3月13日，在第十五屆中日鋼鐵業(yè)環(huán)保節能專(zhuān)家交流會(huì )上，日本制鐵執行顧問(wèn)、日本氫煉鐵財團產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（GREINS項目）技術(shù)顧問(wèn)村上英樹(shù)在做題為《日本鋼鐵工業(yè)碳中和轉型的技術(shù)挑戰》的報告時(shí)表示，當前日本鋼鐵業(yè)正通過(guò)氫冶金等技術(shù)革新推動(dòng)行業(yè)轉型，由日本新能源與工業(yè)技術(shù)發(fā)展組織（NEDO）資助的COURSE50項目和GREINS（煉鋼綠色創(chuàng )新）項目，正逐步發(fā)展成為這場(chǎng)轉型的動(dòng)力引擎。

　　他介紹，以2022年數據為例，日本作為全球第五大二氧化碳排放國，二氧化碳排放量全球占比約3%，日本鋼鐵行業(yè)的二氧化碳排放量又占其排放總量的14%。碳中和目標下，日本鋼鐵行業(yè)積極開(kāi)發(fā)氫還原煉鐵技術(shù)，以助力實(shí)現日本全社會(huì )的碳減排目標。

　　村上英樹(shù)介紹，在此背景下，COURSE50項目于2008年啟動(dòng)，旨在開(kāi)發(fā)可以在高爐應用的氫還原技術(shù)。2017年，該項目在試驗高爐首次證實(shí)采用相應氫還原技術(shù)可使高爐冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳量減少10%以上?；贑OURSE50項目積累的技術(shù)經(jīng)驗，2021年，GREINS項目正式啟動(dòng)。這可以說(shuō)是鋼鐵制造工藝中的一個(gè)氫能利用項目，還是一個(gè)多軌道技術(shù)開(kāi)發(fā)項目，涉及高爐工藝、直接還原工藝、電弧爐工藝，并于去年加入了電熔煉爐工藝。該項目的組織者為由日本制鐵、JFE鋼鐵公司、神戶(hù)制鋼所、金屬材料研究開(kāi)發(fā)中心(JRCM)組成的日本氫煉鐵財團產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，與包括北海道大學(xué)、日本中央電力研究所、早稻田大學(xué)等在內的14個(gè)研究單位展開(kāi)聯(lián)合研究。

　　“雖然利用天然氣直接還原鐵這一生產(chǎn)工藝已很普遍，但仍需要高品位鐵礦石。鑒于用作直接還原鐵的高品位鐵礦石資源有限，對低品位鐵礦石的高效使用在未來(lái)鋼鐵工業(yè)發(fā)展歷程中依舊極為關(guān)鍵。目前通過(guò)電弧爐生產(chǎn)高端鋼材也面臨著(zhù)能源有限等困難。在亞洲，高爐—轉爐路線(xiàn)占據主導地位。開(kāi)發(fā)可以應用于高爐的碳減排技術(shù)是很有必要的?！彼硎?。

　　“在GREINS項目中，日本制鐵致力于高爐—轉爐聯(lián)合煉鐵工藝和直接還原—電弧爐及電熔煉爐工藝的開(kāi)發(fā)?！贝迳嫌?shù)介紹，GREINS項目的主要研發(fā)內容包括兩大方面：高爐氫還原技術(shù)的開(kāi)發(fā)和用于還原低品位鐵礦石的氫直接還原技術(shù)的開(kāi)發(fā)。前者包括利用鋼廠(chǎng)內部氫氣的氫還原技術(shù)開(kāi)發(fā)（COURSE50高爐直接利用氫氣），以及利用鋼廠(chǎng)外部氫氣和高爐煤氣中二氧化碳的低碳技術(shù)的開(kāi)發(fā)（涉及Super COURSE50高爐直接利用氫氣和碳回收高爐間接利用氫氣）；后者包括氫直接還原技術(shù)的開(kāi)發(fā)（涉及氫直接噴吹豎爐直接利用氫氣、碳回收豎爐間接利用氫氣），以及生產(chǎn)高端鋼材的電弧爐、生產(chǎn)鐵水的電熔煉爐的開(kāi)發(fā)。

