Lò luyện điện của FMG ra mẻ gang lỏng đầu tiên, nhưng việc bỏ qua DRI-EAF bằng quặng cấp trung bình-thấp vẫn cần được kiểm chứng [Phân tích SMM]

Vào giữa tháng 8, Fortescue công bố dự án kim loại xanh tại mỏ Christmas Creek ở vùng Pilbara, Tây Úc đã sản xuất mẻ gang nóng đầu tiên, đánh dấu lần vận hành thành công đầu tiên của quy trình nấu chảy điện của dự án. Thành tựu này đã khép kín toàn bộ lộ trình kỹ thuật từ sắt hoàn nguyên trực tiếp (DRI) đến nấu luyện sắt trong lò điện.

Dự án được phê duyệt vào tháng 11 năm 2023, với tổng vốn đầu tư khoảng 50 triệu USD. Theo kế hoạch ban đầu, dự án sẽ bắt đầu sản xuất vào năm 2025, với công suất thiết kế hơn 1.500 tấn sắt xanh mỗi năm. Quy trình do Metso cung cấp, gồm hai phần: thiết bị hoàn nguyên trực tiếp tầng sôi nền hydro Circored và lò nấu chảy điện DRI. Thiết bị trước có thể sử dụng 100% hydro xanh và có thể xử lý trực tiếp quặng mịn Pilbara mà không cần tạo viên; thiết bị sau sử dụng DRI làm nguyên liệu, thay thế lò cao để nấu luyện. Thiết bị Metso đầu tiên bắt đầu được lắp đặt vào tháng 9 năm 2025. Cơ sở hydro xanh tại chỗ được đưa vào vận hành năm 2024, với hai máy điện phân 700 kW sản xuất khoảng 530 kg hydro mỗi ngày.

Giám đốc điều hành Fortescue Dino Otranto cho biết chưa có doanh nghiệp nào giải quyết được bài toán sản xuất kim loại xanh từ quặng Pilbara ở quy mô thương mại. Giai đoạn này chứng minh quy trình có thể sản xuất gang nóng, nhưng liệu nó có thể vận hành ổn định với loại quặng Pilbara mục tiêu hay không vẫn cần được xác minh thêm. Dựa trên thông tin được công bố đến nay, lò nấu chảy điện đã có thể sản xuất gang nóng, nhưng công ty vẫn chưa cung cấp dữ liệu về việc toàn bộ quy trình từ hoàn nguyên Circored đến nấu luyện trong lò điện có thể chạy liên tục với quặng mịn Pilbara hay không. Vấn đề nguyên liệu quặng mịn có hàm lượng tạp chất cao vẫn đang trong giai đoạn xác minh.

Vì sao quặng Pilbara khó đưa vào lộ trình DRI-EAF

Lộ trình DRI-EAF thông thường có yêu cầu nghiêm ngặt về nguyên liệu. Lộ trình DRI-EAF chỉ có thể sử dụng nguyên liệu cấp hoàn nguyên (DR-grade) với hàm lượng sắt trên 66% và tổng SiO₂ và Al₂O₃ dưới 3,5%, trong khi quặng Pilbara chủ yếu là hematit và goethit, thường không đáp ứng ngưỡng này. Theo báo cáo tóm tắt của IEEFA từ tháng 6 năm 2026, nguyên nhân là do giai đoạn hoàn nguyên trực tiếp không thể loại bỏ tạp chất, và môi trường oxy hóa của lò hồ quang điện hạn chế khả năng hoàn nguyên và loại bỏ tạp chất. Một báo cáo tháng 3 của IEEFA cho thấy nguyên liệu cấp DR chiếm tỷ trọng rất nhỏ trong nguồn cung quặng sắt toàn cầu. Trích dẫn dự báo của Midrex, báo cáo nêu rõ mức thiếu hụt nguyên liệu cấp DR có thể lên tới 16,4 triệu tấn/năm vào năm 2034.

Lò luyện điện (ESF) được thiết kế để giải quyết chính xác vấn đề này. ESF có thể xử lý nguyên liệu có hàm lượng tạp chất cao, hoàn tất quá trình tách xỉ-sắt trong quá trình luyện để sản xuất kim loại nóng gần giống gang, sau đó được đưa đến lò chuyển để luyện thép. Do đó, tên tuyến chính xác phù hợp với quặng Pilbara phải là DRI-ESF-lò chuyển. Tuyến này bảo toàn tài sản lò chuyển hiện có của các nhà máy thép và thuận lợi hơn cho các nhà máy thép chủ yếu sử dụng tuyến tích hợp.

Về tiềm năng giảm phát thải, theo thống kê mới nhất của Worldsteel, năm 2024, lượng phát thải carbon trên mỗi tấn thép theo tuyến BF-BOF là 2,34 tấn, trong khi DRI-EAF phát thải 1,47 tấn, thấp hơn khoảng 37% so với tuyến trước. Tuyến phế liệu-EAF phát thải 0,69 tấn, và mức trung bình gia quyền toàn cầu là 1,92 tấn. Cần lưu ý rằng con số 1,47 tấn phản ánh lượng phát thải thực tế từ công suất hoàn nguyên trực tiếp hiện có và không đại diện cho mức của DRI dùng hydro; cũng chưa có thống kê phát thải thống nhất toàn ngành cho tuyến DRI-ESF-BOF.

Lò luyện điện (ESF) đảm nhận quặng cấp thấp và trung bình, trong khi quá trình chuyển đổi từ khí tự nhiên sang hydro nhìn chung chậm lại.

