內(nèi)容提要

1.2012年的鋼鐵產(chǎn)量及經(jīng)營(yíng)概況

2.節(jié)能減排的氣基豎爐直接還原工藝是非高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展的主要方向

3.我國(guó)直接還原的發(fā)展面臨的資源、能源問(wèn)題

4.生產(chǎn)市場(chǎng)適銷(xiāo)產(chǎn)品是煤基轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)的方向

5.大型煤制氣工藝的經(jīng)濟(jì)性是目前我國(guó)直接還原新工藝成功的關(guān)鍵

6.結(jié)語(yǔ)

1 2012年的鋼鐵產(chǎn)量及經(jīng)營(yíng)概況

       國(guó)際鋼鐵協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)顯示，2012年全球粗鋼總產(chǎn)量為15.478億噸，中國(guó)為全球最大的生鐵生產(chǎn)國(guó)，2012年粗鋼產(chǎn)量7.16億噸，占全球鋼產(chǎn)量的46.3%。目前中國(guó)已建成粗鋼產(chǎn)能9.7億噸，另有在建項(xiàng)目產(chǎn)能約2200萬(wàn)噸，鋼鐵過(guò)剩產(chǎn)能高達(dá)2億多噸。

       2012年世界高爐生鐵產(chǎn)量達(dá)到11億噸，熔融還原煉鐵生鐵產(chǎn)量?jī)H250萬(wàn)噸，其中中國(guó)的生鐵產(chǎn)量為6.543億噸,占世界的比重59%，同比增長(zhǎng)了3.9%，但中國(guó)高爐生鐵的產(chǎn)能已達(dá)7.7億噸。2012年中國(guó)的鐵鋼比為0.91。

        2012年世界直接還原鐵(DRI/HBI)總產(chǎn)量約為5544萬(wàn)噸，約為世界生鐵產(chǎn)量的5.04%，比2011年降低了12.65%。2012年中國(guó)直接還原鐵(DRI/HBI)總產(chǎn)量約為80萬(wàn)噸,約占生鐵產(chǎn)量6.543億噸的1.2%，主要生產(chǎn)裝置為煤基轉(zhuǎn)底爐。

        我國(guó)鋼企在去年遭遇了新世紀(jì)以來(lái)最寒冷的冬天。在全球經(jīng)濟(jì)疲軟、鋼鐵出口銷(xiāo)量低迷的影響下，鋼材價(jià)格一路下滑，上游原材料方面由于國(guó)際礦山巨頭的壟斷，鐵礦石價(jià)格易漲難跌，因此導(dǎo)致大部分專(zhuān)注鋼鐵生產(chǎn)的鋼企業(yè)績(jī)慘淡，虧損連連。長(zhǎng)期虧損已經(jīng)成為多數(shù)鋼企面臨的無(wú)奈的經(jīng)營(yíng)結(jié)果，鋼鐵企業(yè)將不得不繼續(xù)面臨高產(chǎn)能、高成本、低效益的困難局面。工信部的數(shù)據(jù)顯示，去年重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)的銷(xiāo)售利潤(rùn)率只有0.04%，行業(yè)經(jīng)營(yíng)陷入困境。但非鋼產(chǎn)業(yè)彌補(bǔ)了一部分鋼鐵企業(yè)主業(yè)的虧損。2012年十大虧損上市公司中，鋼鐵類(lèi)企業(yè)占據(jù)了5席，虧損金額高達(dá)173億元。效益低下使鋼鐵企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新十分困難。

2 節(jié)能減排的氣基豎爐直接還原工藝是非高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展的主要方向

2.1非高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

       COREX目前世界上僅有COREX和FINEX兩種熔融還原煉鐵工藝實(shí)現(xiàn)了工業(yè)應(yīng)用。世界上目前有6套COREX熔融還原煉鐵生產(chǎn)裝置，其中印度兩套、南非和韓國(guó)各有一套年產(chǎn)65萬(wàn)噸鐵水的C 2000型COREX生產(chǎn)裝置。寶鋼2007年引進(jìn)了兩套大型COREX熔融還原煉鐵生產(chǎn)裝置，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)4年順行生產(chǎn)，對(duì)我國(guó)非高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展及人才培養(yǎng)、熔融還原生產(chǎn)和設(shè)備制造、維護(hù)經(jīng)驗(yàn)積累，起到了重大推動(dòng)作用。在投產(chǎn)運(yùn)行的4年中，寶鋼COREX 3000熔融還原煉鐵新工藝平均入爐焦比低于200kg/t，環(huán)境負(fù)荷較小，屬于清潔生產(chǎn)的煉鐵新工藝，受到上海市政府的重視，已在寶鋼實(shí)現(xiàn)單臺(tái)年產(chǎn)100萬(wàn)噸以上鐵水的工業(yè)生產(chǎn)，寶鋼股份公司做了大量消化、吸收、備件本地化等工作，對(duì)引進(jìn)投產(chǎn)的COREX 3000存在的技術(shù)缺陷作了一些局部改進(jìn)。（COREX 3000存在的主要技術(shù)缺陷包括原設(shè)計(jì)的大型豎爐中心沒(méi)有煤氣流，金屬化率長(zhǎng)期低于50%，后來(lái)修改設(shè)計(jì)，增加了向中心補(bǔ)充煤氣的AGD管，金屬化率才達(dá)到了70-90%；豎爐長(zhǎng)期達(dá)不到原設(shè)計(jì)的180t/h鐵水要求的產(chǎn)能(只能達(dá)到年均130t/h)；豎爐經(jīng)常發(fā)生局部過(guò)熱結(jié)塊，必須每半年停爐清空一次等。）

表1  寶鋼COREX－3000生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

       目前，COREX/FINEX的能耗和生產(chǎn)成本比高爐煉鐵工藝高，在我國(guó)大多數(shù)地區(qū)，熔融還原煉鐵的投資、生產(chǎn)成本及能耗均競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)技術(shù)、裝備十分成熟的高爐煉鐵工藝。

       由于未能與高爐流程互補(bǔ)，碼頭物流由上海港務(wù)局控制，上海地區(qū)的球團(tuán)礦到廠價(jià)格（約1200元/t）及塊煤的到廠價(jià)格（約1200元/t）高等因素使其持續(xù)虧損，寶鋼沒(méi)有通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新使其達(dá)到設(shè)計(jì)的150萬(wàn)t/年產(chǎn)能，迄今僅達(dá)到70%的設(shè)計(jì)產(chǎn)能（年產(chǎn)105萬(wàn)噸鐵水），能耗也比高爐稍高。目前已經(jīng)全部停產(chǎn)，一期COREX 3000正在按計(jì)劃拆遷到球團(tuán)礦價(jià)格（約800元/t）及塊煤的到廠價(jià)格（約200元/t）低的新疆八一鋼鐵廠，預(yù)計(jì)2014年建成投產(chǎn)。依靠國(guó)內(nèi)熔融還原煉鐵專(zhuān)家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，完全可以通過(guò)技改使COREX 3000達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能并大幅度減少預(yù)還原豎爐的粘結(jié)及清空作業(yè)。

