BHP近日公布了过去几年与多家钢铁企业合作推进的低碳炼铁项目进展，其中一个值得关注的信号，是这家全球主要铁矿石供应商仍然把现有高炉的减排放在相当重要的位置。按照BHP目前的判断，高炉在未来几十年仍将承担相当一部分全球钢铁生产，因此2030年前能够形成实际减排规模的技术，不能只依赖新建氢基直接还原项目，现有高炉的效率改善、燃料和还原剂调整以及CCUS同样需要继续推进。
BHP为2030年设定的目标也体现了这种考虑。公司希望通过与钢铁客户及技术供应商合作，推动能够使钢铁生产温室气体排放强度较传统高炉路线降低至少30%的技术，并预计相关技术在2030年以后逐步扩大商业应用。这个目标更接近目前各项技术实际所处的阶段。全球大量高炉还有较长的运行寿命，适合传统DRI的高品位铁矿资源有限，低成本氢气和低碳电力的供应规模也没有达到可以快速替代现有一次炼铁能力的程度。在这样的条件下，未来十几年能够从现有高炉中减少多少排放，对钢铁行业整体减排的影响并不小。
高炉是一项经过长期优化的成熟炼铁技术，其碳排放主要来自工艺本身对碳质还原剂的依赖。焦炭在炉内既参与铁矿石还原，又提供热量，同时还承担维持料柱结构和透气性的作用，因此不能像更换普通燃料一样简单地全部用氢替代。
BHP今年6月在一份关于高炉减排的技术分析中估计，通过改善原料质量、提高能源效率以及采用已经较为成熟的工艺优化措施，高炉路线的排放强度仍有大约20%的下降空间。进一步降低排放则需要采用更加深入的技术，包括提高氢气在还原过程中的使用比例、改进炉内气体循环，以及捕集高炉和钢厂其他主要排放源产生的CO₂。
BHP这次披露的两个CCUS项目已经积累了一定的连续运行数据。
在安赛乐米塔尔比利时根特钢厂，BHP参与的碳捕集试验采用三菱重工的胺法技术，试验装置处理能力约为每天0.3吨CO₂，累计运行时间超过4500小时，CO₂捕集率超过90%，捕集气体中的干基CO₂纯度达到99.9%。按照项目方对根特钢厂相关排放源的测算，如果这项技术扩大应用，可以使钢厂CO₂排放降低约24%。
另一套试验装置位于中国河钢唐钢，采用VPSA变压吸附技术，最大处理能力达到每天7.8吨，累计运行约2000小时，同样实现超过90%的CO₂捕集率，产品气体中的CO₂纯度超过95%。BHP还与JSW Steel和Carbon Clean合作研究规模更大的碳捕集项目，规划处理能力达到每年10万吨CO₂，相当于每天约274吨，试验规模正在从每天几吨向工业示范阶段推进。
这些项目距离大型联合钢厂每年数百万吨的实际排放规模仍然很远，因此目前的数据还不足以判断大规模高炉CCUS的最终成本。捕集设备只是其中一个环节，CO₂还需要压缩、运输并找到能够长期封存的地质空间，相关管网、储存设施、责任机制和碳价也会影响项目经济性。对于没有适合封存条件或者无法接入CO₂运输网络的钢厂，CCUS的应用难度会明显增加。
不过，从2030年前的减排来看，这些试验仍然具有现实意义。全球钢铁行业已经拥有规模庞大的BF-BOF生产能力，其中不少高炉还没有接近退出周期。如果这些设备未来二三十年继续生产，仅仅等待新的氢基炼铁能力逐渐替代它们，会留下相当大的累计排放。能够在现有资产上实现20%至30%的减排，即使达不到最终深度脱碳的要求，在全球十亿吨级高炉钢产量的基础上仍然具有实际价值。
BHP对高炉减排保持投入，与全球钢铁产能的年龄结构有直接关系。尤其在亚洲，大量高炉是在过去二三十年工业化过程中建设的，其中很多设备经过大修以后仍然可以继续运行很长时间。
