“面向绿色化生产目标，我国钢铁行业还存在能耗高、碳排放量大，污染物种类多、负荷重、治理难等问题。根本原因是能源上过于依赖煤炭、原料品质低、炉料结构不合理。因此，我国钢铁生产进一步绿色化应更注重从源头抓起，向原燃料绿色化、炉料结构和工艺流程优化、脱硫脱硝二次固废处理利用强化方向持续发力。”8月14日，在2024年全国冶金能源环保生产技术会暨冶金绿色低碳高端论坛上，中国工程院院士、中南大学教授姜涛道出对我国钢铁生产进一步绿色化的思考。
受原燃料结构及品质影响
钢铁行业绿色发展存在挑战
姜涛认为，近20年来，我国钢铁绿色化生产取得举世瞩目的巨大成就。“但是，面向未来的巨大需求和钢铁‘双碳’目标，钢铁行业绿色发展仍存在挑战，主要受4个方面因素影响。”姜涛坦言。
一是能源结构不合理，高度依赖以煤炭为主的化石能源。中国焦炭年产量为4.7亿吨，占世界焦炭产量的70%，其中70%以上消耗于钢铁生产。
二是原料结构不合理，原生铁矿石占比大。2023年中国原生铁矿石消费量达13.94亿吨，但废钢消费量仅为2.38亿吨。
三是流程结构不合理，电炉钢占比低。我国电炉钢比不到10%，远低于世界平均水平。
四是原料品质差。我国使用铁矿石平均品位约为62%，比欧美国家平均低3个~5个百分点，且普遍杂质含量高，复杂共生矿多。
实现“三化”要以
原燃料的绿色化为重点
基于以上挑战，姜涛认为，我国钢铁行业应以原、燃料的绿色化为重点，源头、过程和末端同时发力，实现“三化”——从源头看，要实现原、燃料的绿色化，包括清洁能源的使用、原料的提质升级；从过程看，要实现炉料结构和工艺流程的优化，包括新型炉料制备、电炉短流程、电解直接制铁等新流程；从末端看，要实现脱硫脱硝等二次固废处理利用的强化。
针对“三化”，姜涛提出了8条具体实现路径。
一是提高再生钢铁原料消费比例，提升短流程钢占比，推动原料结构由铁矿石为主逐步转变为再生钢铁原料（废钢）为主。
二是开发氢冶金技术，实现碳/氢冶金协同发展。“相比于碳冶金技术，氢冶金可以减少85%以上的二氧化碳排放。”姜涛说。
三是发展球团矿生产，优化高炉炉料结构。
四是革新烧结工艺，进一步降低烧结生产能耗。如推广应用超高料层均热均质烧结技术、双层/多层烧结技术等。
五是开发新型炉料，降低炼铁生产能耗。如预还原炉料、冷固结炉料、铁焦等。姜涛介绍，预还原造块可降低炼铁工序碳排放量超10%；低温制备炼铁炉料将大幅减少铁矿造块过程的能量消耗，是实现炼铁清洁生产的重要方向之一；高反应性的铁焦可以降低热储备区温度，显著降低高炉焦比。
六是提铁降杂，进一步提升原料品质。姜涛表示，入炉料铁品位在58%～67%之间，铁品位每提高1个百分点，燃料比平均降低9千克/吨；入炉料铁品位在50%～58%之间，铁品位每提高1个百分点，燃料比平均降低8千克/吨。其中，国内矿提质降杂共性技术为多力场协同实现精准抛尾，进口矿提质降杂技术途径为难选铁矿分类利用，易选矿整体提质再分级利用，还要使用大功率多重破碎串联技术、多重分选提高废钢的纯净度。
七是增加生物质能的应用，发展生物质炼铁工艺。
八是开拓含铁渣尘和脱硫脱硝固废处理利用新途径。