        COREX 3000 與高爐煉鐵工藝比較表見(jiàn)表2、表3。
  
        總體上看，我國(guó)非高爐煉鐵技術(shù)鮮有重大的創(chuàng)新，在鋼鐵行業(yè)中屬于發(fā)展緩慢的，而且生產(chǎn)率落后于國(guó)際先進(jìn)水平的領(lǐng)域。與已生產(chǎn)幾百年的高爐煉鐵技術(shù)相比，非高爐煉鐵技術(shù)總體上還是處于開(kāi)發(fā)階段，我國(guó)要積極開(kāi)發(fā)、研究，不斷創(chuàng)新，將來(lái)會(huì)有廣闊的發(fā)展前景。

        據(jù)報(bào)道，韓國(guó)將投入56億美元，用于開(kāi)采和開(kāi)發(fā)海外礦業(yè)資源，滿足未來(lái)資源所需及降低對(duì)進(jìn)口的依賴(lài)程度，越南的礦石品位也比較低，按照普通的高爐生產(chǎn)，礦石的品位達(dá)不到高爐冶煉要求，但使用FINEX技術(shù)就能利用當(dāng)?shù)氐牡V石。浦項(xiàng)越南鋼鐵項(xiàng)目將分三個(gè)階段進(jìn)行，第一階段先上400萬(wàn)噸的規(guī)模，然后再搞第二階段，第二階段擴(kuò)大到800萬(wàn)噸，目標(biāo)達(dá)到1200萬(wàn)噸。

2.2直接還原鐵技術(shù)的發(fā)展

        直接還原鐵（DRI/HBI）是電爐冶煉純凈鋼高等級(jí)鋼的最佳廢鋼殘留元素的稀釋劑，是提高我國(guó)廢鋼鐵使用比例、降低鋼鐵產(chǎn)業(yè)CO2排放量必需的原料,發(fā)展直接還原鐵是我國(guó)鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,適應(yīng)日益提高的環(huán)境保護(hù)要求及提高鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量的重要途徑。目前，我國(guó)的鋼鐵蓄積量大約為60億噸。專(zhuān)家預(yù)測(cè)“十二五”期末我國(guó)的鋼鐵蓄積量的將達(dá)到90億噸，可以預(yù)見(jiàn)，不久以后我國(guó)鋼鐵工業(yè)使用廢鋼的比例將快速上升，對(duì)純凈的鐵源直接還原鐵的需求將會(huì)有爆發(fā)性增長(zhǎng)。 受到資源的制約,我國(guó)直接還原鐵產(chǎn)量不到全球直接還原鐵(DRI)產(chǎn)量的1.5%，中國(guó)的DRI產(chǎn)量不到高爐生鐵產(chǎn)量的千分之二。 2011年全世界大型豎爐直接還原法生產(chǎn)的DRI所占比例超過(guò)73%，而中國(guó)仍然為零。我國(guó)的回轉(zhuǎn)窯直接還原鐵生產(chǎn)技術(shù)缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)雖然已經(jīng)開(kāi)發(fā)建成了多座回收處理鋼鐵廠含鐵塵泥的轉(zhuǎn)底爐，轉(zhuǎn)底爐的產(chǎn)品金屬化率偏低、含（FeO）偏高，一般僅適合供給高爐和轉(zhuǎn)爐循環(huán)利用。還沒(méi)有形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、年產(chǎn)百萬(wàn)噸鐵以上的大型煤基非高爐煉鐵工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，也沒(méi)有形成有組織的非高爐煉鐵應(yīng)用技術(shù)研發(fā)基地或工業(yè)性示范工程。號(hào)稱(chēng)新千年的第3代先進(jìn)煉鐵工藝的日本神戶(hù)制鋼的ITMK3粒鐵轉(zhuǎn)底爐，從2004年在美國(guó)明尼蘇達(dá)州建設(shè)ITMK3粒鐵轉(zhuǎn)底爐示范裝置，原計(jì)劃第1號(hào)商業(yè)生產(chǎn)設(shè)備于2006年開(kāi)始生產(chǎn)，由于遇到1450℃環(huán)境下進(jìn)行的含碳球團(tuán)還原和渣鐵分離過(guò)程溫度很高，轉(zhuǎn)底爐耐材及鋪底料的問(wèn)題未解決好、粒鐵產(chǎn)品硫含量高、在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)生成粒狀固態(tài)生鐵需要的冷凝段過(guò)長(zhǎng)，使生產(chǎn)效率太低等工程化難題，至今未能商業(yè)化生產(chǎn)。計(jì)劃在Northshore Mining Co.公司建設(shè)的直徑50～60米、年產(chǎn)50萬(wàn)噸粒鐵的ITMK3轉(zhuǎn)底爐示范廠至今未見(jiàn)報(bào)道。其共同開(kāi)發(fā)的合作伙伴、北美最大的礦業(yè)公司克利夫蘭.克里夫斯(CLF)2012年已經(jīng)宣布退出了ITMK3粒鐵轉(zhuǎn)底爐合資項(xiàng)目。有的企業(yè)提出希望利用一些達(dá)不到高爐使用要求的低品質(zhì)難選含鐵有色冶金含鐵廢渣（火法煉銅渣、氧化鋁赤泥磁選物、硫酸渣等）生產(chǎn)含鐵量達(dá)95%以上的粒鐵，不僅會(huì)遇到上述工程問(wèn)題影響達(dá)產(chǎn)，也存在產(chǎn)品中硫磷等元素超標(biāo)等問(wèn)題，應(yīng)該提前開(kāi)展專(zhuān)題研究。

        與其它煉鐵工藝相比，氣基豎爐直接還原法的顯著優(yōu)點(diǎn)是單套設(shè)備產(chǎn)量大、不消耗焦煤，節(jié)能、環(huán)境友好、低能耗、低CO2排放，是直接還原無(wú)焦煉鐵技術(shù)的主流。是產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良的低碳綠色先進(jìn)煉鐵技術(shù)，應(yīng)該成為我國(guó)直接還原煉鐵技術(shù)的主要發(fā)展方向。在過(guò)去20年間，煤氣化技術(shù)取得極大發(fā)展，各類(lèi)型的煤氣化技術(shù)的生產(chǎn)裝置都在中國(guó)運(yùn)行。目前在南非saldahna有一套產(chǎn)能為DRI 80萬(wàn)t/a的MIDREX豎爐已經(jīng)生產(chǎn)了8年,它是世界上唯一利用COREX輸出的含CO達(dá)80%的煤合成氣生產(chǎn)直接還原鐵的豎爐。印度京達(dá)爾公司也在與達(dá)涅利公司合作,建設(shè)DRI 170萬(wàn)t/a煤制氣-MIDREX豎爐直接還原工程。建設(shè)大型豎爐直接還原與煤制氣無(wú)焦煉鐵聯(lián)合工藝，關(guān)鍵是煤制合成氣的成本能否大幅度降低，在非煉焦煤、天然氣和焦?fàn)t煤氣較便宜的地區(qū)和企業(yè)，均可采用此項(xiàng)技術(shù)。加壓煤制氣工藝是我國(guó)今后發(fā)展大型直接還原新工藝的基礎(chǔ)條件，采用現(xiàn)有成熟的煤氣化裝置和豎爐，應(yīng)用現(xiàn)有MIDREX、HYL-Ⅲ豎爐直接還原技術(shù),可將二者連接起來(lái),形成大型煤制合成氣生產(chǎn)直接還原鐵的聯(lián)合工藝。在新疆\內(nèi)蒙等缺乏焦煤而非焦煤資源豐富而且廉價(jià)的地區(qū)，大型煤制氣-豎爐海綿鐵聯(lián)合流程具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。由于缺乏天然氣和富礦資源，我國(guó)迄今尚沒(méi)有建設(shè)技術(shù)成熟、節(jié)能的大型氣基直接還原豎爐、粉礦直接還原工業(yè)生產(chǎn)等煉鐵前沿技術(shù)生產(chǎn)裝置，尚缺乏對(duì)成熟的大型氣基直接還原豎爐、粉礦直接還原等煉鐵生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，但是目前在內(nèi)蒙古和江蘇省都有企業(yè)在籌建煤制氣豎爐直接還原工程。