Trong ba năm qua, ba dự án ESF liên quan trực tiếp đến quặng Pilbara đã được khởi động hoặc bước vào giai đoạn lập kế hoạch: ngoài Christmas Creek của Fortescue, hai dự án còn lại là NeoSmelt của Australia và POSCO HyREX của Hàn Quốc. NeoSmelt, bao gồm BlueScope, BHP, Rio Tinto, Mitsui và Woodside, có kế hoạch xây dựng một nhà máy thí điểm ESF tại Kwinana với sản lượng hàng năm 30.000-40.000 tấn kim loại nóng, ban đầu sử dụng khí tự nhiên để hoàn nguyên và chuyển sang hydro sau khi vận hành; liên minh này cho biết vào tháng 4 rằng việc vận hành dự án đã bị hoãn từ năm 2028 sang năm 2029, với quyết định đầu tư cuối cùng dự kiến được đưa ra vào cuối năm 2026. Quy trình HyREX của POSCO cũng sử dụng hoàn nguyên hydro tầng sôi cộng với ESF, có thể trực tiếp sử dụng quặng mịn, và nhà máy trình diễn công suất 300.000 tấn của họ đặt mục tiêu vận hành vào năm 2028; BHP đã ký biên bản ghi nhớ với POSCO vào tháng 11 năm 2025 để thử nghiệm quặng Pilbara tại nhà máy trình diễn.

Về quy mô, hai dự án của China Baowu và HBIS đều đạt mức triệu tấn. Theo China Baowu, dây chuyền sản xuất thép gần như không phát thải carbon tại Trạm Giang đã được kết nối toàn bộ vào tháng 12 năm 2025, sử dụng công nghệ khử hydro - nấu luyện điện, giảm 50%-80% lượng khí thải carbon so với quy trình thông thường; tuy nhiên, Baowu chưa công khai xác nhận nguồn cung hydro xanh tiếp theo. Dự án trình diễn luyện kim hydro Trương Tuyên của HBIS với công suất hàng năm 1,2 triệu tấn sử dụng khí lò cốc giàu hydro làm nguồn khí ban đầu, và hệ thống lò trục đã dự phòng chức năng chuyển đổi sang hydro xanh.

Tại châu Âu, ArcelorMittal, thyssenkrupp, Salzgitter và Stegra đã lần lượt điều chỉnh các dự án dựa trên hydro về khả năng cung cấp hydro hoặc tiến độ vận hành. ArcelorMittal đã từ bỏ việc cải tạo dựa trên hydro tại các nhà máy Bremen và Eisenhüttenstadt ở Đức vào tháng 6 năm 2025, sau khi đã nhận 1,3 tỷ euro trợ cấp, công ty cho biết ngay cả kế hoạch chuyển đổi DRI bằng khí tự nhiên cũng không có tính cạnh tranh. Khoảng hai phần ba trong số khoảng 3 tỷ euro tài trợ cho dự án DRI Duisburg của thyssenkrupp đến từ chính phủ liên bang và bang North Rhine-Westphalia, với các điều khoản tài trợ ban đầu gắn với việc sử dụng hydro; vào tháng 8, EU đã phê duyệt thay đổi quy tắc tài trợ, cho phép dự án ban đầu vận hành không cần hydro, trong khi quyết định tài trợ cụ thể vẫn chờ chính phủ Đức điều chỉnh. Giai đoạn 1 của SALCOS thuộc Salzgitter vẫn đang tiến hành để vận hành vào năm 2027, trong khi quyết định đầu tư cho Giai đoạn 2 và 3 đã bị hoãn sang năm 2028–2029. Stegra đã đạt được thỏa thuận nguyên tắc về khoản tài trợ 1,4 tỷ euro vào tháng 4 và hoàn tất vào tháng 6, nhưng thời điểm vận hành dự kiến ban đầu là đầu năm 2027 vẫn đang được xem xét, và công ty trước đó cho biết sẽ cập nhật lịch trình vào mùa thu.

Ý nghĩa đối với ngành và các dự án trọng điểm cần theo dõi

Trở lại với thị trường quặng sắt, công suất thí điểm 1.500 tấn mỗi năm của Christmas Creek sẽ không ảnh hưởng đến cung cầu trong ngắn hạn; giá trị của nó nằm ở việc xác nhận công nghệ. Từ góc độ cấu trúc dài hạn, nếu lộ trình lò nấu luyện điện chứng minh được tính khả thi ở quy mô thương mại, một phần nhu cầu luyện sắt ít carbon vốn đòi hỏi nguyên liệu cấp DR có thể được đáp ứng bằng quặng cấp trung bình đến thấp từ Pilbara, giảm bớt hạn chế khan hiếm đối với nguyên liệu cấp cao. Nếu hiệu suất vận hành chỉ sử dụng nguyên liệu thô Pilbara không lý tưởng, sự phụ thuộc của luyện kim carbon thấp vào tài nguyên cấp DR sẽ tiếp tục, tạo hỗ trợ mạnh hơn cho phí cấu trúc của quặng cấp cao. Tuy nhiên, trong bối cảnh hiện tại, chênh lệch giá theo cấp vẫn thường do lợi nhuận của các nhà máy thép Trung Quốc và cấu trúc phối trộn quặng chi phối, trong khi nhu cầu luyện kim carbon thấp là biến số dài hạn với tác động hạn chế đến giá ngắn hạn.

Các giai đoạn đáng theo dõi trong thời gian tới được trình bày trong bảng dưới đây.