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　　1 鋼鐵流程的再造呼喚DR-EAF短流程的構(gòu)建

　　中國鋼鐵新聞網(wǎng)中國冶金報社對原中國工程院院長中國工程院院士徐匡迪進行專訪，徐匡迪院長語重心長的說：“鋼鐵還未強國同志仍需努力”。

　　徐匡迪院長在談到改革開放40年中國鋼鐵工業(yè)的經(jīng)驗教訓時說主要有三個問題：1、鋼鐵工業(yè)發(fā)展沒有嚴格按照生態(tài)環(huán)境的要求健康綠色發(fā)展；2、鋼鐵工業(yè)只考慮短期的供需效應，沒有考慮合理布局；3、中國鋼鐵工業(yè)面臨工藝流程再造問題。

　　關(guān)于鋼鐵工藝流程再造問題徐匡迪院長做了詳細的闡述，他說：“中國鋼鐵行業(yè)的長流程近90%，而美國，歐盟短流程已經(jīng)占到40%以上，美國生產(chǎn)普通鋼材主要流程就是用廢鋼短流程電弧爐冶煉，爐外精煉后軋制”。徐匡迪還表示：“如果我國鋼鐵工藝流程再造成功，一方面可以減少對國外鐵礦石的依賴，另一方面可以大大降低碳排放，符合綠色發(fā)展要求。用短流程冶煉還可以調(diào)峰運行，解決能源供應的峰谷問題，同時降低能耗。在當前技術(shù)水平下，長流程生產(chǎn)1噸成品鋼大約消耗700多公斤標準煤，而短流程只需要其60%左右。其次，由于工藝流程的再造，將會產(chǎn)生很多新的產(chǎn)業(yè)，如廢鋼回收和加工等產(chǎn)業(yè)。

　　在天然氣短缺的中國，在長流程近100%的中國鋼鐵工業(yè)，在廢鋼短缺的鋼鐵廠，如何完成鋼鐵工藝流程再造的問題，推進鋼鐵工業(yè)轉(zhuǎn)型升級，這是老一輩鋼鐵工作者，長期關(guān)注的問題。如何突破這個難題，本人提出如下建議：完善長流程，發(fā)展短流程，推進鋼鐵業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，推動DR-EAF短流程的構(gòu)建。

　　2 北美鋼鐵工藝流程的變革與現(xiàn)狀

　　2012年以來北美的鋼鐵工藝流程悄然發(fā)生變化，目前北美鋼鐵流程仍以BF-BOF（高爐-轉(zhuǎn)爐流程）為主要工藝流程，而以DR-EAF（直接還原-電爐煉鋼）短流程為輔，但短流程的流程效能越來越強烈地顯現(xiàn)出來。據(jù)不完全統(tǒng)計，當時北美的鋼鐵廠中，共有29個高爐在運行，年產(chǎn)鋼3700萬噸，支撐北美鋼鐵工業(yè)的發(fā)展。

　　2015年，北美鋼鐵工業(yè)中，采用DR-EAF短流程工藝，只有10家運營或在建設中。當年直接還原鐵年產(chǎn)量總計為920萬噸，2015年后直接還原鐵生產(chǎn)有突破性進展，催生DR-EAF短流程的構(gòu)建與發(fā)展，見下方表1。

　　該項目具有以下幾個特點，值得相關(guān)鋼鐵企業(yè)借鑒：

　　A、奧鋼聯(lián)在美國利用美國廉價且豐富頁巖氣資源，生產(chǎn)直接還原鐵運往奧地利林茨鋼鐵廠電爐煉鋼，改變歐洲鋼鐵流程傳統(tǒng)格局。鋼鐵流程再造在歐洲影響非凡。

　　B、奧鋼聯(lián)100%生產(chǎn)HBI，保證長途運輸中DRI的氧化鐵損最低化。

　　C、天然氣短缺是歐洲生產(chǎn)DRI的短板，奧鋼聯(lián)的生產(chǎn)方式，是奧地利鋼鐵廠實現(xiàn)DR-EAF的流程最佳生產(chǎn)方案。

