢竖炉试验平台开工建设，目前正在进行设备调试，计划于今年12月份点火投运。同时，与全氢竖炉配套的高效电炉将于今年底开工建设。这是一条年产能达180万吨、以生产高等级汽车板为主的净零碳生产线，预计于2025年投产。”胡望明透露，该产线以废钢和直接还原铁为原料，开发电炉流程冶炼高等级板材的低氮、低硫、低氧控制技术，聚焦低碳汽车板、超高强钢、硅钢等品种，形成氢还原—电炉绿色低碳高等级薄钢板“产品族”，为下游用户提供低碳零碳产品。
低碳排放钢评价方法研究取得初步成果
“低碳排放钢的评价方法是否科学合理，关系到钢铁行业本身及下游用户，很大程度上会对钢铁低碳转型发展产生重大影响。”胡望明介绍，当前，国际相关联盟、金融行业等发布的低碳排放钢评价方法大致可分为两类，一类是滑动比例法，另一类是绝对值法。两种方法均有其合理性和科学性。不同评价方法的核算方法、覆盖边界、阈值设定存在差异，目前尚未形成统一的或相互认可的方法论。
“针对单个低碳排放产品，当前下游用户提出了物理法和质量平衡法两种评估方法。”胡望明接着说，“目前下游用户对低碳排放钢的认可度也存在差异，有的用户只认可物理法，有的用户只认可质量平衡法。”
“考虑到国家与区域间发展阶段的差异、资源能源禀赋的差异、技术发展水平与产业结构转型时间的差异，秉持‘共同但有区别的责任’这一原则，中国宝武与相关单位共同成立了专门的研究团队，开展低碳排放钢评价方法研究。”胡望明认为，科学合理的低碳排放钢评价方法应具备以下特征：一是支持《巴黎协定》的碳预算控制要求，兼顾不同国家的可持续发展和低碳转型要求；二是随着技术的突破，减碳速度是非平滑的、梯度变化的，并区分铁矿石冶炼工艺和废钢冶炼工艺，承认所有减碳的努力和贡献；三是引入技术标签，鼓励各种钢铁减碳技术路径发展；四是评价方法应定期完善、修订，具有时效性。
“现阶段，评价方法是一种相对方法。未来，不同技术路径的低碳排放钢评价阈值将统一于碳中和目标。目前，我们已经取得了初步的研究成果，开发了钢铁低碳转型与碳排放模型。该模型综合考虑低碳技术发展、资源能源供应和转型成本等，测算了实现碳中和目标下的碳减排速度与路径要求；对比研究了不同钢铁碳核算方法的差异性，支撑低碳排放钢评价方法边界、核算方法的合理划定。”胡望明透露，“预期在2024年第二季度发布低碳排放钢评价方法，划分钢铁产品碳效等级，并于2024年第三季度发布中国宝武低碳排放钢铁产品组合，持续推进国际交流与互认。”
“钢铁行业的碳中和，绝不是靠一两项技术就可以实现的，所有降低钢铁碳排放的努力都应得到承认和鼓励。”胡望明表示，中国宝武愿同全行业生态圈伙伴凝聚共识、大胆探索、积极实践，携手走向绿色未来。