绿色钢铁技术与实践

        钢铁工业是实现全球绿色低碳发展的重要领域。全球钢铁行业正在积极探索绿色发展的颠覆性、变革性技术，绿色钢铁正在从理念转化为行动、从愿景转变为现实。值钢铁行业脱碳行动全面加速，绿色钢铁行动迅速展开之际，世界金属导报特推出“绿色钢铁技术与实践专题”，旨在厘清绿色钢铁定义、绿色市场的适用群体，探讨全球钢铁工业实现气候中和生产路径的最佳实践，分析国内外氢冶金的研究和应用现状，阐述推进钢铁绿色生产的标准化引领作用等。

        专题协办：达涅利冶金设备（中国）有限公司

        钢铁行业如何确保绿色钢材投入使用？答案就是大力发展绿色领先市场，从而在监管措施的帮助下强化对气候友好型钢铁的需求，或者创建一种新型销售市场，在那里可以实现所谓的“绿色溢价”。

        当前全球钢铁行业正在朝着气候中和的方向发展。通过对高排放工艺进行改造，并在高效循环经济的帮助下，该行业能够、希望并必须在本世纪中叶生产净零排放的产品。尽管技术挑战巨大，但却是可以实现的。另一方面，还有一个问题是：如何确保生产成本更高的绿色钢材投入使用。因此，政府的支持，特别是目前正在讨论的所谓“气候保护条约”的支持，都是不可或缺的。不过，这只能作为创业资金。为了确保将公共资金降至最低，同时在长期内完全取代传统工艺，还需要更多的政治工具来支持这一转型。

        绿色钢材的绿色价值链

        绿色价值链就是“绿色领先市场”发挥作用的地方，旨在通过监管措施加强对气候友好型钢材的需求，或建立销售市场，在那里可以实现“绿色溢价”。这反过来可以抵消向气候友好型工艺转型的额外成本。气候保护条约中约定的国家赔偿金也将会相应减少。

        公共采购，以及在面临巨大减排压力的客户群非常适合绿色钢材的领先市场。在气候中和材料完全确立之前，这些领先市场可以发挥过渡作用。无论是最低标准、溢价模式还是有针对性的信贷选项，都需要对用户和买家有约束力的激励措施。

        绿色钢材对用户行业的影响很大，但与最终产品的相关成本影响很小。例如，电动汽车使用气候中和钢材，与生产相关的二氧化碳总排放量就可以减少16%，这对终端消费者而言，成本增加不到1%。因此，通过市场为绿色钢材融资在经济上是势在必行的。现在必须为此创建适当的框架。

        绿色钢材的明确定义和分类是关键

        环境友好型产品市场只有在明确定义的基础上才能得以发展。至关重要的是，每个买家都必须清楚地认识到，在成品钢材制造过程中，排放了多少二氧化碳。如果存在这种透明度，这种信息可用于采购战略，以减少范围3的排放，即供应链的间接排放。因此，与排放强度高的产品相比，低碳产品更具有竞争优势。重要的是，碳足迹包括整个价值链上的排放量，必须明确定义区域，并根据相同的规则计算排放量。不过，目前尚未形成统一规则手册。

        不过，对于绿色领先市场的控制和实施，单纯考虑碳足迹并不足以加快钢铁生产的脱碳进程。此外，必须考虑到该行业的逐步转型过程：在获得足够数量的绿色氢气之前，将无法获得纯绿色钢材。最初，天然气将在第一批还原工厂的运行中发挥关键作用，随着氢气经济的发展，氢气的比例将越来越大，在早期，站点也将部分改造。在已经以对气候友好型方式生产的再生钢领域，进一步减少二氧化碳排放主要取决于绿色电力的供应，绿色电力的使用也与额外的成本相关。对于进一步的加工，氢气和绿色电力同样至关重要。

        为了绘制气候友好型钢材生产随时间推移的不同形式，需要采取合适的分类系统，就像家用电器等其他领域一样，以能源标签的形式使用。不过，这里的主要目标是与领先市场概念的直接联系：如果归类为有资格进入领先市场类别，采取实质性变革措施的企业就可以得到奖励。

        为此，德国钢铁联盟提出了一个五级体系：为了确保可管理性，该体系不超出热轧钢的范围。第一个雄心勃勃的级别是标签D，它以最先进的技术为导向。标签A是为以近气候中和方式生产的绿色钢材所保留。中间级别是以技术开放的方式定义的，其要求非常高，需要付出相当大的努力才能达到下一个级别。

        这样的系统将成为指导领先市场实践的良好基础。例如，可以制定规范，从特定日期起坚持在公共建筑产品中使用一定数量的C类钢材。随着时间推移，随着氢气产量增加和能源转型的推进，对于即将实现的类别，领先市场的要求将变得更加严格，从而为进一步转型提供激励。标签系统还可以用来定义中期目标，利用这些目标可以相应地跟踪和控制转型和提升的整个过程。

