?。?鋼鐵研究總院 2東北大學(xué) 3遼寧華信鋼鐵共性技術(shù)創(chuàng)新科技有限公司）

　　1 鋼鐵生產(chǎn)短流程的優(yōu)勢(shì)及目前我國(guó)面臨的困境

　　鋼鐵工業(yè)是典型的流程工業(yè)，必須采用全流程一體化的減量化、低成本、低排放的鋼鐵材料與生產(chǎn)工藝流程。目前鋼鐵生產(chǎn)流程主要有兩種：高爐-轉(zhuǎn)爐煉鋼和廢鋼-電爐煉鋼。我國(guó)是以消耗鐵礦石焦炭的高爐-轉(zhuǎn)爐煉鋼為主，對(duì)鐵礦石原料的依賴度高達(dá)80%，而長(zhǎng)流程煉鐵-轉(zhuǎn)爐煉鋼帶了沉重的環(huán)境負(fù)荷。廢鋼-直接還原鐵（DRI）-電爐煉鋼具有流程短、投資省、建設(shè)快、節(jié)能減排效果突出等優(yōu)勢(shì)，而且廢鋼中加入1/3-1/2直接還原鐵（或鐵水）-電爐才能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、特種鋼。據(jù)統(tǒng)計(jì)，廢鋼＋DRI+電爐煉鋼流程相對(duì)于傳統(tǒng)的煉焦－燒結(jié)－高爐-轉(zhuǎn)爐流程，可節(jié)省能源60%，減少?gòu)U氣、廢水、廢渣排放86%、76%、72%。

　　廢鋼是一種可無(wú)限循環(huán)使用的節(jié)能再生資源，多用1噸廢鋼可節(jié)約0.5噸焦炭或1噸原煤，可少消耗1.7噸鐵精礦粉，可少開(kāi)采4.3噸原礦，可少排放1.6噸二氧化碳。

　　發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)普遍重視發(fā)展電爐短流程煉鋼生產(chǎn)工藝。2015年，美國(guó)電爐鋼比例為62.7%，歐洲電爐鋼比例為39.4%，韓國(guó)電爐鋼比例為30.4%，日本電爐鋼比例為22.9%，而目前我國(guó)的電爐鋼比例僅為6.1%。大力發(fā)展電爐短流程煉鋼工藝，對(duì)我國(guó)鋼鐵行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能減排、綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

　　我國(guó)目前面臨的困境。按照《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》、《京都議定書(shū)》的規(guī)定，作為約束性指標(biāo)納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃，并制定相應(yīng)的國(guó)內(nèi)統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測(cè)、考核、碳交易辦法，到2020年我國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放要比2005年下降40%-45%。我國(guó)政府面臨建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的艱巨任務(wù)。

　　2016年中國(guó)煤炭年產(chǎn)量約34億噸，占世界產(chǎn)量的46%，煤炭消費(fèi)占我國(guó)能源消費(fèi)的66%，(全世界的煤炭消費(fèi)僅占33%)這是中國(guó)霧霾嚴(yán)重的根源。石油約我國(guó)占能源消費(fèi)的22.7%，天然氣僅占5.3%，電力約占6%。中國(guó)發(fā)電用煤占比高達(dá)60%，鋼鐵用煤占比約15%，但是由于我國(guó)的鋼鐵產(chǎn)能、產(chǎn)量占世界的一半以上，CO2及各種污染物的排放量巨大，因此為了降低CO2排放總量，政府壓縮鋼鐵產(chǎn)能及耗煤量的壓力很大。
 

　　2 應(yīng)該大力推廣成熟的直接還原、熔融還原煉鐵工藝技術(shù)

　　2017年我國(guó)生鐵產(chǎn)量為7.11億噸，占世界生鐵產(chǎn)量的60.50%。2017年我國(guó)粗鋼產(chǎn)量為8.317億噸，世界占比49.2%，2017年我國(guó)的鐵鋼比為0.85。2018年一季度，中國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)會(huì)員鋼鐵企業(yè)累計(jì)實(shí)現(xiàn)銷售收入8991.4億元（折合人民幣1081元/t），同比增長(zhǎng)6.41%；盈虧相抵實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)總額569.32億元，全國(guó)生產(chǎn)生鐵1.75億噸，生產(chǎn)粗鋼2.12億噸，每噸粗鋼利潤(rùn)僅269元。但是據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)2015年，我國(guó)進(jìn)口優(yōu)質(zhì)特種鋼1278萬(wàn)噸，花費(fèi)了120.45億美元，平均噸鋼成本942.49美元/t（折合人民幣6126元/t）。進(jìn)口優(yōu)質(zhì)特鋼與國(guó)內(nèi)普鋼價(jià)格相差近5.67倍，這是與進(jìn)口鋼材品質(zhì)的差距，也是我國(guó)必須發(fā)展廢鋼-DRI-電爐短流程生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)特鋼的一個(gè)理由。

　　長(zhǎng)流程中焦化系統(tǒng)的污染物排放量大，難處理，是高爐流程中的污染排放大戶。國(guó)家已經(jīng)嚴(yán)令禁止新建產(chǎn)出固態(tài)碳產(chǎn)品的煤干餾生產(chǎn)裝置。 2015年我國(guó)生產(chǎn)焦炭44778萬(wàn)噸，占世界焦炭總產(chǎn)量的65%，直接和間接出口總量為5482萬(wàn)噸，占全年焦炭生產(chǎn)總量的12.2%，將煉焦的高能耗高污染留給中國(guó)。

