氫能冶金 碳中和正在進(jìn)行時(shí)，煉鐵氫還原替代碳還原的新時(shí)代已至！
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世界的發(fā)展離不開元素周期表中這個(gè)排名26的不起眼元素——Fe。自公元前2500年古赫梯人第一次從來自太空的隕石中提煉出這種物質(zhì)開始，鋼鐵就始終伴隨在人類的發(fā)展過程中，4500年來，無論哪個(gè)民族，哪個(gè)國(guó)家，在其發(fā)展中都必然要用到大量的鐵元素，鋼鐵在人類發(fā)展的過去、現(xiàn)在和可預(yù)見的未來中都將一直并持續(xù)占據(jù)最重要的地位。沒有鋼鐵，就沒有現(xiàn)在的人類文明。
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一、碳的還原劑時(shí)代
鐵元素在地殼中含量第四，但卻天生易被氧化，在把鐵從氧化物中還原出來的過程中，碳起到了至關(guān)重要的作用。
通常煉鐵的過程是使用焦炭作為原材料，先通過焦炭與氧氣的反應(yīng)生成一氧化碳，再用一氧化碳與鐵礦石反應(yīng)生成鐵，在這個(gè)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳。高爐-轉(zhuǎn)爐的冶煉過程又叫長(zhǎng)流程煉鋼，據(jù)世界鋼鐵協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，在2019年全球粗鋼產(chǎn)量中，長(zhǎng)流程占比約72%，短流程占比約28%，在2019年中國(guó)粗鋼產(chǎn)量中，長(zhǎng)流程占比90%，短流程占比10%，除中國(guó)外，海外長(zhǎng)流程占比52%，短流程占比48%。
使用碳作為還原劑有著悠久的歷史，這種工藝簡(jiǎn)單，原材料易得，化學(xué)反應(yīng)條件也不苛刻，最重要的是，它是將鐵從鐵礦石中冶煉出來的最主要方式。全世界鋼鐵存量中，99%以上都是通過這種方式被冶煉出來的，但是現(xiàn)在，這種生產(chǎn)方式已不符合世界低碳發(fā)展的潮流。
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二、綠色！綠色！
一直以來，鋼鐵生產(chǎn)給世界的印象就是高污染，與之伴生的還有霧霾、落后等。中國(guó)自“十二五”時(shí)期便開始大力改進(jìn)鋼鐵生產(chǎn)的工藝流程，諸如軋鋼余熱回收技術(shù)、燒結(jié)煙氣脫硫脫硝技術(shù)、降低漏風(fēng)率技術(shù)、噴吹煤粉技術(shù)、厚料層燒結(jié)技術(shù)、高爐煤氣回收利用技術(shù)、高溫高壓干熄焦技術(shù)、球團(tuán)廢熱回收技術(shù)以及煤調(diào)濕技術(shù)得到大規(guī)模推廣。據(jù)力拓中心研究，采用全部25項(xiàng)工藝可為鋼企減少0.9噸噸鋼碳排放，但想要做到凈零碳排放，必須采用更徹底的脫碳技術(shù)，鋼鐵企業(yè)必須立刻開始為如何實(shí)現(xiàn)“碳中和”思考并付諸行動(dòng)了。
三、我們能離開“高爐”煉鐵嗎
世界各國(guó)家和地區(qū)的發(fā)展是極不均衡的，既有美國(guó)這樣的超級(jí)發(fā)達(dá)國(guó)家，也有非洲這樣的極不發(fā)達(dá)地區(qū)，在社會(huì)發(fā)展的過程中，一定會(huì)經(jīng)歷鋼鐵消耗量大幅增加到逐漸縮減再到趨于穩(wěn)定的過程。以美國(guó)為例，其1899年產(chǎn)鋼1081萬噸，1953年突破年產(chǎn)鋼億噸大關(guān)，1973年其年產(chǎn)鋼達(dá)到13680萬噸，此后則逐漸下降并趨于穩(wěn)定。從人均粗鋼消費(fèi)上來看，欠發(fā)達(dá)國(guó)家的人均粗鋼消費(fèi)與發(fā)達(dá)國(guó)家有較大差距，據(jù)世界鋼協(xié)統(tǒng)計(jì)，2019年美國(guó)、德國(guó)、中國(guó)、韓國(guó)、日本南美、非洲的人均粗鋼消費(fèi)分別為330kg、443kg、659kg、1082kg、550kg、100kg、32kg，地區(qū)發(fā)展極其不均衡，發(fā)展中國(guó)家的粗鋼消費(fèi)仍有極大提升空間，世界上的鋼鐵資源在這個(gè)意義上來說仍將在很長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期內(nèi)處于短缺狀態(tài)。
長(zhǎng)流程和短流程煉鋼最大的區(qū)別在于是否能增加鋼鐵存量，短流程煉鋼使用廢鋼作為原材料，無法增加全球鋼鐵供應(yīng)基數(shù)，只有長(zhǎng)流程煉鋼可以實(shí)現(xiàn)鋼鐵存量的持續(xù)增長(zhǎng)，直至消滅全球意義上的粗鋼短缺。毫無疑問，這個(gè)過程將是非常漫長(zhǎng)的。馬克思在資本論中早有預(yù)言：“在資產(chǎn)階級(jí)社會(huì)的胎胞里發(fā)展的生產(chǎn)力，同時(shí)又創(chuàng)造著解決這種對(duì)抗的物質(zhì)條件。因此，人類社會(huì)的史前時(shí)期就以這種社會(huì)形態(tài)而告終。”在資本主義尚處全球擴(kuò)張的階段，社會(huì)生產(chǎn)力必將會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，直至我們進(jìn)入真正的“人類社會(huì)”，否則人類發(fā)展就將永遠(yuǎn)處在“史前時(shí)期”。因此，煉鐵只會(huì)不斷發(fā)展，不會(huì)因?yàn)樘贾泻湍繕?biāo)的束縛而停滯，而在這個(gè)過程中，煉鐵的方法將會(huì)不斷轉(zhuǎn)變，最終形態(tài)或許與現(xiàn)在的高爐煉鐵完全不同。
四、陣痛、調(diào)整
碳中和的根本要義是減少碳排放，源頭治理。煉鐵方式必須從根本上改變，發(fā)展短流程、改進(jìn)工藝、產(chǎn)能轉(zhuǎn)移都是指標(biāo)不治本，這是一場(chǎng)必須要贏的戰(zhàn)爭(zhēng)，其結(jié)果不僅關(guān)乎企業(yè)的存亡，也關(guān)乎人類的可持續(xù)發(fā)展。要看到，國(guó)家已經(jīng)為碳中和做了長(zhǎng)期布局和大量投入，全國(guó)范圍內(nèi)的特高壓輸電線路已然成形，西電東送的價(jià)格甚至低于本地煤電的上網(wǎng)價(jià)格，未來清潔能源的產(chǎn)量和用量必將超過所有人的預(yù)期。頂層設(shè)計(jì)已然鋪好，如何使用清潔能源實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)、如何逐漸實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式的過渡、如何把握住過渡階段的超車機(jī)會(huì)是眾多企業(yè)需要思考的重要問題。
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