围绕低碳冶金，全球钢铁行业新一轮的技术革命已经开始，相关钢企和研究机构在不同的减排路径上展开攻关，也在低碳冶金工艺技术研发领域取得了各自的成果。

蒂森克虏伯的氢基直接还原工艺：技术路线：从使用炼焦煤的高炉向建设直接还原铁厂和使用绿氢转变。在直接还原铁厂中使用氢气将铁矿石还原为海绵铁，然后通过熔炼炉生产出铁水。

突破点：采用创新熔化装置和配置直接还原设备，以及基础材料和能源的变革。传统的热轧钢板生产流程每吨要排放2.1吨二氧化碳，而推出的无化石品牌bluemint®re⁃ cycled产品每吨只排放0.75吨二氧化碳，相较于传统热轧钢板可节约1.35吨二氧化碳，该技术包括了在高炉中使用废钢的技术。

主要难点：到2023年实现二氧化碳排放下降超过30％（600万吨）的目标，2045年实现减排100％（2000万吨）目标。

相关进展：正在从使用炼焦煤的高炉流程向使用绿色氢气生产直接还原铁流程转变。直接还原工厂＋熔炼炉的流程，因为使用氢气所以几乎没有二氧化碳排放，通过保留现有炼钢工艺，能够生产所有高级别钢材，而且能源利用效率更高，熔渣可以循环利用，资本支出降低。

萨尔茨吉特SALCOS®项目：技术路线：SALCOS®使用采用新能源的直接还原设备，将氢和甲烷作为还原剂，排放的是水和二氧化碳；并使用DRI对接EAF和二次精炼的工艺路线。

为推动可再生能源和低碳钢铁生产的发展，2020年以来，萨尔茨吉特实施了多个创新项目，包括建设风力发电装置，建设了世界上首个兆瓦级蒸汽电解装置。

突破点：SALCOS®计划从2025年到2033年将二氧化碳排放量减少30％到95％；2030年后逐步降低甲烷的用量，自有电力供给将持续上升；从2033年开始将大量使用氢气。

主要难点：一是在产品设计过程中考虑整个生命周期的可持续性；二是与上下游整个供应链联通，共同达成碳中和最终目的。

相关进展：该项目获得德国联邦环境部的资助，总投资额为1360万欧元，竖炉高约31米，产能为每小时100千克海绵铁。项目于2021年5月开始建设，2022年10月投入运营，实现了95％的金属化率。目前，正在进行天然气和氢气性能测试，研究不同等级铁矿石的还原行为，对天然气/氢气直接还原过程进行优化，并研究海绵铁的质量和加工工艺。

塔塔钢铁艾默伊登厂构建清洁、绿色和循环的生产流程：技术路线：通过采取环保措施减少排放，采用直接还原设备和电炉取代高炉工艺，最终过渡到绿色氢基炼钢。

突破点：注重环境改善，通过使用具有竞争力的海上风能、氢基础设施和现有高效联合钢铁厂等资源，实现向绿色钢铁过渡。

主要难点：减少排放和改善环境以及实现循环经济。

相关进展：通过环境路线图和H2era⁃ Cless项目，在环保、绿色氢基炼钢，副产物内部处理及循环利用，增加废钢用量等方面进行了研究。

浦项氢基炼铁工艺：技术路线：浦项采用

分阶段转型的方法，第一阶段（2017-2030年）采用高炉＋转炉炼钢工艺路线，使用高等级铁矿石、废钢、部分应用氢还原技术；第二阶段（2030-2040年）采用热压块铁和废钢＋电弧炉工艺路线；第三阶段（2040-2050年）使用CCUS技术逐步达到100％降低碳排放。

突破点：浦项开发了名为HyREX的工艺，基于流化床反应器生产直接还原铁。通过氢气还原反应，可以将铁矿石还原为高金属化率的直接还原铁。HyREX工艺中氢气的使用量为25％，其他气体如一氧化碳的使用量为75％。浦项通过氢气的循环利用来提高工艺效率和能源利用率。

主要难点：在基于氢的炼铁工艺研发中，主要难点包括流化床反应器的重新设计、氢气加热、还原过程中的粘结问题以及高金属化率直接还原铁的熔化和钢水的生产等。

相关进展：通过实验和试验设施验证了HyREX工艺的可行性和有效性。通过重新设计流化床反应器、优化原料特性、改善氢气加热和防止粘结问题，成功实现了高金属化率直接还原铁和钢水的生产。此外，浦项还计划建设示范工厂，以进一步推进Hy⁃ REX工艺的工程化应用。预计在2026年进行示范规模验证和优化，2030年进行Hy⁃ REX技术的示范，随后逐步替代高炉，实现商业化应用。