        在设计系统时，重要的是确保废钢的使用也得到相应考虑：这是因为其可用性在世界范围内是有限的，如果足量供应，它将被全部使用。通过用废钢代替生铁，钢铁生产商可以减少其碳足迹。不过，整个系统的二氧化碳排放依旧未受到影响，因此，只有采取真正的转型步骤，同时促进整个系统的二氧化碳排放减少，才能够在标签系统中得到奖励。换句话说，也必须为普钢的转化建立激励机制。与此同时，必须确保100%使用废钢的制造商以气候友好的方式生产时不会受到任何不利影响。

        国际能源署（IEA）最近提出了实施这一目标的建议，G7国家将其作为其工业脱碳议程（IDA）的一部分。现有的任务是进一步发展，目前全球拥有强大的工业价值链，其中钢铁将发挥决定性作用。

        绿色钢材开发与应用案例

        目前，全球钢铁企业已经与下游行业开始了绿色钢材的供需对接，这将为钢铁产业链减少碳足迹作出重要贡献。

        安赛乐米塔尔欧洲板材部已经向汽车零部件供应商海斯坦普交付了第一批可回收再生基材XCarb？。该产品是采用电弧炉炼钢路线制造，在炼钢过程中使用至少75%的废钢和100%的可再生电力。与不使用XCarb？可回收再生基材的同类产品相比，XCarb？的碳足迹降低了近70%。两家公司已成功使用这种钢材制造出汽车零部件。

        瑞典钢铁公司（SSAB）与德国汽车零部件生产商KIRCHOFF Automotive签署绿色钢材供应协议，目标是将KIRCHOFF Automotive车身生产过程中的二氧化碳排放量减少40%。此外，SSAB还与林业机械生产商庞赛公司（Ponsse）、挪威公共家具制造商Vestre、国际汽车零部件供应商Meneta 集团签署了类似协议。SSAB计划于2026年开始生产绿色钢材。

        瑞典H2 Green Steel公司与瑞典卡车、公共汽车、工业和船用发动机制造商斯堪尼亚签订协议，未来将从其在建的博登工厂向斯堪尼亚供应气候中性钢。此外，H2 Green Steel还与梅赛德斯-奔驰签订了具有约束力的协议，将向该汽车制造商的欧洲工厂供应5万吨绿色钢材。H2 Green Steel公司博登工厂使用绿色氢气或碳中和电力生产钢铁，预计将于2025年投产。

        德国蒂森克虏伯子品牌bluemint？钢已推出第一批低碳强度钢，买家为德国知名卫浴品牌卡德维。bluemint？钢的生产过程中首次运用新型技术，传统的高炉炼钢被氢气炼钢替代，碳排放量减少70%。使用氢气炼钢是蒂森克虏伯全面转型的重要环节，生产子品牌bluemint？低碳钢是该环节的一部分。全面使用氢还原技术的大型工厂将于2025年投产。蒂森克虏伯还将向钢珠滑轨生产商雅固拉提供低二氧化碳排放的bluemint？钢，以用于生产卡车车轮。

        德国萨尔茨吉特与Klockner&Co就向绿色钢铁行业过渡进行合作。从2025年底起，萨尔茨吉特将向Klockner&Co.的子公司Becker钢材服务中心交付通过SALCOS路线生产的二氧化碳减排钢材。萨尔茨吉特的二氧化碳减排钢材将以Nexigen品牌提供。此外，萨尔茨吉特还与博西家用电器集团（BSH）签署了低碳钢材供应意向书。
宝钢与北京奔驰正式签署《打造低碳绿色钢铁供应链合作备忘录》，致力于在整车制造过程中使用更加绿色的原材料，共同打造低碳绿色汽车钢铁供应链。由此，宝钢股份成为可向车企提供具有明确减碳值产品的中国钢企。

        河钢集团唐钢公司为宝马集团独家供应超低碳钢CR3，产品表面质量、尺寸精度、冲压性能完全符合客户要求，用于新车型关键零部件制造。此举是落实河钢与宝马签署的《打造绿色低碳钢铁供应链合作备忘录》，双方将围绕可持续发展全面长期合作，共同打造绿色低碳钢铁供应链。

        日本JFE钢铁公司将于2023年上半年开始供应绿色钢铁产品JGreeXTM，预计第一年供应能力将达到20万吨。与传统产品相比，该产品可大幅减少钢铁生产过程中的二氧化碳排放。“JGreeXTM”是通过应用“质量平衡方式”，将JFE的二氧化碳减排技术创造出的削减量分配给特定钢材，从而大幅削减钢铁制造过程中的碳排放量的钢铁产品。常石造船已与JFE钢铁达成协议，将在造船业首次采用“JGreeXTM”。JFE钢铁计划于2023年9月开始供货。

        神户制钢在日本首次实现低二氧化碳排放高炉钢“Kobenable钢”的商业化生产，并投入应用，目前已经在世界上率先应用于造船行业，计划采用的钢材种类为“Kobenable Premier”，用于今治造船公司一艘18万吨级散货船的建造。“Kobenable钢”采用了神户制钢独特的高炉二氧化碳减排方案。主要利用MIDREX技术，将大量热压块铁装入高炉，炼铁过程的二氧化碳排放可减少20%-40%。此外，日产公司也从2023年1月起在其车型中使用Kobenable钢。

        （信息来源：中国钢铁工业协会官网）