“鋼鐵作為重要的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)材料得到廣泛應(yīng)用，為我國經(jīng)濟(jì)社會特別是國防建設(shè)作出了突出的貢獻(xiàn)，但是在雙碳的背景之下，應(yīng)該說我們面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。”10月25日，在第十四屆中國鋼鐵年會全體大會上，北京科技大學(xué)碳中和研究院院長、中國工程院院士毛新平強(qiáng)調(diào)了低碳工作對于鋼鐵工業(yè)的重要性和緊迫性，并分析了鋼鐵工業(yè)實現(xiàn)碳中和的主要路徑以及相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)問題與關(guān)鍵技術(shù)。

圖為毛新平

　　第一，鋼鐵是高載能、高能耗、高排放行業(yè)，2022年我國鋼鐵工業(yè)CO2排放量為18.23億噸，占我國全社會CO2排放量的16%，位居制造業(yè)之首。碳中和背景下，我國鋼鐵工業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)。

　　第二，歐盟碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制CBAM將于2023年10月1日開始試運行，過渡期至2025年12月31日，2026年1月1日正式起征，并在2034年之前全面實施。據(jù)相關(guān)部門的初步估算，如果按照現(xiàn)在這樣的一個機(jī)制，我國鋼鐵產(chǎn)品大概一噸產(chǎn)品要征收1100元人民幣的碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制的關(guān)稅。

　　第三，以汽車為代表的鋼鐵下游用戶對鋼鐵制造過程的碳減排提出了具體且迫切的需求。

　　“鋼鐵產(chǎn)品的低碳工作實際上就在眼前，它不光影響到企業(yè)發(fā)展的問題，對很多企業(yè)來講，它已經(jīng)涉及到我們生存的問題。”毛新平強(qiáng)調(diào)道。

　　路徑一是基于高爐—轉(zhuǎn)爐傳統(tǒng)長流程的極致減碳。基于現(xiàn)有的高爐—轉(zhuǎn)爐長流程，通過過程極致能效、富氫氧氣高爐、轉(zhuǎn)爐大廢鋼比、二氧化碳捕集利用等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，預(yù)計可實現(xiàn)減碳20%~40%。

　　路徑二是以電爐為核心的短流程冶煉。基于再生鋼鐵原料、氫基直還鐵等多元低碳爐料，匹配200t以上大型電爐，實現(xiàn)短流程治煉，預(yù)計可實現(xiàn)減碳60%~95%。

　　路徑三是以氫基直接還原+熔煉爐（OBF）+轉(zhuǎn)爐（BOF）的低碳技術(shù)路線。采用氫基直接還原（DRI)+熔煉爐（OBF）提供液態(tài)鐵水，采用轉(zhuǎn)爐（BOF）進(jìn)行鋼水治煉，預(yù)計可實現(xiàn)減碳70%~90%。

　　毛新平指出，這三條路徑都有很多的基礎(chǔ)科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)問題需要進(jìn)一步研究和解決。為此，北京科技大學(xué)專門成立了碳中和研究院，設(shè)置了7個方向的研究團(tuán)隊，進(jìn)行基礎(chǔ)理論方面的探索和具體項目的研究。其中，氫冶金、電爐煉鋼、再生鋼鐵原料高質(zhì)化利用是三個亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。在低碳煉鐵技術(shù)領(lǐng)域，要重點研究富氫碳循環(huán)氧氣高爐、零重整富氫直接還原工藝、爐外重整氫基直接還原煉鐵等關(guān)鍵技術(shù)；在轉(zhuǎn)爐低碳冶煉技術(shù)領(lǐng)域，要重點研究轉(zhuǎn)爐大廢鋼比冶煉技術(shù)、轉(zhuǎn)爐CO2煉鋼技術(shù)；在電爐煉鋼工藝技術(shù)領(lǐng)域，要重點研究全流程CO2-Ar動態(tài)底吹高效控N技術(shù)、基于CaCl2-O2噴吹的鋼液氣化Cu技術(shù)、近零碳排電爐煉鋼工藝技術(shù)；在近終形制造高性能鋼鐵材料領(lǐng)域，要重點推進(jìn)基于薄板坯連鑄連軋以及基于薄帶鑄軋的高性能汽車用鋼研發(fā)。

　　“碳達(dá)峰、碳中和將會給我國經(jīng)濟(jì)社會帶來系統(tǒng)、影響深遠(yuǎn)的社會變革，是一次深刻的產(chǎn)業(yè)革命、更是一次極具挑戰(zhàn)的科技革命。實現(xiàn)鋼鐵工業(yè)碳中和，需要系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和系列的重大技術(shù)創(chuàng)新，還需要海量的科技資源和資金投入，全行業(yè)、全社會的支持勢在必行，全新的創(chuàng)新機(jī)制和模式是重要的前提。”毛新平表示，“希望大家能夠積極參與，我們來共同構(gòu)建一個圍繞中國鋼鐵工業(yè)碳中和的國家戰(zhàn)略科技平臺的建設(shè)。”