        中國(guó)目前的能源結(jié)構(gòu)適合發(fā)展以煤氣化為氣源的直接還原煉鐵工藝。采用最新一代的潔凈煤氣化技術(shù)的大型直接還原豎爐是最節(jié)能、污染排放最低、CO2排放最少、生產(chǎn)效率最高、能耗最低的大型化先進(jìn)煉鐵工藝，流程中避免了環(huán)境污染最嚴(yán)重的燒結(jié)和焦化工序，在能耗及排放方面煤制氣-豎爐直接還原聯(lián)合工藝與高爐流程相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)（見(jiàn)表2、表3）。是我國(guó)直接還原產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向。

        各種煉鐵工藝比較見(jiàn)表2、表3。
 

表2  各種非高爐煉鐵工藝比較表

表3 現(xiàn)有主要煉鐵方法的生產(chǎn)率指標(biāo)比較表

       非高爐煉鐵技術(shù)與已生產(chǎn)幾百年的高爐煉鐵技術(shù)相比，還處于發(fā)展階段，將來(lái)會(huì)有廣闊的發(fā)展前景，在能耗、環(huán)保、CO2排放量等方面均優(yōu)于高爐流程。我國(guó)要積極開(kāi)發(fā)、研究，不斷跟蹤國(guó)外技術(shù)的進(jìn)展。我國(guó)目前落后的隧道窯生產(chǎn)煉鋼直接還原鐵產(chǎn)品的能耗過(guò)高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，要逐步淘汰。我國(guó)煉鐵工藝技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)圍繞著節(jié)能降耗、高效生產(chǎn)、過(guò)程綠色化為中心，抓住高效節(jié)能減排的共性技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展研發(fā)、推廣應(yīng)用，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效、節(jié)能、低碳煉鐵新工藝、新裝備和新技術(shù)，使我國(guó)的煉鐵技術(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

       消化吸收引進(jìn)技術(shù)與自主開(kāi)發(fā)相結(jié)合，推進(jìn)非高爐煉鐵工藝產(chǎn)業(yè)化，關(guān)鍵技術(shù)成套技術(shù)裝備達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，形成一批產(chǎn)業(yè)化示范工程，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)入世界先進(jìn)行列，推動(dòng)低焦比煉鐵或無(wú)焦煉鐵生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展。

3 我國(guó)非高爐煉鐵發(fā)展面臨的能源、資源問(wèn)題

3.1我國(guó)非高爐煉鐵發(fā)展面臨的含鐵原料資源問(wèn)題

3.1.1使用低品質(zhì)難選礦煉鐵是直接還原鐵創(chuàng)新的方向之一

       去年以來(lái)，采用符合高爐煉鐵標(biāo)準(zhǔn)的精料生產(chǎn)的高爐煉鐵企業(yè)生產(chǎn)普遍面臨鐵礦石成本居高不下，產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格持續(xù)低迷，企業(yè)生產(chǎn)持續(xù)大量虧損的局面。此時(shí)，非高爐煉鐵要想走出困境，必須另辟蹊徑，在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)思路上創(chuàng)新。

       由于豎爐、轉(zhuǎn)底爐是在爐渣熔點(diǎn)以下的溫度還原，不消耗焦炭，不需像高爐或熔融還原煉鐵那種必須配加熔劑造渣，直接還原工藝產(chǎn)出的DRI產(chǎn)品可以通過(guò)磨礦磁選或重力選礦富集得到含鐵92%以上的鐵粉或壓塊鐵產(chǎn)品，也可以使用熔分技術(shù)獲得鐵水，因此鐵礦石的品位低一點(diǎn)對(duì)工藝能耗影響不大?；谶@種原理，一部分企業(yè)提出，除了不用焦炭，完全使用煤做燃料和還原劑外，非高爐煉鐵可以盡可能因地制宜、使用我國(guó)各地富產(chǎn)的廉價(jià)的品位較低、難以選礦富集的含鐵原料或鐵礦石資源煉鐵。這符合我國(guó)資源利用、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，作為高爐煉鐵工藝的補(bǔ)充，非高爐煉鐵工藝的使用范圍和市場(chǎng)生存能力也可得到提高。轉(zhuǎn)底爐不用焦炭、燒結(jié)礦，可以完全使用非煉焦煤，最大單爐鐵產(chǎn)能可以達(dá)到30萬(wàn)噸/年，是一種有良好發(fā)展前景的綠色、節(jié)能、低排放的煤基短流程直接還原工藝，可以直接處理傳統(tǒng)高爐煉鐵很難利用的各類(lèi)低品質(zhì)難選的含鐵資源（如含較高硅、鋁、鎂、鈦、堿金屬等氧化物，含鐵45-60%的難選難還原的鐵礦石，高爐無(wú)法使用的難選赤鐵礦、釩鈦磁鐵礦、菱鐵礦等。但是對(duì)DRI磨礦磁選富集得到含鐵量達(dá)95%以上的鐵粉及壓塊鐵，鐵的收得率達(dá)到90%以上的實(shí)用關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備還需要認(rèn)真開(kāi)展試驗(yàn)研制。目前許多單位正在開(kāi)展煤基轉(zhuǎn)底爐直接還原生產(chǎn)粒鐵新工藝的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)研究，預(yù)計(jì)很快就會(huì)有生產(chǎn)裝置建成投產(chǎn)。

3.1.2充分利用國(guó)內(nèi)鐵礦石資源，努力提高直接還原鐵產(chǎn)品的成本競(jìng)爭(zhēng)力

       我國(guó)鐵礦具有分布廣泛，資源相對(duì)集中，礦石品位偏低，貧礦多富礦少，復(fù)雜伴（共）生組分多等特點(diǎn)，礦產(chǎn)資源整體保障程度低，與我國(guó)鋼鐵工業(yè)高速增長(zhǎng)對(duì)金屬礦產(chǎn)資源需求持續(xù)大幅度增加不相適應(yīng)的現(xiàn)象短期內(nèi)不能得到緩解。

