随着人们对环境的认识不断提高，很多曾经对环境产生过影响的公司，都把注意力集中在了生产过程中的环境问题上，而钢铁行业就是其中之一。对钢铁工业来说，主要的污染来源是炼钢生产所排放的矿物燃料。为保护环境、降低大气污染，各大钢铁公司纷纷加大对冶炼工艺废气的控制力度。
1.低碳减排的理论综述
低碳减排的理论内容可以分为两个组成部分，对应为低碳经济、节能减排，这两项内容之间具有相对严格的顺序，首先是推动低碳经济，在经济发展实现低碳后方可推动节能减排，进一步减少能源的消耗以及各类对环境有污染的废弃物的排放。所谓低碳经济就是通过对制造技术等进行创新，或者在政策措施的支持下，实现现有经济发展状况上的突破，创设出一种全新的、温室气体排放较少的经济发展模式。基于此，低碳经济的核心内容是清洁能源的开发以及使用，生产制度的创新与改善，低碳经济的目标则是减轻气候变化，促进人与自然的和谐发展。节能减排的概念最早出现在国民经济和社会发展十一个五年规划纲要中，认为节能就是对能源使用的管理，通过技术上的创新，在确保经济合理、环境与社会可以承受的情况下，最大程度减少能源材料的使用以及能源材料使用过程中可能发生的损失。减排则是减少各类污染物、温室气体、重金属物质与放射性物质的排放，避免生产制造过程产生并排放污染环境的物质。
2.低碳减排的绿色钢铁冶金技术
2.1.低碳高炉炼铁技术
利用氢来代替焦炭作为还原剂进行钢铁冶炼最早由日本的COURSE50项目提出并运用，该项技术也是高炉炼铁技术低碳发展的代表，根据项目的预期成果，将该项技术有效开发运用能够在钢铁冶炼过程中实现碳排放减少10%，2015年日本在境内一家小型实验室内进行了技术验证，试验结果显示使用氢作为还原剂进行钢铁冶炼可以将CO2的排放量控制在预期的减排目标内。
2006年到2012年间，日本的某钢铁公司就曾开展竖炉法铁焦项目，该项目选择将低黏结性煤与粉碎的铁矿石按照一定的比例相互混合，之后加入一定量的黏结剂，放置到竖炉内进行钢铁冶炼，这种方式会改变传统钢铁冶炼炉内的还原反应，有利于铁氧化物的快速还原，整个钢铁冶炼过程中的CO2排放量显著减少，能量消耗也得到控制。JFE公司之后对该项技术加以运用，代替了10%焦炭的使用，多次验证发现炉内状况较好，在减少碳排放、降低焦比方面取得显著效果。2016年关于该项技术开始在日本的钢铁行业中得到推广，选择日本制铁所福山地区的一座日产能为300t钢铁制造设备，验证结果与预期相符，根据项目后续计划，未来该项技术在钢铁冶炼中的应用规模将扩展到1500t/d，届时，铁焦技术将会成为日本钢铁冶炼行业中主要使用的一种手段，也是日本钢铁冶炼行业节能减排发展的重要手段。使用纯氧来代替传统的预热空气来冶炼钢铁，又称为全氧喷吹。钢铁冶炼过程中产生的CO2做好分离、捕集和储存。回收钢铁冶炼过程中产生的CO作为还原剂使用，减少钢铁冶炼过程中焦炭这一还原剂的使用量。对TGR-BF技术进行实际应用验证，其展现出良好的节能减排效果，而且具有操作简单、安全性好、效率高等一系列特点。
2.2.碳捕集和存储技术