BHP今年参与的一项亚太地区CCUS研究就特别关注了这一问题。中国、日本、韩国、印度以及东南亚拥有庞大的高炉—转炉资产，其中相当一部分设备仍处于经济寿命周期内。如果要求这些钢厂在较短时间内全部转向新的炼铁路线，需要提前报废大量现有资产，同时建设新的DRI、电炉、低碳电源、氢气生产和输送设施。即使技术上可以完成，资本需求和能源基础设施建设速度也会限制实际推进规模。(
这也是BHP把高炉优化放在2030年前技术组合中的原因。高炉最终能够减到什么程度是一回事，在现有设备剩余寿命内能够减少多少排放是另一回事。对于2030年这样距离现在只有数年的时间节点，后者显然具有更大的现实影响。
钢厂的投资周期也会影响不同技术的选择。一座已经接近下一次大修周期的高炉，可以在继续大修和建设新的DRI之间进行比较；一座刚完成大修、还有较长使用寿命的高炉，则更有可能先通过原料优化、提高废钢使用、降低焦比、增加氢气喷吹以及CCUS等手段降低排放。不同钢厂最终选择的方案，很难仅凭一个统一的减排年份决定。
BHP同时投入大量资源研究DRI和ESF，这部分工作与其铁矿石业务关系尤其密切。
传统竖炉DRI对铁矿石质量要求较高，一般需要高品位、低脉石的DR级球团矿。澳大利亚皮尔巴拉地区生产的大量铁矿石长期主要服务于烧结—高炉体系，其中相当一部分并不天然具备传统DRI要求的原料条件。如果未来全球一次炼铁大规模从高炉转向DRI，而DRI长期只能依赖少数高品位矿源，那么钢铁脱碳本身也会受到DR级矿石供应的限制。
对于BHP而言，这还是一个直接关系未来铁矿石市场的问题。皮尔巴拉每年向全球钢厂供应数亿吨铁矿石，如果未来炼铁工艺发生变化，公司必须确认这些矿石能够以什么方式继续进入新的生产流程。
因此，BHP近几年与中国宝武、河钢、中天钢铁等企业开展的工作，很大一部分集中在提高皮尔巴拉矿在DRI原料中的使用比例。试验包括重新设计球团配矿，在满足竖炉直接还原性能要求的同时提高澳大利亚矿比例，再把生产出的DRI送入后续电炉或其他熔炼设备，观察整个流程的金属收得率、能源消耗和排放表现。
BHP此前与中国钢厂完成的商业规模试验已经证明，部分皮尔巴拉矿可以通过适当的选矿和球团配矿进入DRI流程。在其中一次试验中，DRI随后作为铁源替代传统高炉铁水，相应铁单元的排放强度较BF-BOF路线下降约50%。下一步工作的重点之一，就是继续提高皮尔巴拉矿在原料中的比例。
这个问题会直接影响DRI未来能够扩张到什么规模。全球高品位DR级铁矿资源有限，如果每增加一吨氢基DRI都需要同步增加一吨最高品位的球团原料，矿石供应本身就可能成为新的瓶颈。扩大中等品位矿石的适用范围，因而成为低碳炼铁技术商业化过程中不可缺少的一部分。
ESF，也就是电熔炼炉。传统DRI生产出来的固态直接还原铁如果直接进入EAF，原料中的脉石含量会影响电炉能耗、渣量和生产效率，因此前端通常要求较高品位的矿石。ESF增加了一个高温熔融和造渣过程，可以在液态阶段去除更多脉石，从而提高DRI流程对中等品位铁矿的适应能力。
这对于澳大利亚铁矿供应商具有明显意义。如果未来能够形成“皮尔巴拉矿—直接还原—ESF—铁水”的工业流程，那么高炉比例下降以后，大量澳大利亚中等品位矿石仍有机会进入低碳一次炼铁体系，而不必全部通过高成本选矿提升到传统DR级球团所要求的品位。