       在我國(guó)已查明的577億噸鐵礦石儲(chǔ)量中，經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量?jī)H為167億噸，可供開(kāi)采的、有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的鐵礦資源只有120多億噸，而且其中中小型礦多、貧礦多、難選礦多，氧化鐵礦占鐵礦總儲(chǔ)量的60%以上，全國(guó)鐵礦石保有儲(chǔ)量中需選貧礦占97.5%。真正能夠開(kāi)采的能直接入爐的富鐵礦石只有4.86億噸，占全國(guó)保有儲(chǔ)量的0.97%。需選貧礦石中，磁鐵礦石占48.8%，釩鈦磁鐵礦石占20.8%，赤鐵礦石占20.8%，混合礦石占3.5%，菱鐵礦石占3.7%，褐鐵礦石占2.4%。同時(shí)大部分入選鐵礦石中的脈石種類(lèi)多、礦物互嵌共生、嵌布粒度極細(xì)，屬于難磨、難選的鐵礦石，這在相當(dāng)程度上影響了這部分礦石的回收利用，由于礦石的復(fù)雜難選使得鐵精礦的加工成本極高，

        開(kāi)發(fā)直接利用難選鐵礦石資源的直接還原煉鐵工藝，可使可開(kāi)采、有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的鐵礦資源量增加近50億噸，相當(dāng)于將目前全國(guó)可開(kāi)采的、有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的120多億噸鐵礦資源量增加40%。低品位難選鐵礦石加工成本高一直是我國(guó)選礦界的難題，如果能通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，解決我國(guó)難選鐵礦石直接還原應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，不僅可以充分利用我國(guó)寶貴的礦產(chǎn)資源，獲取巨大的經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能減排，也將顯著提高我國(guó)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用的技術(shù)水平，提高鐵礦石資源利用范圍，使目前選礦技術(shù)水平下不能利用的資源變?yōu)榭衫玫馁Y源，盤(pán)活國(guó)內(nèi)儲(chǔ)量大、易開(kāi)采的低品質(zhì)難選的呆礦、死礦，因地制宜地提高廉價(jià)資源的利用率，減少對(duì)昂貴的國(guó)外優(yōu)質(zhì)含鐵原料資源的依賴(lài)。

       我國(guó)長(zhǎng)江流域賦存50億噸難以利用的鄂西寧鄉(xiāng)式鮞狀高磷赤鐵礦資源，由于鮞狀高磷赤鐵礦特殊的致密嵌套的礦相結(jié)構(gòu)，礦石中氧化鐵與磷灰石等礦相分布尺寸在10μm左右，導(dǎo)致該礦種中的金屬鐵與雜質(zhì)元素磷極難有效分離，致使該類(lèi)資源至今未能得到有效開(kāi)發(fā)利用。國(guó)內(nèi)科研院所一直在攻關(guān)研究試圖解決其關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，打通工藝流程，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，但由于現(xiàn)有冶煉工藝的鐵回收率不高、產(chǎn)品磷含量難以降低以及產(chǎn)品成本過(guò)高等問(wèn)題，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)有鋼鐵生產(chǎn)流程對(duì)成品中磷含量的限制要求，無(wú)法工業(yè)化實(shí)施。現(xiàn)有相對(duì)比較成熟的煤基直接還原方法（如轉(zhuǎn)底爐、回轉(zhuǎn)窯等），無(wú)論在生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)穩(wěn)定性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面，還是處理這種結(jié)構(gòu)特殊的鮞狀高磷赤鐵礦方面，還沒(méi)有工程上成功的案例。研發(fā)高磷鐵礦煤基豎爐直接還原、同時(shí)回收磷、鐵資源的工藝工程關(guān)鍵工藝及工程化技術(shù)，對(duì)鋼鐵行業(yè)技術(shù)進(jìn)步將有很大的推動(dòng)作用。積極探索、低成本煤制合成氣工藝與大型豎爐直接還原組合的無(wú)焦煉鐵生產(chǎn)設(shè)備及工程關(guān)鍵技術(shù)，將鮞狀高磷赤鐵礦豎爐直接還原研究成果工程化、產(chǎn)業(yè)化，對(duì)盤(pán)活呆滯的鄂西寧鄉(xiāng)式高磷鐵礦資源，變?yōu)橛行У氖袌?chǎng)效益，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)大量貧鐵難選赤鐵礦資源高效利用具有重要意義。

3.2我國(guó)直接還原的發(fā)展面臨的能源問(wèn)題

        2012年中國(guó)GDP總量為世界第二，但中國(guó)人均年GDP僅為6100美元，在全世界大約有193個(gè)國(guó)家中排名世界第84（印度為136名）位。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，中產(chǎn)階級(jí)日益壯大，能源的消費(fèi)量急劇增加，已由能源基本自給自足轉(zhuǎn)化為僅次于美國(guó)的世界第二大能源進(jìn)口國(guó)。

       2012年我國(guó)一次能源消費(fèi)總量達(dá)36.2億噸標(biāo)煤，占總體消費(fèi)能源結(jié)構(gòu)比重約為66.4%，世界煤炭消費(fèi)占一次能源消費(fèi)總量的比重不到30%，而中國(guó)的煤炭消費(fèi)占一次能源消費(fèi)總量的68%，給中國(guó)的大氣和環(huán)境帶來(lái)了極大的污染。 

       2012年全球天然氣消費(fèi)占比的平均水平為25%，印度為17%左右。而目前中國(guó)的天然氣消費(fèi)占消費(fèi)能源總量的比例僅為5.5%。而我國(guó)近幾年天然氣消費(fèi)每年都以15%左右的速度非常迅速地增長(zhǎng)，中國(guó)天然氣年需求量在2030年前將從目前的1500億立方米增加到6000多億立方米，中國(guó)將不得不依賴(lài)非常規(guī)供應(yīng)來(lái)解決，例如煤層氣、煤制氣、管道天然氣和液化天然氣。國(guó)家《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》提出，到2015年天然氣要占到一次能源消費(fèi)量的7.3%。因此，不僅我國(guó)直接還原的快速發(fā)展瓶頸問(wèn)題是能否有充足廉價(jià)的天然氣供應(yīng)，而且中國(guó)經(jīng)濟(jì)的突破口也應(yīng)該放在能源革命上，而能源革命的重點(diǎn)就是要加緊擴(kuò)大天然氣的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。

       中國(guó)油頁(yè)巖儲(chǔ)量豐富，含油率中上，估計(jì)全國(guó)油頁(yè)巖總儲(chǔ)量4800億噸，相當(dāng)于頁(yè)巖油資源476億噸，居世界第4位。主要分布在東部和中部地區(qū)的十五個(gè)省和自治區(qū)。其中，吉林省、廣東省、遼寧省合計(jì)占80%以上。