　　圍繞高爐氫還原技術(shù)的開(kāi)發(fā)，COURSE50和Super COURSE50是重點(diǎn)。

　　村上英樹(shù)介紹，COURSE50項目涉及二氧化碳捕集和減排兩部分。一是通過(guò)捕集高爐煤氣中的二氧化碳，減少20%的二氧化碳排放量；二是用高爐內的氫氣部分替代焦炭，減少10%的二氧化碳排放量。2020年，該項目進(jìn)行了室溫條件下氫氣噴吹試驗，在12立方米的COURSE50試驗高爐實(shí)現了二氧化碳減排16%。接下來(lái)，日本制鐵將在君津廠(chǎng)2號高爐引進(jìn)富氫氣體噴吹設備，預計于2026財年開(kāi)始大型實(shí)際高爐噴吹試驗。同時(shí)，日本制鐵還將在日本制鐵東日本制鐵所君津地區的COURSE50試驗高爐，即Super COURSE50試驗高爐，通過(guò)在比COURSE50高爐試驗溫度高的條件下，最大化地噴吹來(lái)自外部的氫氣，配合CCS（碳捕獲與封存）或CCUS（碳捕集、利用與封存），實(shí)現碳中和。此外，JFE鋼鐵公司東日本制鐵所（千葉工廠(chǎng)）正在建造一座150立方米的碳回收高爐，并將于2025年開(kāi)始試驗。在配有碳回收系統的高爐中，高爐煤氣中的二氧化碳通過(guò)與外部氫氣發(fā)生甲烷化反應轉化為CH4（甲烷）；部分還原劑由焦炭改質(zhì)而來(lái)，碳回收的甲烷作為還原劑反復利用，減少了高爐二氧化碳的排放量。

　　圍繞用于還原低品位鐵礦石的氫直接還原技術(shù)的開(kāi)發(fā)，日本制鐵將開(kāi)發(fā)氫直接還原爐、電弧爐和電熔煉爐，使用低品位鐵礦石生產(chǎn)高端鋼材。

　　村上英樹(shù)介紹，針對直接利用氫氣的氫直接還原技術(shù)，研究表明，與普通高爐相比，利用氫氣直接還原低品位鐵礦石的技術(shù)到2030年可以實(shí)現二氧化碳減排50%或更多；針對間接利用氫氣的碳回收直接還原技術(shù)，日本制鐵將還原爐煤氣中的二氧化碳通過(guò)與氫氣反應轉化為甲烷，生成的甲烷氣體被用作還原劑；針對用于生產(chǎn)高端鋼材的電弧爐，相關(guān)研究已驗證大型電弧爐工藝（處理量約300噸規模）利用氫直接還原技術(shù)還原低品位鐵礦石中的鐵，到2030年其提純技術(shù)可達到高爐工藝（磷含量為150百萬(wàn)分比濃度或更低，氮含量為40百萬(wàn)分比濃度或更低）同等水平；針對用于生產(chǎn)鐵水的電熔煉爐，已驗證利用低品位鐵礦石可實(shí)現高效生產(chǎn)且可與高爐工藝媲美的雜質(zhì)控制技術(shù)。日本制鐵旗下工程技術(shù)株式會(huì )社計劃建造一座試驗電熔煉爐，并于2026年試驗。

　　村上英樹(shù)坦言，全面實(shí)現低碳排放煉鋼依舊面臨很多挑戰，包括巨大的研發(fā)投入，能夠穩定供應的、成本合理的綠氫和綠電，高昂的CCS和CCUS技術(shù)成本，同時(shí)還需確保國際競爭中的平等地位。

　　“要實(shí)現碳中和目標，就有必要增強日本全社會(huì )承擔低碳煉鋼的成本共識，并加強配套基礎設施建設投資，確保有能力為本土鋼鐵企業(yè)穩定供應綠電和綠氫。更值得一提的是，低碳排放鋼要合理制訂價(jià)格，確保日本的低碳產(chǎn)品與其他國家的處于平等地位，保持競爭力?！彼詈蟊硎?。

　　《中國冶金報》（2025年03月21日 02版二版）