印度钢铁部组建了14个工作组,为印度钢铁工业描绘“绿色钢铁”路线图。其中第14个工作组的任务是研究生物质衍生物在钢铁生产工艺中的使用,以减少碳足迹。
生物质作为一种从植物中提取的可再生材料,有望减少钢铁生产过程中的碳排放。生物炭是一种含碳固体燃料,由生物质制备而成,可作为煤的替代品。原料生物质的碳含量通常在10%-25%之间,挥发分和水分含量较高。要在冶金过程中替代化石燃料,需要对原料生物质进行预处理。
2024年8月,印度钢铁管理局等有关研究人员在Rourkela钢铁厂的1号高炉进行了生物炭随喷吹煤喷入高炉的工业试验。木炭和/或碳化生物材料可以通过风口单独或与煤粉混合,使用现有的气力输送系统喷入高炉。
印度钢铁管理局所属的钢铁研究和发展中心(RDCIS)与供应商、销售商和制造商共同研究各种类型的生物炭在炼铁过程的适用性。RDCIS收集了各种类型的生物炭样品,并在RDCIS Ranchi进行了分析,以研究它们作为部分替代喷吹煤的适用性。结果显示竹巴布基生物炭是喷吹煤的理想替代品。
除了印度钢铁管理局,塔塔钢铁也将生物炭确定为短期和中期替代化石燃料的碳直接避免(CDA)的替代燃料,认为向高炉喷吹生物炭有望替代10%的喷吹煤。
在铁矿烧结过程中,已经通过试验验证了采用重度碳化生物质能够部分取代焦炭/无烟煤作为燃料。RDCIS收集了各种生物炭样品,并对其进行了10%-15%的生物炭替代焦炭的分析,并取得了成功,目前正在探索进行工业试验。
生物焦是将混合煤中的部分煤替换为生物质(生物质可以在其原始状态下使用,也可以在碳化后使用)的焦炭。与常规焦炭一样,生物焦在1100℃下获得。生物炭/生物质应该具有低灰分、高碳、低水分和其他焦化特性,如流变性能,才能用于炼焦。中试焦炉部分替换国产焦煤的试验正在进行中。
生物炭可用于高炉-转炉和电弧炉路线。生物炭原料是碳平衡的,即其生产过程中从大气吸收的二氧化碳与使用过程中排放的二氧化碳相平衡。高炉-转炉路线的总替代和减排潜力为吨钢0.7-1.29t CO2,电弧炉路线的总替代和减排潜力为吨钢0.029-0.057t CO2。该分析表明,在联合钢铁生产工艺路线中的减排潜力更大,其中对高炉喷吹燃料的影响最大,是进一步研发的关键领域。
印度政府认为生物质是一种分散的资源。由于农场对生物质原料管理过程缺乏机械化、存储设施,而且运输成本高,缺乏市场激励机制,目前来看,将生物质原料收集和加工成生物炭还缺乏经济性。此外,科学数据的可获得性也是生物质发展的制约因素之一。