       頁(yè)巖氣是一種特殊的非常規(guī)天然氣，它是賦存于泥巖或頁(yè)巖中的天然氣貧礦，具有自生自?xún)?chǔ)、無(wú)汽水界面、大面積連續(xù)成藏、低孔、低滲等特征，一般無(wú)自然產(chǎn)能或低產(chǎn)，需要大型水力壓裂和水平井技術(shù)才能進(jìn)行經(jīng)濟(jì)開(kāi)采。與常規(guī)油氣相比，頁(yè)巖氣埋藏深度范圍從200米到3000米，大部分產(chǎn)氣頁(yè)巖分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，這使得頁(yè)巖氣井通過(guò)投入資金水力壓裂能夠長(zhǎng)期地以穩(wěn)定的速率產(chǎn)氣，頁(yè)巖氣具有開(kāi)采壽命長(zhǎng)和單井生產(chǎn)周期長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。美國(guó)能源情報(bào)署稱(chēng)，中國(guó)頁(yè)巖氣可采儲(chǔ)量高達(dá)36萬(wàn)億立方米，超過(guò)美國(guó)，規(guī)模居全球之首，占全球的20%；主要分布在松遼盆地、渤海灣盆地、湖北湖南的江漢盆地、四川盆地、黔北和柴達(dá)木盆地等地區(qū)，開(kāi)發(fā)利用前景無(wú)限光明。然而，坐擁巨大的油氣資源，2012年中國(guó)石油的對(duì)外依存度已超過(guò)60%，天然氣的對(duì)外依存度達(dá)29%。預(yù)計(jì)到2030年中國(guó)石油的對(duì)外依存度將超過(guò)80%，高于美國(guó)曾經(jīng)達(dá)到70%的最高水平，同時(shí)獲取能源的成本也在不斷提高，400多億立方米天然氣主要靠管道從西亞進(jìn)口，中國(guó)絕大部分石油進(jìn)口要靠油輪從中東、非洲和拉美產(chǎn)油國(guó)運(yùn)回，中國(guó)進(jìn)口的原油五分之四經(jīng)由美國(guó)海軍維持治安的馬六甲海峽運(yùn)輸。其中中東、非洲的政局不穩(wěn)可能引發(fā)的石油安全變數(shù)很大，南海及馬六甲海峽地區(qū)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，傳統(tǒng)能源供應(yīng)基地以及漫長(zhǎng)的運(yùn)輸線對(duì)中國(guó)的能源安全的影響也越來(lái)越大。有經(jīng)濟(jì)學(xué)家估計(jì)，如果按照目前的方式繼續(xù)下去，中國(guó)的能源供應(yīng)勢(shì)將面對(duì)巨大的挑戰(zhàn)，必然給經(jīng)濟(jì)、軍事和外交方面帶來(lái)巨大的壓力。不克服資源、能源、環(huán)境和安全挑戰(zhàn)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)就無(wú)法持續(xù)快速地發(fā)展。

        美國(guó)的頁(yè)巖氣資源儲(chǔ)量為13.65萬(wàn)億立方米，美國(guó)的頁(yè)巖氣技術(shù)世界領(lǐng)先，由于政策對(duì)路，美國(guó)頁(yè)巖氣的生產(chǎn)從2005年到2010年增長(zhǎng)了近6倍，從209億立方米增長(zhǎng)到1378億立方米，2000年美國(guó)頁(yè)巖氣在天然氣總產(chǎn)量中僅占1%，現(xiàn)在已提高到30%，預(yù)計(jì)2035年這一比例將進(jìn)一步上升至45%。得益于非常規(guī)天然氣尤其是頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)的突破，2009年美國(guó)以6240億立方米的產(chǎn)量首次超過(guò)俄羅斯（5277億立方米）成為世界第一天然氣生產(chǎn)國(guó)。產(chǎn)量地位的更替使美國(guó)天然氣消費(fèi)長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口的局面發(fā)生了逆轉(zhuǎn)，目前已基本上實(shí)現(xiàn)了自給自足，從此不必?fù)?dān)憂產(chǎn)氣國(guó)如歐佩克壟斷天然氣市場(chǎng)的威脅，美國(guó)天然氣在未來(lái)能源格局中可能扮演更重要的角色，如可對(duì)歐洲市場(chǎng)等輸出液化天然氣（LNG）。自2009年初至2010年3月，國(guó)際市場(chǎng)原油價(jià)格上漲了73%，美國(guó)天然氣的價(jià)格卻下降了15%。由于頁(yè)巖氣的開(kāi)采，美國(guó)天然氣的價(jià)格已經(jīng)不再跟隨原油價(jià)格上漲了。事實(shí)上，在較長(zhǎng)的時(shí)間范圍內(nèi)，美國(guó)天然氣價(jià)格下降幅度會(huì)更大，這促使美國(guó)天然氣市場(chǎng)價(jià)格世界最便宜，這種局面刺激了美國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。“頁(yè)巖氣革命”之后，美國(guó)的“能源獨(dú)立”不再是天方夜譚。美國(guó)不僅不再需要進(jìn)口液化天然氣，而且許多卡車(chē)用液化天然氣快速替代柴油，加之在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)中意外收獲的大量頁(yè)巖油，也使美國(guó)對(duì)中東石油的需求直線下降，2010年美國(guó)對(duì)中東地區(qū)石油依賴(lài)只有8000萬(wàn)噸。而替代8000萬(wàn)噸原油僅需要1000億立方米天然氣，從2008年到2010年三年的時(shí)間，美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量就凈增加了1000億立方米。也正是因?yàn)轫?yè)巖氣革命的成果，使美國(guó)有底氣義無(wú)反顧地撤出了曾犧牲數(shù)千美軍人生命和開(kāi)支了萬(wàn)億美元軍費(fèi)的伊拉克，并相繼準(zhǔn)備從阿富汗撤軍，同塔利班進(jìn)行和談，美國(guó)再也不留戀對(duì)石油資源的控制。隨著美國(guó)“能源獨(dú)立”格局的形成，華盛頓不再擔(dān)心這些地區(qū)的動(dòng)亂，將逐步松開(kāi)與這些產(chǎn)油國(guó)的軍事和政治關(guān)系，將戰(zhàn)略重點(diǎn)東移到太平洋西部“第一島鏈”來(lái)針對(duì)中國(guó)和俄羅斯。

       在國(guó)際燃料價(jià)格高企之際，每百萬(wàn)英熱單位（MBTU)天然氣的價(jià)格，美國(guó)僅為4.39美元(0.93元/m3）英國(guó)天然氣6.56美元(1.39元/m3），歐盟管道氣到岸價(jià)8.01美元(1.70元/m3），日本液化石油氣到岸價(jià)更高，為10.91美元(2.31元/m3），廉價(jià)天然氣也帶動(dòng)了美國(guó)電力成本和售價(jià)下降。促進(jìn)了美國(guó)制造業(yè)的復(fù)蘇。估計(jì)十年以?xún)?nèi)，美國(guó)就可能實(shí)現(xiàn)夢(mèng)寐以求的“能源獨(dú)立”理想；整個(gè)美國(guó)工業(yè)有可能在油氣頁(yè)巖資源的基礎(chǔ)上重建，因而大幅增加就業(yè)機(jī)會(huì)，顯著提升內(nèi)需消費(fèi)的活力以及實(shí)體經(jīng)濟(jì)的全球競(jìng)爭(zhēng)力，為美國(guó)經(jīng)濟(jì)重振雄風(fēng)提供至關(guān)重要的支撐力量。同時(shí)，頁(yè)巖油氣崛起已經(jīng)構(gòu)成對(duì)煤電、核電和經(jīng)濟(jì)性不佳的“新能源項(xiàng)目”的強(qiáng)勁挑戰(zhàn)，坐擁如此龐大的油氣資源和先進(jìn)的開(kāi)發(fā)技術(shù)，美國(guó)自然不必像歐洲人一樣將能源安全主要寄托在非常昂貴的“可再生能源”上。

