Calix Zesty Tech–零排放钢铁研究和最终报告

在澳大利亚可再生能源机构（ARENA）的支持下，对基于零排放钢技术（ᾧ）示范工厂进行了前端工程设计（FEED）研究。FEED研究旨在确定激励系统的工作范围和初步设计，通过制定资本和运营成本估算（+/-25%），使项目能够在有风险和成本计算的基础上进行。成本估算，结合FEED研究的技术成果，应成为该项目的最终投资决策（FID）的基础。编译 陈讲运

本文档旨在总结完成的工作作为饲料研究的一部分，包括：一般工厂考虑包括网站布局、环境考虑，允许考虑和安全过程设计包括不同的操作机制，通风，应急响应、启动和关闭大小的主要设备包括反应堆和炉使用性能数据从试点工厂测试工作高水平施工方法，设备和钢铁工程的大规模估算，以规划和建设成本技术经济模型，以评估氢气和DRI的相对成本。

饲料研究的中心结果是以下值：

热成型铁（HBI）的水平成本为632-802澳元/吨铁（411-522美元），基于氢的水平成本为每公斤5.5-6.2澳元，接近现有的传统HBI加工成本的范围。因此，在考虑到碳成本之前，生产HBI也是一个潜在的经济主张。这个数字假定的铁矿石平均生产成本为49澳元，但不包括运输成本和生产商施加的利润。

钢铁和炼钢的过程包括将铁矿石加工成钢铁。炼铁是第一阶段，包括在高炉（BF）中将铁矿石还原为熔融铁。传统的炼铁工艺使用煤作为还原剂来生产熔融的铁。炼钢过程还需要大量的能量，无论是以炼焦煤还是电力的形式，来熔炼铁并转化为钢。

传统的铁和炼钢过程产生大量的二氧化碳排放，约占全球二氧化碳排放的7-9%。炼铁过程尤其碳密集型，造成64%的二氧化碳排放（每年23亿吨（Gt）），炼钢的排放占剩余36%（每年1.3吨二氧化碳排放）。

减少铁和炼钢过程中二氧化碳排放的努力包括：

(i)提高现有铁和炼钢的效率，例如顶级气体回收（TGR）和废钢回收。

（ii）碳捕获、利用和储存（CCUS），包括捕获和浓缩炼钢铁产生的二氧化碳，压缩浓缩的二氧化碳流以重复利用或储存。有几种技术在不同的发展阶段从钢铁中捕获二氧化碳，包括使用MEA胺基化学吸收剂的二氧化碳捕获工艺；燃烧前二氧化碳捕获如置换技术（高温吸附扩散过程二氧化碳回收）由Swerim AB和TNO作为欧盟地平线C4U项目和印度冶炼直接还原过程由塔塔钢铁使用O2代替空气产生烟气含有> 90%二氧化碳。

（iii）电气化和可再生电力应用于电力炼钢过程，如炼钢用电弧炉（EAF）。

（iv）用生物质替代化石燃料和还原剂，如里约热内卢Tinto的生物铁tm工艺。

（V）直接的氢还原，其中包括用绿色或蓝色的氢还原剂取代甲烷和合成气等碳基燃料。直接氢还原炼铁技术的例子包括MIDREX-H2、HYL、HYBRIT和HYFOR。

在当前的DRI制铁过程（如MIDREX和HYL）中，用氢完全取代甲烷是具有挑战性的，因为h2与氧化铁的反应是吸热的。需要额外的加热来保持工艺温度和产品的金属化速率。这可以通过部分取代甲烷高达30%来实现——CO（甲烷重整生成）和氧化铁之间的放热反应可以用来平衡H2和铁矿石之间的吸热反应，从而损害更高的二氧化碳足迹。或者，可以通过h2的部分燃烧或使用另一种低碳能源（例如电或生物质）来预热h2来维持工艺温度。

改造现有高炉允许部分H2替代也具有挑战性，需要一定程度的焦炭（>50%的当前焦炭饲料）维护壁炉区附近的物理结构分布气体轴也确保阶段熔化以下的地区。还有其他实质性的问题，包括材料相容性问题，如h2脆化、高温腐蚀、增加的工艺复杂性和更低的热效率/与更高的能源需求相关的更高的运行成本。

低品位矿石的利用对基于轴炉的DRI技术提出了进一步的挑战，如Midrex、HYL和杂交技术，这些技术依赖于颗粒和烧结品位，需要高压碎强度来限制压裂、细粒生成和保持目标生产率。

Calix是一家澳大利亚公司，正在开发和商业化低碳技术，以促进多个矿加工行业的工业脱碳，包括菱镁矿、锂、石灰和水泥加工。zesty（零排放钢技术）是一种h2直接还原制铁工艺，基于Calix专利的Calix闪光煅烧（CFC）技术，处理低品位铁矿石细粉和超细脱碳铁和钢铁生产。

在竞技场的支持下，Calix正在将其技术从试点规模扩展到一个能够展示商业规模生产的工厂。

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