碳捕集和存储技术就是将钢铁冶炼过程中产生的CO2通过特殊的方式收集起来，通过已经建设好的输送管道收集将二氧化碳封存在地底或者海底，国外的COURSE50与UL - COS项目均在CCS方面展开研究，而且CCS已经成为该项目的重要支柱技术。日本的COURSE50项目对CCS技术加以运用，预期目标是收集和封存钢铁冶炼过程中产生的二氧化碳量达到二氧化碳总量的20%，为达成这一目标，日本的JFE公司投入研究开发了处理能力为3tCO2/d的装置，使用到PSA物理吸附技术，此外，还有使用化学吸附剂的二氧化碳捕集装置，氧化碳捕集能力相对较低，仅为1tCO2/d，但这种技术的成本相对较低，具有推广应用的可行性，目前，关于碳捕集和存储技术的研究仍在不断深入，未来该项技术仍存在更新空间。CCS技术被人们看作减少温室气体排放的重要技术，而且该项技术在现阶段已经取得不错的应用效果，但如何对捕集到的二氧化碳进行安全有效处理也是值得深入研究的课题，如果没能做到CO2的开发利用，也会造成资源的浪费。
2.2.新型气基竖炉直接还原工艺
氢气属于清洁能源的一种，在碳减排压力不断增加的今天，关于氢气这一清洁能源的开发利用逐渐受到人们的关注，“氢能炼钢”也成为当下国内外钢铁企业探索的重点内容，而且已经取得了一定成效。就国内外钢铁企业在“氢能炼钢”中的研究来看，最具代表性的就是瑞典的SSAB公司，该公司研发氢能炼铁技术（HYBRIT）可以实现钢铁生产过程中CO2的零排放，如果该项技术可以实现安全性、稳定性、可靠性方面的突破，将会引发钢铁冶炼行业的变革。
3.中国低碳炼铁的现状及发展建议
3.1.以氢代焦，发展低碳高炉炼铁技术
以氢气代替焦炭来发展低碳高炉炼铁技术，需要调动起钢铁企业的力量。钢铁企业自身潜力无限，在推动低碳高炉炼铁的过程中，需要注重激发钢铁企业挖掘低碳炼铁技术的热情，促使钢铁企业将钢铁制造过程中产生的氢废气利用起来，制备氢气用于代替焦炭作为还原剂制备钢铁。钢铁冶金过程中产生的焦炉煤气中就含有丰富的氢气，这些氢气通常情况下会被用于加热空气或者发电，但氢气属于清洁能源，而且还原性很强，传统的应用方式性价比不高，不符合节能的基本原则，可以考虑对焦虑煤气中的氢气进行提取，使用提取到的氢气进行高炉还原反应，进而减少钢铁冶金过程中产生的二氧化碳量，这也是焦炉煤气最合理的应用途径。综合以上内容，现阶段钢铁企业要做好焦虑煤气的开发利用研究工作，一些目前还没有配备焦炉煤气发电的企业可以考虑对焦炉煤气进行充分利用，通过喷吹、炉顶煤气循环等方式来实现氢气代替焦炭参与还原反应。
3.2.基于CCU利用冶金废气制造化工产品
关于减少温室气体排放和限制全球变暖的目标设定，对于高碳排放的国家来说属于一个重大挑战，全世界范围内各国都在围绕这个目标做出努力，实现能源需求的控制和温室气体排放的减少。经过近些年的研究发现，碳捕集与封存（CCU）技术在CO2减排上极具潜力，也是实现化石能源低碳利用的有效手段，对该项技术展开研究和应用，能够帮助世界范围内各国实现温室气体减排的目标。
4.结束语
综上所述，由于钢材市场的需求日益增长。钢铁工业在发展壮大的同时，也面临着低碳、减排的挑战。传统的高炉冶炼技术，是目前国际上使用最多的一种冶炼技术，其对环境的破坏程度也是显而易见的。因此，在钢铁生产中实现节能降耗是每个钢铁公司必须追求的目标。
参考文献
[1]陈银龙.低碳减排的绿色钢铁冶金技术[J].山西冶金,2020,45(02):111-112+151.
[2]王国栋,储满生.低碳减排的绿色钢铁冶金技术[J].科技导报,2020,38(14):68-76.