        但是，與常規(guī)天然氣相比，頁(yè)巖氣的開(kāi)采具有一定難度。常規(guī)天然氣主要在砂巖儲(chǔ)層，砂巖顆粒之間有10%到20%的空隙，天然氣是游離狀態(tài)，打個(gè)孔到地下，氣就沿著井筒出來(lái)到地表了。頁(yè)巖的空隙一般僅1%到5%，甚至更小一些，光靠地下游離的氣體，含天然氣量非常少，要想把吸附狀態(tài)的氣也采出來(lái)，所以就要對(duì)頁(yè)巖實(shí)施壓裂，產(chǎn)生很多裂縫，裂縫把很多空隙聯(lián)通起來(lái)，里面的游離氣就跑出來(lái)了，隨著里面壓力降低，吸附氣跟著就出來(lái)了。對(duì)頁(yè)巖氣實(shí)施壓裂的水力壓裂技術(shù)是頁(yè)巖氣開(kāi)采最主要的技術(shù)之一，另外一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)是水平鉆井。水平鉆井能更好的利用儲(chǔ)層中的天然裂縫，井筒能夠穿越更多儲(chǔ)層，因此水平井的產(chǎn)氣量“是直井的2到3倍”。中國(guó)開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣面臨諸多風(fēng)險(xiǎn)，其中一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)是開(kāi)采成本較高。不僅因?yàn)槊绹?guó)頁(yè)巖氣儲(chǔ)藏的地質(zhì)條件優(yōu)于中國(guó)，而且中國(guó)的頁(yè)巖氣富集區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施還不完善，土地、公路、電力、供水的等“三通”就需要大量的前期投資，目前中國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)采成本可能是美國(guó)的3～5倍，盡管政府承諾補(bǔ)貼0.4元/m3，仍可能導(dǎo)致其沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力，這也可能是中國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)速度較慢的原因之一，而美國(guó)十年前的頁(yè)巖氣開(kāi)采成本也很高。頁(yè)巖氣開(kāi)采的成本應(yīng)該高于常規(guī)天然氣成本，由于常規(guī)天然氣的價(jià)格主要是資源租金構(gòu)成，開(kāi)采成本占的比例很低。而頁(yè)巖氣的開(kāi)采成本較大，但是由于頁(yè)巖氣資源租金較?。ㄒ?yàn)槠浞植几鼮閺V闊，稀缺性不高，資源租金自然不大），這導(dǎo)致頁(yè)巖氣總成本還是明顯低于天然氣的市場(chǎng)價(jià)格，這為頁(yè)巖氣大規(guī)模開(kāi)采局勢(shì)下的美國(guó)天然氣價(jià)格大幅度下降帶來(lái)可能。中國(guó)的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)基本具備，生產(chǎn)技術(shù)也已經(jīng)基本掌握。美國(guó)、加拿大鼓勵(lì)民間投資大量加入頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)成熟的商業(yè)化運(yùn)作模式和技術(shù)，值得中國(guó)借鑒和學(xué)習(xí)。

        美國(guó)鼓勵(lì)頁(yè)巖油氣的具體政策和政策效果，對(duì)中國(guó)今后的頁(yè)巖油氣資源開(kāi)發(fā)利用有重要的啟示。多年來(lái)，美國(guó)政府對(duì)非常規(guī)能源開(kāi)發(fā)實(shí)施了一系列鼓勵(lì)能源儲(chǔ)備、替代能源技術(shù)開(kāi)發(fā)和商業(yè)化等方面的信貸優(yōu)惠、稅收優(yōu)惠激勵(lì)和補(bǔ)貼政策。例如，這些稅收補(bǔ)貼源于1978年的《能源稅收法案》，后來(lái)在1980年的《原油暴利稅法》中得以擴(kuò)展。應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是美國(guó)的相關(guān)支持政策比較具體、具有可操作性。1980年的《原油暴利稅法》中“替代能源生產(chǎn)的稅收津貼”旨在鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)非常規(guī)能源的生產(chǎn)：從1980年至1992年鉆探的非常規(guī)天然氣可享受每油桶當(dāng)量3美元的稅收津貼，后續(xù)的立法將期限推遲了兩次，推遲了3年。取得了兩個(gè)方面的成就：第一，有效激勵(lì)了非常規(guī)氣井的鉆探。在1992年之前，美國(guó)78%的新增礦井用于開(kāi)發(fā)煤層氣、致密砂巖氣和頁(yè)巖油氣。第二，極大推動(dòng)了美國(guó)非常規(guī)天然氣，尤其是煤層氣的產(chǎn)量。政府還特別為阿拉斯加等天然氣管道的建設(shè)提供了激勵(lì)：聯(lián)邦政府提供貸款以保證管道建設(shè)，高容量天然氣處理裝置可享受15%的稅收津貼，高容量天然氣管道的折舊時(shí)間被規(guī)定為7年。政府的貸款擔(dān)保降低了管道建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)，有利于企業(yè)獲得貸款的同時(shí)，保障了合理的天然氣處理裝置價(jià)格。另外，還有其他方面的政策：第一，2006年投入運(yùn)營(yíng)用于生產(chǎn)非常規(guī)能源的油氣井，可在2006~2010年享受每噸標(biāo)準(zhǔn)油（或熱量等價(jià)）22.05美元的補(bǔ)貼；第二，1980~1992年勘探的氣井，其生產(chǎn)的非常規(guī)天然氣享受相同額度的補(bǔ)貼。此項(xiàng)政策使得美國(guó)非常規(guī)天然氣井勘探量大幅上升，天然氣儲(chǔ)量和產(chǎn)量也隨之大幅上升。

       1990年《稅收分配的綜合協(xié)調(diào)法案》和1992年《能源稅收法案》均擴(kuò)展了非常規(guī)能源的補(bǔ)貼范圍。美國(guó)聯(lián)邦能源管理委員會(huì)1992年取消了管道公司對(duì)天然氣購(gòu)銷(xiāo)市場(chǎng)的控制，規(guī)定管道公司只能從事輸送服務(wù)。天然氣供銷(xiāo)的市場(chǎng)化，使得非常規(guī)天然氣的供應(yīng)更加便捷，供應(yīng)成本大幅降低，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力更強(qiáng)。1997年《納稅人減負(fù)法案》中延續(xù)了替代能源的稅收補(bǔ)貼政策。2004年《美國(guó)能源法案》規(guī)定，10年內(nèi)政府每年投資4500萬(wàn)美元用于包括頁(yè)巖氣在內(nèi)的非常規(guī)天然氣研發(fā)。這些政策有效促進(jìn)了油氣頁(yè)巖領(lǐng)域涵蓋資源、地質(zhì)、環(huán)保、水供應(yīng)等各方面的關(guān)鍵技術(shù)的突破。

       在大力推進(jìn)油氣頁(yè)巖開(kāi)發(fā)的同時(shí)，美國(guó)聯(lián)邦政府以及州政府在環(huán)境保護(hù)方面出臺(tái)了一系列法律法規(guī)，這些措施涵蓋了開(kāi)發(fā)的全過(guò)程：從勘探、鉆井、生產(chǎn)、廢水處理，以至舊井遺棄與封存，嚴(yán)密、細(xì)致有效地保障了美國(guó)油氣頁(yè)巖發(fā)展過(guò)程中的環(huán)境保護(hù)。（林伯強(qiáng)：美國(guó)如何扶持頁(yè)巖油氣產(chǎn)業(yè)，科學(xué)時(shí)報(bào)    2011年08月01日）

