脱碳策略

截至目前，所有已知的欧洲钢铁脱碳策略可分为两种，一是限制现有高炉工艺的排放，但目前仍有多重障碍使得高炉工艺脱碳无效；二是采用非高炉技术取代高炉工艺。不过，由于在实际部署上的障碍，即使是迄今宣布的、最成熟的非高炉项目也不超过新增产能的三分之一。

即使采用复杂而昂贵的CCUS技术，向高炉中喷吹气体减少煤炭消耗，也不会显著减少碳排放，见表1。由于高炉的排气口数量众多，基础设施要求高，此类系统的成本高居不下。此外，废气中的二氧化碳浓度仅为4%-5%，气体去除效果不佳。因此，这种工业规模的系统尚未在欧洲钢铁生产中广泛使用。

如果使用生物质，则需要大量稳定供应生物质和适当的基础设施，而大多数欧洲生产商还没有做好准备。废钢在高炉-转炉炉料中所占比例较高，但受限于所生产钢材的质量要求，以及市场上优质废钢的长期短缺。此外，欧洲许多高炉-转炉的产能已接近其使用寿命，需要彻底改变技术。

非高炉碳避免战略

影响欧洲绿色钢铁生产战略的另一个原因与市场营销有关。即使高炉升级改造使得排放显著减少，钢铁生产商也无法宣称其产品是 “绿色 ”的。近年来，公众舆论强烈谴责高炉工艺对环境不友好，尤其是在欧洲地区。

正因如此，所有欧洲领先的制造商都在寻求避免碳排放的技术，重点关注直接还原铁（DRI）、直接电解和冶炼工艺，见表2。这些技术不仅无需使用碳燃料和还原剂，而且一般也不需要CCUS装置。不过，这种方法通常需要使用氢气和电力等清洁能源。

在欧洲流行的非高炉战略归结为三项关键技术，包括在煤基或气基（氢气）竖炉中生产海绵铁，在熔融电解技术（AE和MoE），以及熔融还原技术（HPSR和Hisarna）。在这种情况下，MOE和HPSR技术不需要二次加工，因其可以直接生产钢水。其他策略包括进一步将铁水转化为钢，通常是在电弧炉中。

欧洲高炉产能缩减

欧盟目前有65座正在运行的高炉，总产能近1.23亿吨/年。欧洲十大高炉生产商占欧洲铁总产量的83%，见图1。此外，还有大约2000万吨高炉产能被闲置或退役。

位于德国、比利时和法国的安赛乐米塔尔公司以及意大利钢铁公司（ADI）率先关停了部分高炉，安赛乐米塔尔和蒂森克虏伯公司也在德国和波兰关停高炉，未进入前十名的小型生产商也采取了行动。泛欧洲地区产能过剩和效率低下是高炉业务减少的主要原因。

欧洲DRI项目进展

截至目前，欧盟已宣布的DRI总产能约为3300万吨，占高炉产能的27%。安赛乐米塔尔、萨尔茨吉特和意大利钢铁公司的DRI项目合计占欧盟未来无碳产量近50%。其中一些项目已经开始运行，但迄今为止仅处于中试阶段。

安赛乐米塔尔位于德国汉堡的工厂采用Midrex 技术生产金属铁，年产量为50万吨。目前，其生产以天然气为基，在竖炉中将铁矿石球团还原成海绵铁，未来的发展阶段包括用氢气取代天然气。位于瑞典博登的 H2 Green Steel公司正在建设一个类似的Midrex工厂，年产量为210万吨。此外，德国蒂森克虏伯公司也计划在杜伊斯堡建造一座Midrex工厂，预计年产能为250万吨。

作为试点项目，Hisarna技术已在荷兰塔塔钢铁公司艾默伊登工厂投入使用。与Midrex不同的是，Hisarna采用冶炼技术生产铁水，然后在转炉中进行精炼。因此，Hisarna不需要球团或其他团块作为原料。然而，这种工艺碳效率相对较低。即使采用CCUS，由于煤炭是铁的还原剂，因此其还原潜力估计只有80%。因此，基于Hisarna的项目不能被视为完全“绿色”项目。

在所有无碳炼铁技术中，DRI似乎是唯一一种可以扩大规模的技术。大多数项目都是从“折中”的NG-DRI 技术开始的，因为钢铁制造商能否获得低排放的氢气供应仍是一个未来的问题。随后，成熟的NG-DRI技术将使部分甚至完全转向使用氢气变得相对容易。

欧洲DRI应用前景

与此同时，欧洲DRI产品的消费量超过了其自身的产能。2023年，欧洲以热压块铁（HBI）的形式进口约270万吨DRI。在高压和高温下压块的HBI克服了与DRI处理和运输相关的问题。HBI的孔隙率较低，大大降低了DRI中固有的铁反应性，也使材料的尺寸更加紧凑。

尽管受到制裁，但俄罗斯仍是2023年欧洲HBI供应的领头羊，占总进口量的44%。紧随俄罗斯之后的是北美洲（23%）、南美洲（17%）和中东及北非地区（16%）。因本土产量仍然太小，但欧洲正在积极进口HBI用于电炉炼钢，通常与废钢一起进口。在废钢电炉炼钢过程中，添加HBI可提高钢材质量，同时减少碳排放。

DRI技术在前景广阔、日趋成熟的同时，也遇到了一个重要障碍。使用铁品位达到或超过67%的富矿生产DRI最有效。不过，这不仅仅是欧洲的问题。根据Agora Industry和伍珀塔尔研究所等智库机构的研究，在全球范围内，目前通过海运的此类矿石所占比例不超过4%。

解决对策可能是在采矿地点进口经过加工的直接还原级铁矿石球团。世界上直接还原级球团矿的主要生产商有淡水河谷公司、力拓公司和安赛乐米塔尔公司以及巴林钢铁公司。在欧洲，瑞典铁矿商LKAB公司也是重要的直接还原级球团矿生产商。不过，欧洲以外的许多制造商都寻求自用DRI产品，出口较少。

尽管如此，脱碳趋势依旧势不可挡。钢铁行业正在积极改造现有高炉，减少新建高炉。钢铁企业的重点是利用煤气、氢气和电解技术直接从铁矿石或球团矿中还原铁。其中，NG-DRI 技术因其完全成熟而处于领先地位。

在不断扩大的电弧炉工艺中，使用HBI已成为惯例，在这种工艺中，HBI与废钢一起，甚至代替废钢，都是可取的。NG-DRI工艺已经成熟，由此为未来使用低排放氢气铺平了道路，最终实现碳减排97%。

不过，在欧洲广泛采用非高炉战略的前景仍然渺茫。即使是迄今为止刚刚宣布的DRI中试项目，也只占实际高炉产能的三分之一。与此同时，欧洲主要将进口HBI 作为DRI来源。来自俄罗斯、美国和中东及北非地区的供应商获得了巨大的利益，而欧洲的进展仍然缓慢。