H2 Green Steel项目：技术路线：项目于2021年成立，计划于2025年在瑞典博登投产。该项目将利用瑞典北部的可再生电力、大规模的绿色氢电解装置、直接还原竖炉和现代化钢铁厂，生产高端绿色钢材。

主要难点：包括技术实施、可再生电力供应和扩大到其他地区方面。确保绿色钢铁生产的可持续性和效益，同时满足市场需求也是挑战之一。

相关进展：项目已获得许可证并开始在博登进行建设，进行了8600万欧元的A轮融资，并于2022年10月完成2.6亿欧元的B轮融资。此外，主要金融机构宣布支持35亿欧元的债务融资。已与宝马、奔驰、美诺、伊莱克斯、斯堪尼亚、安道安特、舍弗勒等客户预售约60％的初期产品，这也验证了市场对绿色钢铁的需求。该项目计划在2026年将产能提升至250万吨/年，项目二期将扩大至500万吨/年。

达涅利推动钢铁生产转型：技术路线：通过使用天然气/氢基工艺实现碳直接减排，以及使用碳捕集、利用和封存技术；通过设施的逐步改造实现向天然气/氢的过渡，包括部分和完全转型的技术路线；下一代高炉和转炉厂采用可持续技术，如高效冷却和过滤系统、顶燃热风系统、智能自动化和网络化控制系统。

突破点：ENERGIRON工艺技术在直接还原铁的质量和碳排放方面已取得重要突破。

主要难点：经济性，碳捕集、利用和封存技术的可行性，对氢能源的依赖性等；从传统燃煤工艺向天然气/氢工艺转变需要对工厂逐步进行改造和技术创新。

相关进展：在西方一些国家，针对高炉设施改造的第一波投资项目将会继续进行，天然气在其中将发挥长期作用。新兴国家将继续安装下一代高炉/转炉，在气价低廉的地方，直接还原法将得到应用。

西马克集团实现绿色转型的挑战与机

遇：技术路线：包括利用氢气进行直接还原、对现有高炉注入氢气或热合成气体以减少碳排放、回收利用金属材料等；运用数字化工具和方法，如预测分析等，扩展客户服务，并显著减少整个工厂的能耗。

突破点：实施的H2 Green Steel项目将100％使用氢气生产直接还原铁；开发新型高炉，具有高达70％的二氧化碳减排潜力。

主要难点：技术推广和产业转型需要投资和支持政策；钢铁工业的复杂性和规模，需要在现有工厂中实施创新解决方案。

相关进展：在瑞典建造世界上首个气候中性钢铁厂；通过注入氢气或热合成气体，可以将现有高炉的碳足迹减少约30％。回收利用金属材料的重要性得到认可，有效避免了二氧化碳排放。数字化工具和方法的应用，为客户提供扩展服务，并显著减少整个工厂的能耗。

特诺恩的可持续发展方法：技术路线：通过开发多种技术和解决方案来提高可持续性，在减少间接和直接碳排放方面发挥作用；基于客户运营的实际情况和未来条件，提供灵活的解决方案；建立合作伙伴关系，与客户和其他业务参与者开展合作。

突破点：开发具有灵活还原气来源的直接还原铁生产技术，在过渡时期降低碳排放，并适应市场价格和可用性的波动，以在碳减排和市场波动中保持竞争力。利用熔化直接还原铁来生产高质量的铁水，实现原材料来源的灵活性。运用高性能电弧炉和能源管理系统等技术，帮助客户减少能耗和碳排放，并提高钢铁质量。引入环保技术和数字化解决方案，减少废物产生和有害物质的使用，提高环境性能。

主要难点：包括原材料供应、可再生能源和低碳氢能源的可用性和成本，碳捕集利用和封存的方法，以及地区性税收和政策支持等；数字化在转型中起着重要作用，但需要具备相关技能和资源；不同地区拥有不同的优势，需要克服地理和经济上的限制。

相关进展：通过实施各种技术和解决方案，取得了降低碳排放、提高能源利用效率和产品质量等方面的进展。在各个案例中，展示了多种技术的成功应用，如采用灵活气体的直接还原铁生产技术、高性能电弧炉、能源回收等。

炉渣的利用：技术路线：德国建筑材料研究所通过研究新型炉渣，以开发具备与传统矿渣相似特性的炉渣，以满足水泥和混凝土行业的需求。

突破点：可替代材料的开发，即为水泥和混凝土行业提供可替代材料，促进可持续发展和资源循环利用。

主要难点：确保新炉渣的正确处理、处理后的质量以及解决技术可行性和经济可行性等问题；政策方面需要出台与处理相关的政策，以推动新炉渣的应用。

相关进展：环境保护方面，通过使用新型炉渣作为可替代材料，有望减少对传统矿渣的需求，从而促进环保实践；经济可行性方面，开发可替代材料可以为水泥和混凝土行业提供更可持续和经济可行的解决方案。

（内容来源于世界金属导报）