浦项制铁综合炼钢工艺和未来绿色技术

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全球钢铁行业目前正面临三大挑战：原材料、气候变化和技术。由于绿色增长和低碳技术发展的限制，全球先进钢铁企业需要研究和开发超高效的技术和工艺。此外，由于产能过剩以及原材料成本的大幅增加，主要钢铁企业的盈利能力一直在大幅下降。为了应对这些挑战，浦项制铁已经作出了巨大的努力，重点开发新型综合炼钢工艺（如，POIST）和未来的绿色技术（如，氢还原）。

二、POSIT工艺的发展

POIST是一种创新的紧凑、综合炼钢工艺，浦项制铁开发该工艺以降低CAPEX、OPEX和二氧化碳的排放。该工艺包括炼铁中的FINEX、炼钢中的PS-BOP以及铸造和轧制中的CEM。这三个工艺目前一直是单独开发的。但是，很自然的，我们会将这三个工艺整合到一起，以最大限度地提高竞争力。

1、含DRI炉的FINEX

在年产量150万吨商业化FINEX厂成功运行的基础上，浦项制铁正在建设一座年产200万吨的FINEX厂，并且将包含一座DRI竖炉。DRI竖炉将使用FINEX尾气作为还原剂。因此，无需从外部注入气体。

据预计，浦项制铁能够使用大量的低品位铁矿石和煤炭并能够使用竖炉来生产高品位DRI，从而为后续的炼钢工艺提供天然铁源。该工艺的最终目标是取代内部体积超过4000立方米的高炉工艺。

相比于传统的炼铁工艺，空气污染物（如，氮氧化物和粉尘）能够减少72%，CAPEX和OPEX能够降低到85%。

2、PS-BOP

在炼钢工艺中，铁水、DRI和废钢都将投入到正在开发的新型转炉中，即所谓的PS-BOP。通过吹入热空气和底部注入氧气和煤炭，PS-BOP能够使废钢和DRI的装料达到50%。顶部的热空气将加强转炉中CO气体的二次燃烧，从而能够使用更多的废钢。为了进一步降低铁水比，将从转炉底部注入煤炭。浦项钢铁厂目前正在建设一座该工艺的示范工厂。

通过混合使用50%的铁水和50%的废钢，PS-BOP能够将CO2排放量减少45%。

3、CEM

CEM是指紧凑型无头铸造和轧机。其将直接耦合铸造和轧制工艺，从而可以无头轧制薄板。

1996年，浦项制铁光阳钢铁厂采用了ISP小型轧机工艺，其两个铸坯的产能达到了每年180万吨。从那时起，浦项制铁改善了工艺技术，以提高每个铸坯的生产能力。尤其是，最大铸造速度目前已经从5米/分钟提高到了8米/分钟。

由于铸造速度高，能够获得足够的热量和质量流，并且能够实现无头轧制。浦项制铁已经实现了各种线圈尺寸和品位的无头轧制。

据预计，相比于传统工艺，CEM将CAPEX减少到75%，能耗减少到85%。

三、氢还原技术的发展

作为未来绿色技术的一部分，POSCO正通过氢还原开发下一代铁和炼钢工艺。

首先，我们正使用钢铁厂回收的焦炉煤气和FINEX尾气来开发混合氢还原工艺。这些气体将转化成富含还原性气体的氢气，并注入到FINEX流化床反应炉中以生成HCI，或注入高炉以取代碳。因此，相比于传统的高炉，CO2能够减少28%。

浦项制铁正将核氢还原作为未来绿色突破性技术进行研究。随着超高温核反应堆（VHTR）的开发，该反应堆能够为流化床提供氢，从而生成HCI同时排放非常少的二氧化碳。此外，相比于炼钢工艺，凭借VHTR的电力，高效EAF能够以较低的成本生产钢水。但是，还需要时间进行开发。