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     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)量僅250萬噸，直接還原鐵(DRI/HBI)總產(chǎn)量約為5544萬噸，約為世界生鐵產(chǎn)量的5.04%，比2011年降低了12.65%。2012年我國直接還原鐵(DRI/HBI)總產(chǎn)量約為80萬噸，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。效益低下使得鋼鐵企業(yè)進(jìn)一步增加投入開展技術(shù)創(chuàng)新的困難加大。在成本壓力和市場壓力凸顯的當(dāng)下，我國非高爐煉鐵發(fā)展也陷入困境。

　　非高爐煉鐵成本高、能源緊缺

　　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。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)。在投產(chǎn)運(yùn)行的4年中，寶鋼COREX3000熔融還原煉鐵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，寶鋼也對(duì)引進(jìn)投產(chǎn)的COREX3000存在的技術(shù)缺陷作了一些局部改進(jìn)。

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

　　總體上看，我國非高爐煉鐵技術(shù)鮮有類似韓國浦項(xiàng)FINEX那樣達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用的重大創(chuàng)新，在鋼鐵行業(yè)中屬于發(fā)展緩慢且生產(chǎn)率落后于國際先進(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)總體上還處于開發(fā)階段，目前還面臨著成本高、能源緊張的不利局面，如何克服當(dāng)前困難，找到適應(yīng)現(xiàn)實(shí)的科學(xué)發(fā)展之路有待進(jìn)一步研究。

　　氣基豎爐直接還原具有一定優(yōu)勢

　　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，是提高我國廢鋼鐵使用比例、降低鋼鐵產(chǎn)業(yè)能耗及CO2排放量的重要原料。發(fā)展直接還原鐵是我國鋼鐵工業(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)量的一條重要途徑。目前，我國的鋼鐵蓄積量大約為60億噸。專家預(yù)測，“十二五”期末我國的鋼鐵蓄積量將達(dá)到90億噸。這意味著我國鋼鐵工業(yè)使用廢鋼的比例或?qū)⒃谖磥砜焖偕仙?，?duì)直接還原鐵的需求或?qū)⒂斜l(fā)性增長。

　　與其他煉鐵工藝相比，氣基豎爐直接還原法的優(yōu)點(diǎn)是單套設(shè)備產(chǎn)量大、不消耗焦煤，低能耗、低CO2排放，是直接還原無焦煉鐵技術(shù)的一項(xiàng)主流技術(shù)。在過去20年間，煤氣化技術(shù)獲得較大發(fā)展，各類型煤氣化技術(shù)的生產(chǎn)裝置在我國都有運(yùn)行。建設(shè)大型豎爐直接還原與煤制氣無焦煉鐵聯(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)，可采用此項(xiàng)技術(shù)。

　　加壓煤制氣工藝是我國今后發(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-豎爐直接還原技術(shù)，可將二者連接起來，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)蒙古等缺乏焦煤而非焦煤資源豐富且廉價(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)的競爭力。由于缺乏天然氣和富礦資源，我國迄今為主尚沒有建設(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。

　　我國目前的能源結(jié)構(gòu)較適合發(fā)展以煤氣化為氣源的直接還原煉鐵工藝。該工藝流程可避免目前環(huán)境污染相對(duì)較嚴(yán)重的燒結(jié)和焦化工序。

　　資源、能源、技術(shù)創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)性難題待解

　　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，直接還原鐵可以充分利用國內(nèi)鐵礦石資源，努力提高成本競爭力。我國鐵礦具有分布廣泛、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。去年以來，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)普遍面臨鐵礦石成本居高不下、產(chǎn)品市場價(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)營思路上創(chuàng)新，尤其在資源成本方面。

　　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，不用像高爐或熔融還原煉鐵那樣必須配加大量熔劑造渣，直接還原工藝產(chǎn)出的DRI產(chǎn)品可以通過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)品代替廢鋼，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。非高爐煉鐵可以盡可能因地制宜，使用我國較為豐富的廉價(jià)含鐵原料或鐵礦石資源煉鐵。這符合我國資源利用、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的國家發(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生存能力也可得到提高。

　　制約我國直接還原鐵快速發(fā)展的能源“瓶頸”問題亟待解決。隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，能源的消費(fèi)量急劇增加，我國已由能源基本自給自足轉(zhuǎn)化為僅次于美國的世界第二大能源進(jìn)口國。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國煤炭消費(fèi)占一次能源消費(fèi)總量的68%，給環(huán)境帶來了巨大壓力，而目前我國天然氣消費(fèi)占消費(fèi)能源總量的比例僅為5.5%。我國能源革命的重點(diǎn)就是要加強(qiáng)天然氣的開發(fā)和應(yīng)用?！赌茉窗l(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%。對(duì)我國直接還原鐵而言，能否有充足廉價(jià)的天然氣，成為發(fā)展的重要影響因素。

　　頁巖氣或許能成為解題關(guān)鍵。頁巖氣是一種特殊的非常規(guī)天然氣，它是賦存于泥巖或頁巖中的天然氣貧礦，具有自生自儲(chǔ)、無汽水界面、大面積連續(xù)成藏、低孔、低滲等特征。我國油頁巖儲(chǔ)量豐富，含油率為中上水平，估計(jì)全國油頁巖總儲(chǔ)量為4800億噸，相當(dāng)于頁巖油資源476億噸，居世界第4位，主要分布在東部和中部地區(qū)的15個(gè)省和自治區(qū)，其中吉林、廣東省、遼寧省合計(jì)占80%以上?！短烊粴獍l(fā)展“十二五”規(guī)劃》提出，到2015年我國頁巖氣年產(chǎn)量要達(dá)到65億立方米，希望到2020年把產(chǎn)量進(jìn)一步提高至600億立方米~1000億立方米。

　　生產(chǎn)市場適銷產(chǎn)品是煤基轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝技術(shù)創(chuàng)新的方向。轉(zhuǎn)底爐具有原燃料適應(yīng)性廣的優(yōu)點(diǎn)，因此具有生產(chǎn)成本低、能耗低、環(huán)境負(fù)荷低的優(yōu)勢，但同時(shí)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)、容易再氧化等問題，一般用于鋼鐵廠內(nèi)部配料循環(huán)使用問題不大，但是這種中間產(chǎn)品進(jìn)入市場會(huì)受到鋼鐵原料標(biāo)準(zhǔn)的限制。為了適應(yīng)市場競爭，必須將用煤基轉(zhuǎn)底爐直接還原煉鐵工藝生產(chǎn)市場適銷對(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。

　　實(shí)現(xiàn)大型煤制氣工藝的科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性發(fā)展是衡量我國直接還原煉鐵新工藝是否成功的標(biāo)準(zhǔn)。煤制氣工藝的選擇是我國今后發(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)等工藝過程的共性技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)。與煤化工專業(yè)部門合作，進(jìn)一步提高大型煤制氣裝備的國產(chǎn)化率，降低大型煤氣化的設(shè)備及工程投資，從而降低直接還原鐵產(chǎn)品的投資成本，提高大型直接還原鐵生產(chǎn)裝置的市場競爭力是亟待解決的課題。