　　我國(guó)年產(chǎn)約8億噸的燒結(jié)礦，占我國(guó)高爐爐料的78%左右，占高爐煉鐵成本的70%以上，燒結(jié)能耗占噸鋼能耗約10%，僅次于高爐，燒結(jié)是鋼鐵生產(chǎn)的第1污染物排放大戶及能耗第2大戶。燒結(jié)的單位產(chǎn)品煙氣排放量特別大（6500m3/t鐵），排放的SO2、NOX、粉塵、二惡英的總量巨大，脫除工藝及副產(chǎn)品處理的難度大，處理的投資、成本高，煤粉發(fā)電和燒結(jié)工藝對(duì)霧霾的貢獻(xiàn)最大。

　　與高爐流程相比，氣基豎爐直接還原鐵/廢鋼電爐流程的節(jié)能、減排CO2效果顯著（圖3、4），是鋼鐵工業(yè)擺脫焦煤資源羈絆，提高廢鋼比、進(jìn)一步降低能耗，減少CO2排放1/3-1/2的主要途徑。（見(jiàn)圖3、5、6）
 

　　COREX熔融還原煉鐵有很大的環(huán)保優(yōu)勢(shì)（圖7、圖8）。COREX熔融還原煉鐵工程建設(shè)符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，符合清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求，嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)保“三同時(shí)”制度，可產(chǎn)生較好的社會(huì)效益和環(huán)境效益，對(duì)項(xiàng)目所在地的環(huán)境影響均在可接受范圍內(nèi)。有利于促進(jìn)綠色環(huán)保、低碳節(jié)能、清潔生產(chǎn)，為提高我國(guó)鋼鐵工業(yè)的技術(shù)水平起到了積極的推動(dòng)作用。在寶鋼羅涇COREX熔融還原煉鐵項(xiàng)目投產(chǎn)后的4年中，接受了國(guó)家環(huán)保部，上海市環(huán)保局的環(huán)保排放幾次監(jiān)測(cè)評(píng)審，均獲得了正面積極的評(píng)價(jià)。目前搬遷到新疆八一鋼鐵公司的COREX 3000歐冶爐已經(jīng)正常生產(chǎn)，產(chǎn)品成本與本廠的高爐成本相當(dāng)。

　　3 政府部門應(yīng)努力改善鋼鐵生產(chǎn)短流程發(fā)展的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境

　　今年4月中興被美國(guó)政府制裁，暴露出一個(gè)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)問(wèn)題！

　　我們的制造業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用產(chǎn)品，是與上下游聯(lián)系極其緊密的產(chǎn)業(yè)鏈，甚至是更復(fù)雜的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)！ 以一部手機(jī)或計(jì)算機(jī)為例：首先，需要芯片、屏幕等硬件配件；然后，需要操作系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件；之后，由廠商組裝生產(chǎn)成整機(jī)產(chǎn)品；最后，再由應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)商，在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出各種應(yīng)用軟件如APP,辦公軟件OFFICE、繪圖軟件等。有人說(shuō)可以自己研發(fā)芯片和操作系統(tǒng)，需要很長(zhǎng)的時(shí)間和巨額投資不說(shuō)，微軟的操作系統(tǒng)是花費(fèi)了幾十年，改進(jìn)了十幾版進(jìn)化成熟起來(lái)的，大多數(shù)人使用它已經(jīng)成為習(xí)慣，重新開(kāi)發(fā)一個(gè)能夠被市場(chǎng)大眾接受的新操作系統(tǒng)，同時(shí)又有配套的應(yīng)用軟件使用，需要重新建立軟硬件供應(yīng)鏈-產(chǎn)品應(yīng)用開(kāi)發(fā)等配套商等復(fù)雜的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境。

　　同樣，國(guó)外的直接還原鐵生產(chǎn)工藝MIDREX或HYL-III，也是在天然氣及精塊礦、高品質(zhì)球團(tuán)豐富而廉價(jià)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境中開(kāi)發(fā)、試錯(cuò)、優(yōu)化、成熟和完善的，在中國(guó)這個(gè)缺乏天然氣及高品位鐵礦石的國(guó)家推廣十分困難，必須重新建立一個(gè)適合煤多、氣少的國(guó)情的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境，否則先進(jìn)的直接還原工藝也難以推廣應(yīng)用。

　　在富產(chǎn)煤炭，缺乏天然氣的中國(guó)開(kāi)發(fā)氣基直接還原鐵生產(chǎn)工藝，需要企業(yè)、政府、社會(huì)同心協(xié)力創(chuàng)建一個(gè)促進(jìn)鋼鐵生產(chǎn)短流程發(fā)展的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境，目前，經(jīng)過(guò)東北大學(xué)、馬鞍山礦冶院、北京礦冶研究院等單位努力攻關(guān)，高品位鐵礦石生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)得到基本解決。但是，長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)天然氣資源緊缺、價(jià)格高昂，電力價(jià)格昂貴、廢鋼供應(yīng)不足、DRI供應(yīng)不足仍然是限制我國(guó)廢鋼電爐煉鋼發(fā)展的主要因素。

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