　　D、據(jù)統(tǒng)計長流程鋼鐵廠噸鋼外排CO2 1600kg，而短流程鋼鐵廠噸鋼外排CO2 800kg。由此可見，奧地利鋼鐵廠CO2排放減半。

　　3 中國發(fā)展鋼鐵短流程的最大短板是天然氣短缺：

　　綜觀全球DR-EAF短流程的發(fā)展，可謂如火如荼，特別是天然氣產(chǎn)量豐富的國家和地區(qū)（如中東、美國、南美、東南亞、非洲）均有突破性的發(fā)展。例如，伊朗氣基豎爐直接還原鐵電爐煉鋼年產(chǎn)量有望達到2000萬噸以上，而美國DR-EAF短流程已步入常態(tài)發(fā)展模式。上述格局的形成，是因為該地區(qū)采用廉價、豐富天然氣資源，使用氣基豎爐生產(chǎn)直接還原鐵電爐煉鋼，推進鋼鐵業(yè)顛覆式發(fā)展。當然，其他的發(fā)展模式仍然存在，例如，印度由于煉焦煤短缺不得不采用煤基+氣基工藝生產(chǎn)直接還原鐵電爐煉鋼，成為全球直接還原鐵生產(chǎn)大國。這些國家發(fā)展鋼鐵的實踐證明，發(fā)展DR-EAF的流程具有建設成本低、能耗低、CO2排放低的特點，被鋼鐵界所認可，但必須有足夠天然氣氣體資源支撐。

　　中國天然氣資源相對短缺，利用天然氣發(fā)展氣基直接還原煉鐵受阻。采用高化學能或廉價的氣體資源（如焦爐煤氣、頁巖氣、煤制氣）生產(chǎn)直接還原鐵，與電爐煉鋼對接，成為中國鋼鐵未來發(fā)展創(chuàng)新方向，是推進DR-EAF短流程工藝關(guān)鍵所在。

　　4 中國發(fā)展DR-EAF短流程工藝的最大優(yōu)勢在于焦爐煤氣利用與創(chuàng)新

　　中國天然氣短缺能不能發(fā)展直接還原鐵催生電爐煉鋼短流程的新發(fā)展，答案是肯定的，因為我國具有得天獨厚的發(fā)展優(yōu)勢。應該合理利用我們的優(yōu)勢，發(fā)展DR-EAF短流程工藝，推動鋼鐵工業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

　　由于歷史和資源稟賦原因（煉焦煤相對豐富）我國鋼鐵制造流程以長流程為主導（BF-BOF流程）。我國長流程鋼鐵廠約占99%以上，煤基直接還原鐵產(chǎn)能僅有40多萬噸/年，氣基豎爐的產(chǎn)能為0，這種狀況應該加以改變。

　　我國的高爐-轉(zhuǎn)爐流程為直接還原生產(chǎn)提供足夠數(shù)量和高質(zhì)量的氣體資源-焦爐煤氣。這是我國發(fā)展DR-EAF短流程最大優(yōu)勢和發(fā)展動力。

　　利用焦爐煤氣生產(chǎn)直接還原鐵的可行性與適應性可以從以下八個方面進行闡述：

　　A、焦爐煤氣資源問題；

　　B、焦爐的組分和高化學能特點問題；

　　C、焦爐生產(chǎn)直接還原鐵的技術(shù)成熟度；

　　D、鋼鐵廠能源轉(zhuǎn)換問題；

　　E、直接還原鐵與電爐煉鋼的對接；

　　F、焦爐煤氣生產(chǎn)DRI與碳排放問題；

　　G、氫冶金的應用與流程效能的顯現(xiàn)。

　　直接還原煉鐵基于氫冶金反應原理，而高爐煉鐵碳冶金反應原理，其反應式如下：

　　碳冶金：Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2

　　氫冶金：Fe2O3+3H2 = 2Fe+3H2O

　　由碳冶金轉(zhuǎn)向氫冶金是鋼鐵工藝流程革命性變化。高爐煉鐵是用焦炭不完全燃燒產(chǎn)生的CO作還原劑，而氫冶金是高化學能氫作還原劑，還原劑的改變引發(fā)了冶金流程效能的根本性變化。氫是高化學能還原劑，從反應機理推算，H2的還原潛能是CO的11倍，由此不難看出氫冶金的能耗大大低于碳冶金，由于H2的分子直徑最小，在鐵礦石中的穿透能力是CO的5倍，大大提高了反應速度，降低了反應溫度，鐵礦石不經(jīng)過相變，可直接還原成純鐵。焦爐煤氣中含有60%H2，焦爐煤氣生產(chǎn)直接還原鐵是氫冶金在鋼鐵流程再造中的應用。另外，氫冶金由于冶金過程不與焦炭接觸，得到的DRI為高純鐵，有利于電爐中冶煉純凈鋼，推進DR-EAF工藝流程的構(gòu)建。

　　5 發(fā)展DR-EAF短流程工藝是綠色鋼鐵減碳鋼鐵的重要對策

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