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加拿大生物质炼铁技术前瞻

本文运用碳生命周期理论对未来生物质炼铁工艺进行评价。预测工业规模生物质炼

铁工艺中可能遇到的各种困难与问题，并找出相应的解决办法。利用生物碳代替化石碳

炼铁可使CO总排放比传统高炉降低96%。相信不久的将来，生物质炼铁技术将会投入

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工业生产。

用生物碳代替化石碳炼铁是减少CO排放的有效方法之一。加拿大生物碳资源储量

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十分丰富，所以，相关部门正在开展生物碳炼铁工艺研究并取得了一些可喜成果。完成

了用碳生命周期对生物碳炼铁工艺前景评价和技术路线的可行性研究；完成了加拿大工

业规模生物质炼铁所需生物碳资源的客观形势分析以及路边林业残余生物碳的收集、加

工与运输方案确定和生物质炼铁的CO排放计算。结果显示，生物质炼铁的CO排放仅

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为62.8kg/t铁水，比高炉焦炭炼铁的CO2排放1552kg/t铁水减少了96%。研究指出，生

物质炼铁减少CO排放的关键是必须保证炼铁生物碳来源于可再生资源，以实现CO

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排放与生物生长过程中吸收的平衡，使温室气体（GHG）排放成为所谓的中性。可以肯

定，生物质炼铁一定会成为现实，投入工业化生产，一定能大幅度降低钢铁工业的GHG

排放。

1基本情况

作为温室气体排放的主要工业部门之一的加拿大钢铁工业，最近若干年已连续不

断，且大幅度地减少了能源消耗和CO排放。与1990年相比，到2008年止，加拿大钢

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铁工业的能耗和GHG排放已分别降低了24%和17%。每吨造船钢的GHG排放已降低

了30%。为了进一步降低GHG排放，加拿大碳化研究协会CCRA已与CanmetENERGY

联合开展了生物碳在钢铁工业中的应用研究。

生物碳涉及到近期生长的生物材料碳源。与其他化石碳一样，燃烧生物碳也要排放

CO。然而，燃烧可再生资源生物质释放的CO可被生长中的再生资源吸收，达到吸收

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与排放平衡。因为天然碳持续周期比化石燃料的碳周期短，认为可再生生物碳源燃烧时

排放的CO不增加大气中的GHG浓度而将其称之所谓的中性。

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由此可见，高炉使用生物碳炼铁的优势是提供给铁矿石还原和熔化的生物碳不但对

生产工艺无负面影响，排放的CO不增加大气中的GHG浓度，还可在保证高炉的高生

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产率的前提下大幅度降低CO排放和节约不可再生的化石能源。

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调查证明，加拿大生物资源非常丰富。森林面积约占国土面积的45%，相应的森林

面积约为417.6百万公顷，从大西洋海岸到太平洋海岸和北极圈。其中超过造林面积的

一半约234.5百万公顷是茂密的森林。每年可收获约100万公顷，仅占富饶森林面积的

0.4%。理论上讲可以通过工业生产过程中留余在路边的残余生物碳，如收割原木的切头

切尾用于生物质炼铁。

已有两方面的研究成果可用于传统炼铁工业，并在不久的将来投入工业生产。第一，

可用生物碳部分代替混合煤用于炼焦；第二，生物碳可作为辅助燃料直接喷进高炉炉缸。

根据预测，以上两种方法用于传统炼铁可降低CO