        根據(jù)隨著頁(yè)巖氣“十二五”規(guī)劃，我國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)政策逐步明朗，這一非常規(guī)天然氣迅速升溫。根據(jù)《規(guī)劃》，到2015年，國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣產(chǎn)量將達(dá)65億立方米，2020年力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)600億~1000億立方米。而在《規(guī)劃》背后，我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的現(xiàn)狀卻并不能令人滿意,年鉆井?dāng)?shù)不到50口（美國(guó)6年頁(yè)巖氣鉆井8萬(wàn)-10萬(wàn)口），開(kāi)發(fā)企業(yè)只有5家，7個(gè)區(qū)塊無(wú)一監(jiān)管。我國(guó)頁(yè)巖氣資源勘探和開(kāi)發(fā)起步晚，國(guó)土資源部2005年才開(kāi)始前期調(diào)研，至今沒(méi)有對(duì)國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣資源潛力和有利區(qū)帶進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)和技術(shù)先導(dǎo)性試驗(yàn)。頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)與美國(guó)無(wú)法相比，另一方面地質(zhì)條件不同，能源壟斷模式不同。雖然2012年11月23日國(guó)土資源部日前發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)頁(yè)巖氣資源勘查開(kāi)采和監(jiān)督管理有關(guān)工作的通知》，鼓勵(lì)社會(huì)各類(lèi)投資主體依法進(jìn)入頁(yè)巖氣勘查開(kāi)采領(lǐng)域，并鼓勵(lì)開(kāi)展石油天然氣區(qū)塊內(nèi)的頁(yè)巖氣勘查開(kāi)采，但是這些政策還缺乏可操作性，還缺乏在環(huán)境、鉆井完整性、水和能源的管理、基礎(chǔ)設(shè)施和物流、利益相關(guān)方溝通以及許可證等方面的風(fēng)險(xiǎn)管理配套政策。中國(guó)將頁(yè)巖氣列為獨(dú)立礦種后，還需要進(jìn)一步完善資源管理機(jī)制，因?yàn)楝F(xiàn)狀是中國(guó)80%頁(yè)巖氣資源分布在目前處于壟斷地位的國(guó)有企業(yè)已登記的油氣區(qū)塊內(nèi)的，《通知》鼓勵(lì)國(guó)有石油公司先勘查開(kāi)采其區(qū)塊內(nèi)的頁(yè)巖氣；國(guó)有石油公司不勘查開(kāi)采的，在不影響石油、天然氣勘查的前提下，才另行向其他投資主體出讓頁(yè)巖氣探礦權(quán)；石油、天然氣勘查投入不足，前景不明朗但具備頁(yè)巖氣資源潛力的區(qū)塊，依法要求礦業(yè)權(quán)人退出區(qū)塊，設(shè)置頁(yè)巖氣探礦權(quán)。

        當(dāng)前，中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨資源和環(huán)境的雙重掣肘，對(duì)石油天然氣等能源的對(duì)外依存度不斷提高。雖然中國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)仍處在探索起步階段，但其作為富有潛力的新興能源肩負(fù)著來(lái)自官方和民間的期待。在這場(chǎng)技術(shù)突破過(guò)程中，政府的扶持促使頁(yè)巖氣開(kāi)采領(lǐng)域長(zhǎng)期保持了適度的規(guī)模，為技術(shù)突破奠定基礎(chǔ)。門(mén)檻較低的進(jìn)入頁(yè)巖氣開(kāi)采的投資開(kāi)放體制，是關(guān)鍵因素，讓民營(yíng)的中小公司及民間資本可以輕松進(jìn)入頁(yè)巖氣開(kāi)采領(lǐng)域?qū)ρ杆贁U(kuò)大頁(yè)巖氣開(kāi)采規(guī)模十分重要。我們應(yīng)該了解，那些擁有的巨大壟斷實(shí)力、較高技術(shù)的大型油氣公司，是沒(méi)有興趣搞投資大、風(fēng)險(xiǎn)高的頁(yè)巖氣的。他們的主要興趣放在天然氣價(jià)格形成機(jī)制的改革上，希望通過(guò)不斷提高天然氣價(jià)格來(lái)帶動(dòng)投資；更主要的是，他們內(nèi)心是不希望民間資金大量投入搞頁(yè)巖氣的，如果頁(yè)巖氣開(kāi)采搞好了，對(duì)大型油氣公司的好處不多，缺點(diǎn)卻不少，比如會(huì)天然氣多了會(huì)導(dǎo)致它們常規(guī)天然氣降價(jià)。所以這必須由政府出臺(tái)政策扶持民營(yíng)企業(yè)新人和民間資本進(jìn)入頁(yè)巖氣開(kāi)采領(lǐng)域，打破目前的寡頭壟斷局面，例如，規(guī)定開(kāi)采頁(yè)巖氣井的公司占股超過(guò)30%就不能享受頭5年減免稅收及產(chǎn)品補(bǔ)貼等優(yōu)惠政策等，才能讓大型油氣公司被迫跟隨頁(yè)巖氣爆發(fā)性的發(fā)展與民間資本合作。等頁(yè)巖氣開(kāi)采成熟以后，大型油氣公司可以通過(guò)購(gòu)并這些中小頁(yè)巖氣開(kāi)采公司，再進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。目前中國(guó)參與頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的公司還主要局限于中石油、中石化及地方的幾大國(guó)有壟斷企業(yè)，由于還存在技術(shù)、政策、體制等一系列限制，其他有能力和希望進(jìn)入的民營(yíng)資本幾乎無(wú)法涉足，這在很大程度上縮小了技術(shù)投入和發(fā)展的空間，也無(wú)形中拉長(zhǎng)了我國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)能增長(zhǎng)的時(shí)間?？梢灶A(yù)言，當(dāng)民營(yíng)企業(yè)和民間資本占據(jù)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)市場(chǎng)一半以上，年打頁(yè)巖氣井達(dá)到5000口時(shí)，中國(guó)的頁(yè)巖氣產(chǎn)量就會(huì)出現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)。

        國(guó)際社會(huì)普遍認(rèn)為，作為引領(lǐng)美國(guó)能源革命的關(guān)鍵因素，頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)是全球能源領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，對(duì)世界能源供應(yīng)格局將產(chǎn)生重大影響。2013年1月，EIA在能源展望報(bào)告中再次樂(lè)觀預(yù)測(cè)，到2021年，美國(guó)的天然氣的產(chǎn)量將超過(guò)消費(fèi)量，同時(shí)還將成為天然氣凈出口國(guó)。雖然中國(guó)的頁(yè)巖氣儲(chǔ)量巨大，但尚未對(duì)其進(jìn)行商業(yè)化開(kāi)發(fā)。中國(guó)近期發(fā)布的規(guī)劃目標(biāo)是，到2015年中國(guó)頁(yè)巖氣年產(chǎn)量要從零達(dá)到65億立方米，希望到2020年把產(chǎn)量進(jìn)一步提高至600億-1,000億立方米，到2020年，天然氣占國(guó)內(nèi)能源消費(fèi)的比重將從2012年的5.5%提高至10%，從而減少對(duì)煤炭能源的依賴(lài)。
我國(guó)節(jié)能減排先進(jìn)直接還原工藝的大發(fā)展，期待著中國(guó)天然氣供應(yīng)出現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)。

