在炼铁领域,韩国政府将氢还原炼铁法指定为国家核心产业技术,正加紧开发。氢还原炼铁法是用氢替换碳作为炼铁还原剂,使炼铁工序中产生水,而不是二氧化碳,从而大幅度减少温室气体的排放。
目前,利用炼铁厂产生的煤气制造氢气,但氢还原炼铁法正式商业化生产后,氢气的使用量将大幅度增加,这部分氢气不足以满足需求,因此预计制氢技术将发生很大变化。专家表示,可以利用核能制氢,如果该技术研发成功,则制氢成本将比现在降低40%以上。
早在2009年,韩国原子能研究院与POSCO等韩国国内13家企业及机关共同签署原子能氢气合作协议(KNHA),正式开始开展核能制氢信息交流和技术研发。
2010年5月,POSCO正式开发着手开发超高温煤气炉(VHTR, Very High Temperature Reactor)和智能原子炉(SMART: System-integrated Modular Advanced Reactor)。VHTR和SMART与氢冶炼技术密切相关,为此POSCO与原子能研究院密切合作,共同开展核能系统和原材料方面的研究。
韩国政府认为,以目前的炼铁技术,到2030年钢铁产业根本无法达到温室气体排放标准,因此必须研发从根本性减少温室气体排放的全新生产技术。
韩国产业部表示,用传统的工艺,通过提高能源效率等方法,最多可以减少3%左右的排放,但如氢还原炼铁工艺开发成功,则可以降低15%以上的二氧化碳排放。
为此,韩国政府从2017年到2023年投入1500亿韩元(约合9.15亿人民币),以官民合作方式研发氢还原炼铁法。
韩国计划将通过以下三步完成氢还原炼铁:
第一步:从2025年开始试验炉试运行;
第二步:从2030年开始在2座高炉实际投入生产;
第三步:到2040年12座高炉投入使用,从而完成氢还原炼铁。
从预计投入资金情况来看,从技术研发到在2座高炉上实际投入生产,需要投入8000亿韩元(约合48.78亿元人民币)的资金,可减少1.6%的二氧化碳排放,在12座高炉实际投入生产,预计需要投入4.8万亿韩元(约合292.68亿元人民币)资金,可减少8.7%的二氧化碳排放。
氢还原炼铁法有以下4项核心技术:
(1)氢气增幅技术:通过焦炉煤气(COG)改质,提高COG中氢含量,使其达到高炉氢还原要求。
(2)实际操作中的全新技术开发:氢气吹入技术、炉内化学反应最佳化技术、难还原矿及低品位矿石还原技术、焦炭\烧结矿\炉渣品质设计技术等等实际操作中需要的全新技术开发非常重要。
(3)超耐热\超耐腐蚀原材料开发:需要先行开发可以储藏高温、高压氢气和在900度以上高温下的超耐腐蚀高温材料。
(4)利用氢气的直接还原铁(DRI)生产技术:开发利用氢气,将铁矿石在固体状态下直接还原成DRI的生产技术,从而使用DRI替代在电炉中使用的高级废钢。