BHP估计，在使用低碳能源的情况下，DRI—ESF相对于传统高炉路线具有超过80%的减排潜力。这个数字已经接近深度脱碳所要求的水平，同时又可能降低对最高品位铁矿石的依赖。
BHP与Rio Tinto在铁矿石市场长期竞争，却在ESF技术上选择合作，本身已经说明这项技术对澳大利亚矿业的重要程度。两家公司与BlueScope、Woodside和Mitsui共同推进西澳大利亚NeoSmelt项目，计划在Kwinana建设一套工业规模的ESF示范装置。项目已经进入设计阶段，如果后续审批和建设顺利，目前计划在2028年下半年投入运行。澳大利亚可再生能源署已经为项目FEED阶段提供1990万澳元支持。
NeoSmelt最终能否证明中等品位皮尔巴拉矿可以在较大比例下稳定进入DRI—ESF流程，对BHP和Rio Tinto的意义可能不亚于这项技术本身能够减少多少CO₂。全球炼铁技术一旦逐步摆脱传统高炉，铁矿石产品结构也会跟着改变，能够适应更多矿石品位的新工艺会直接影响不同矿山在未来钢铁供应链中的位置。
铁矿石条件解决以后，DRI仍然需要面对能源问题。
BHP早在2023年分析ESF路线时就计算过一座典型DRI项目的能源需求。一套年产约200万吨DRI的装置，如果使用电解绿氢，仅生产氢气所需要的稳定可再生电力就已经接近一座小型核电站的输出；如果再把后续电炉等设备的用电计算进去，整个生产体系需要的稳定低碳电力接近1GW级电源的规模。
这一估算与欧洲正在建设的实际项目基本能够相互印证。蒂森克虏伯杜伊斯堡250万吨DRI项目在全面转氢以后，每年计划使用约14.3万吨氢气，仅对应的氢能就达到5.6TWh。对于一家大型钢厂来说，决定氢基DRI竞争力的因素已经不只是设备投资，而是所在地区能否长期提供规模足够大、价格足够低的低碳电力。
中国、印度、日本、韩国、欧洲、中东和澳大利亚的电力结构、天然气价格、氢气资源、铁矿条件和现有钢厂年龄差异很大，同一套技术在不同地区的经济性会有明显差别。
天然气价格较低并拥有DRI工业基础的地区，可以较早扩大直接还原规模；拥有廉价低碳电力的地区更适合进一步提高氢气比例；仍然拥有大量较新高炉，同时缺乏廉价氢气和电力的地区，则会更长时间依靠现有高炉，并通过工艺改进和CCUS降低排放。
这些差异决定了未来十几年全球炼铁工艺会呈现多种技术长期并存的状态。
除了高炉和DRI，BHP还在投资电化学炼铁技术，包括Boston Metal开发的熔融氧化物电解，以及Electra研究的低温电化学还原。
这些技术如果最终实现商业化，可以绕过传统的碳还原和氢气还原过程，直接利用电力从铁矿石中获得金属铁，在低碳电力条件下具有进一步降低排放的潜力。目前它们的成熟度明显低于高炉改造和DRI，距离大型钢厂需要的百万吨级连续生产能力还有很长距离。
BHP现在同时参与这些技术，很大程度上是在为不同的炼铁技术演进速度做准备。
未来钢铁行业仍然需要向更低排放的炼铁技术转移，但在新的能源、原料和设备条件完全形成以前，现有高炉仍会生产大量钢材。如何降低这部分产能在剩余运行周期中的排放，已经成为2030年前无法绕开的工作。
BHP判断高炉优化和CCUS继续成为2030年前的主要技术路线，反映的正是这种时间上的考虑。钢铁脱碳最终需要新的炼铁工艺，未来十年的减排则无法脱离今天已经存在的钢厂。
📅 2026年8月17日 写于Duisburg
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