氢冶金是当前全球钢铁行业技术研发的热点，尤其在欧洲，面临碳减排压力，欧洲钢铁企业纷纷将目光聚焦在利用氢气作为还原剂，开发氢炼铁工艺技术，因为利用氢气炼铁产生的副产品是水，而不是温室气体，这有助于在钢铁生产中实现“气候中性”的目标。近来，瑞典钢铁公司、蒂森克虏伯、德国迪林根和萨尔钢铁、萨尔茨吉特、安赛乐米塔尔、GFG联盟等欧洲钢铁企业在这方面的项目研发取得一定进展，概况如下。从这些项目可以看出欧洲钢铁企业利用氢的不同技术路线。 HYBRIT项目 2020年8月，全球首座无化石生产海绵铁（DRI/HBI）中试工厂在瑞典吕勒奥举行启动仪式，这是瑞典钢铁公司（SSAB）、LKAB 矿业公司和瑞典大瀑布电力公司（Vattenfall）合作的HYBRIT（突破性氢炼铁技术）项目的一部分，这也意味着以实现无化石炼钢为目标的HYBRIT项目迈出了决定性的一步。该厂计划在2024年之前完成测试，之后将从中试阶段转入示范阶段，并计划在2035年之前建立一个无化石燃料的钢铁生产流程。HYBRIT 项目将对使用氢气直接还原铁矿石（利用无化石燃料生产的球团）的工艺进行多个阶段的测试。所用氢气将在中试厂通过电解水来生产。测试将在2020- 2024年间进行，首先使用天然气，然后使用氢气对结果进行对比。HYBRIT 项目运行成功后，有望将瑞典和芬兰的二氧化碳排放量分别降低10%和7%，同时有助于减少欧洲乃至全球钢铁行业的二氧化碳排放量。 蒂森克虏伯高炉2.0 德国蒂森克虏伯公司提出一个使用氢气和绿色能源来生产绿色钢材的新概念，即“高炉2.0”，蒂森克虏伯计划在杜伊斯堡建设一座直接还原铁厂，并配套建设一个综合熔炼装置，将生产出的被称为“electric hot metal：电铁水”的铁水供应给现有炼钢厂进行冶炼。新建的直接还原铁厂预计将于2025 年完工，年产能为120万吨。蒂森克虏伯设定的减排目标是到2030年将二氧化碳排放量减少30%，并计划到2025年生产40万吨绿色钢材，到2030年生产300万吨绿色钢材。从长期来看，如果将排放量减少到零，那么二氧化碳减排的潜力是巨大的。短期内，在直接还原铁厂完工之前，该公司将对传统高炉如何利用氢气进行试验。此外，2020年6月，蒂森克虏伯宣布扩大电解水工厂的规模，以低成本高效地生产绿色氢。 迪林根和萨尔钢铁高炉喷吹富氢焦炉煤气 2020年8月，德国迪林根和萨尔钢铁进行了高炉喷吹富氢焦炉煤气的操作。这是德国第一家在高炉正常运行时利用氢作还原剂的操作。投资额为1400万欧元的焦炉煤气吹入系统是此次试验的关键。德国迪林根和萨尔钢铁公司认为，未来高炉利用氢作为还原剂在技术上是可行的，但前提条件是拥有绿氢。更长远的技术路线是，在绿氢量上满足需求，在成本上具有竞争力的前提下，未来萨尔州的钢铁生产将走上氢基直接还原铁厂-电炉的技术路线。研究人员计划下一步在两座高炉中进行使用纯氢的试验。同时，该公司宣布，在德国支持氢能源发展举措的条件下，计划到2035年将碳排放量减少40%。 萨尔茨吉特绿氢项目 萨尔茨吉特与德国天然气公司VNG AG签署协议，调查在钢铁生产中使用绿色氢气和生物甲烷的可行性。根据研究，通过甲烷热解生成氢气是可能的，裂解制氢的成本比电解制氢更具竞争力。2020年5月，萨尔茨吉特开始建造一座风力发电厂，并于6月下旬签署在下萨克森州Wilhelmshaven深水港建造带有氢电解装置的直接还原铁厂的可行性研究协议。预计该厂年产能为200万吨，并通过铁路将直接还原铁运输到弗拉查斯塔尔（Flachstahl）工厂。今年年底，计划向客户提供指定等级和尺寸的绿色带钢产品，使二氧化碳排放量比之前减少四分之一。8月，在GrInHy2.0技术开发项目中，Sunfire（燃料电池厂商）向德国萨尔茨吉特弗拉查斯塔尔工厂交付了一台用于高效制氢的720千瓦高温电解器（HTE）。预计到2022年底，该电解槽将运行至少1.3万小时，至少生产100吨绿色氢气。此外，在今年环境友好型钢铁生产的“风能氢能”战略中，计划投产一座400Nm3的电解厂，并配备2.2兆瓦的质子交换膜（PEM）。 安赛乐米塔尔智能碳概念 2020年6月，安赛乐米塔尔制定了一项计划，到2030年将二氧化碳排放量降低30%，到2050年达到碳中和。公司提出两条实现碳中和的路线，即智能碳，包括使用清洁能源、循环碳、碳捕获和碳存储，探讨以氢为主要还原剂直接还原铁矿石和向电炉炼钢转变。2020年7月，该公司与EWE能源公司及其子公司Swb签署协议，开始生产绿色氢。第一阶段包括建设一座24兆瓦的电解厂，为安赛乐米塔尔不莱梅工厂提供绿色氢。此外，安赛乐米塔尔德国公司和汉堡应用技术大学计划开展WiSaNo联合研究项目，重点研究氢基钢材的生产。建立氢基钢铁生产链需要大量能源，该项目还研究建立一个以氢为还原剂的创新钢铁厂的可能性，并建立一个风力发电场，北海和波罗的海沿岸地区是最佳选址地点。此外，2019年9月，安赛乐米塔尔与米德雷克斯技术公司合作在汉堡厂设计氢基直接还原铁生产的试验厂。 GFG联盟建直接还原铁厂 2020年6月，GFG联盟与罗马尼亚政府及相关单位签署了一系列协议，以推动公司实现绿色钢材愿景。协议包括采用现代钢铁生产技术，大幅减少二氧化碳排放，增加对低碳能源的利用并创造更灵活，更具竞争力的运行模式。该投资计划包括建设一座年产250万吨的直接还原铁厂，该厂最初以天然气作为还原剂，之后随着氢还原技术更具成本效益，将采用氢气作为还原剂，而且炼钢工艺将从转炉转向电弧炉，以将吨钢二氧化碳排放量减少80%，一旦直接还原铁厂全部采用氢气，其碳排放量将几乎降至零。 此外，其他一些欧洲企业也在实施氢冶金技术研究。例如位于塔尔伯特港的塔塔钢铁英国工厂也制定了一系列零碳排放的计划，包括发展氢经济所需的基础设施，以及开发二氧化碳捕获、利用和储存技术；奥钢联在奥地利林茨厂进行绿色氢气在钢铁生产各工序的应用试验；瑞典Ovako钢铁集团与林德气体公司对用氢气代替液化石油气加热钢坯进行试验等