4 生產(chǎn)市場(chǎng)適銷(xiāo)產(chǎn)品是煤基轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)的方向

       轉(zhuǎn)底爐具有原燃料適應(yīng)性廣的優(yōu)點(diǎn)：可以使用低等級(jí)燃料煤，廉價(jià)的低品質(zhì)難選礦、多金屬?gòu)?fù)合礦（含釩鈦海砂）、貧鎳紅土礦、有色金屬冶煉含鐵廢渣、鋼鐵廠含鐵塵泥等。因此，轉(zhuǎn)底爐具有生產(chǎn)成本低，能耗低，環(huán)境負(fù)荷低的優(yōu)勢(shì)。但是也存在產(chǎn)品金屬化率較低（一般為70%左右）、產(chǎn)品含殘留有害元素略高（S、P、As、Cu等）、容易再氧化等問(wèn)題，一般用于鋼鐵廠內(nèi)部配料循環(huán)使用問(wèn)題不大，但是這種中間產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)就會(huì)面臨鋼鐵原料標(biāo)準(zhǔn)的限制。

       為了適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，必須將煤基轉(zhuǎn)底爐直接還原煉鐵工藝的產(chǎn)品變成市場(chǎng)適銷(xiāo)對(duì)路的產(chǎn)品作為技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)的方向。例如，研究將直接還原鐵細(xì)磨分選后壓制成含鐵92%以上的鐵粉壓塊，代替廢鋼使用，或研制使用廉價(jià)能源（動(dòng)力煤或低熱值煤氣）和回收余熱產(chǎn)生的高溫助燃風(fēng)運(yùn)行的的快速熔分設(shè)備，將直接還原鐵熔化、渣鐵分離、脫出有害元素再鑄錠銷(xiāo)售（或用于煉鋼），或者研究一種物理方法，將共生礦還原的轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)品分離得到含50-70%TiO2的富鈦渣和鐵兩種市場(chǎng)適銷(xiāo)產(chǎn)品。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，改進(jìn)工藝設(shè)備，提高轉(zhuǎn)底爐參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)直接盈利的能力。使轉(zhuǎn)底爐由生產(chǎn)中間產(chǎn)品轉(zhuǎn)型為市場(chǎng)需要的適銷(xiāo)產(chǎn)品。

5 大型煤制氣工藝的經(jīng)濟(jì)性是當(dāng)前我國(guó)直接還原新工藝成功的關(guān)鍵

        建設(shè)50-200萬(wàn)噸DRI/年的豎爐直接還原鐵示范性生產(chǎn)線，除了充分利用當(dāng)?shù)乜衫玫慕範(fàn)t煤氣、煤層氣、藍(lán)碳煤氣以外，煤制氣工藝的選擇是我國(guó)今后發(fā)展大型豎爐直接還原工藝的基礎(chǔ)和條件，也是煤基多聯(lián)產(chǎn)、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）等工藝過(guò)程的共性技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)。過(guò)去20年間煤氣化技術(shù)在中國(guó)取得極大發(fā)展，但是目前已經(jīng)過(guò)大規(guī)模商業(yè)運(yùn)行驗(yàn)證的殼牌氣流床、德士古水煤漿、魯奇移動(dòng)床煤氣化工藝設(shè)備的投資均很高。因此，與煤化工專(zhuān)業(yè)部門(mén)合作，進(jìn)一步提高大型煤制氣裝備的國(guó)產(chǎn)化率，降低大型煤氣化的設(shè)備及工程投資，降低直接還原鐵產(chǎn)品的投資折舊成本，提高大型直接還原鐵生產(chǎn)裝置的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力是亟待解決的課題。最近，改進(jìn)后在國(guó)內(nèi)剛剛恢復(fù)應(yīng)用的U-GAS流化床煤氣化工藝推廣應(yīng)用發(fā)展的勢(shì)頭很快，據(jù)介紹其投資較低、可以使用褐煤、高硫、高灰等廉價(jià)劣質(zhì)煤制氣、作業(yè)率高，無(wú)污水產(chǎn)生，每天氣化煤能力為300t-3000t，值得重點(diǎn)關(guān)注。（棗莊U-GAS項(xiàng)目包括1000m3/h空分400t.d煤氣化能力投資約3.2億元，氣化爐溫度930℃，煤氣含4%甲烷，40%H2,28%CO)。我們應(yīng)將消化吸收引進(jìn)技術(shù)與自主研發(fā)相結(jié)合，推進(jìn)煤制氣豎爐直接還原煉鐵工藝產(chǎn)業(yè)化，關(guān)鍵成套技術(shù)裝備的運(yùn)行率達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，形成一批具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)化示范工程。

6 結(jié)語(yǔ)

        2012年中國(guó)高爐生鐵的產(chǎn)能已達(dá)7.7億噸，但以煤基轉(zhuǎn)底爐為主的中國(guó)直接還原鐵總產(chǎn)量?jī)H80萬(wàn)噸,僅占生鐵產(chǎn)量6.543億噸的1.2%。我國(guó)的鋼鐵蓄積量已經(jīng)達(dá)到60億噸，專(zhuān)家預(yù)測(cè)“十二五”期末我國(guó)的鋼鐵蓄積量的將達(dá)到90億噸，由于優(yōu)質(zhì)鐵礦石的價(jià)格居高不下，可以預(yù)期不久以后我國(guó)鋼鐵工業(yè)使用廢鋼的比例將快速上升，對(duì)純凈的鐵源直接還原鐵的需求將會(huì)有一次爆發(fā)性增長(zhǎng)。
與其它煉鐵工藝相比，豎爐直接還原法大型氣基直接還原豎爐是最節(jié)能、CO2排放最少、污染物排放最低、生產(chǎn)效率最高、能耗最低的先進(jìn)煉鐵工藝，是直接還原無(wú)焦煉鐵技術(shù)的主流，是產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良的低碳綠色先進(jìn)煉鐵技術(shù)，應(yīng)該成為我國(guó)直接還原煉鐵技術(shù)的主要發(fā)展方向。我國(guó)節(jié)能減排先進(jìn)直接還原工藝的大發(fā)展，期待著天然氣供應(yīng)爐出現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)。

        我國(guó)直接還原的發(fā)展面臨嚴(yán)峻的的能源、資源限制問(wèn)題，但是我國(guó)有豐富的頁(yè)巖氣儲(chǔ)藏，有大量未充分利用的低品位難選鐵礦資源，開(kāi)發(fā)研究直接還原的資源、能源利用方向的潛力很大。直接生產(chǎn)市場(chǎng)適銷(xiāo)產(chǎn)品是煤基轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)的方向。

        大型煤制氣工藝的經(jīng)濟(jì)性是目前我國(guó)直接還原新工藝發(fā)展成功的關(guān)鍵，進(jìn)一步提高大型煤制氣裝備的國(guó)產(chǎn)化率，降低大型煤氣化的設(shè)備及工程投資，努力降低直接還原鐵產(chǎn)品的投資折舊成本，提高直接還原鐵的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力是亟待解決的問(wèn)題。