中國廢鋼鐵應(yīng)用協(xié)會

前言

廢鋼鐵資源的循環(huán)利用水平，體現(xiàn)了一個國家的工業(yè)化程度。提高廢鋼鐵資源的應(yīng)用比例，不僅能減少鐵礦石的使用量，還能減少二氧化碳的排放。因此，做好廢鋼鐵資源的循環(huán)利用，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑，也是鋼鐵工業(yè)落實(shí)“雙碳”工作的有效措施之一。

廢鋼鐵資源是唯一可以代替鐵礦石煉鋼的再生資源，我國每年回收利用廢鋼鐵資源量約占國內(nèi)再生資源總量的2/3。鋼鐵行業(yè)是制造業(yè)31個門類中碳排放量最大的行業(yè)，占全國碳排放總量15%左右，鋼鐵工業(yè)是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要責(zé)任主體。

大家知道，用廢鋼鐵煉鋼與用鐵礦石煉一噸鋼相比，可減少1.6噸原礦的開采、減少3噸固體廢物的排放，可節(jié)約350kg標(biāo)準(zhǔn)煤、減少1.7噸新水的消耗，減少1.6噸碳排放。據(jù)國際回收局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，近50年來，全球生產(chǎn)的粗鋼有40%是由廢鋼鐵煉成的。因此，提高廢鋼鐵的應(yīng)用比例，是對鋼鐵工業(yè)綠色發(fā)展的最大貢獻(xiàn)。

全球直接還原工藝起源于20世紀(jì)50年代，隨著天然氣的大量開采和利用，推動了氣基豎爐直接還原技術(shù)的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了以氣基豎爐為還原反應(yīng)器的工藝。國際上主流的直接還原工藝為氣基豎爐，主要包括米德雷克思工藝和HYL工藝兩類。

進(jìn)入21世紀(jì)，直接還原技術(shù)發(fā)展迅猛，美國、伊朗、印度、埃及和阿聯(lián)酋等國，相繼建成多座氣基豎爐直接還原生產(chǎn)裝置。單套豎爐生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)規(guī)模最高可達(dá)275萬t/a。印度和伊朗的直接還原鐵產(chǎn)量占全球的50%以上。 

從生產(chǎn)工藝來看，60.9%的直接還原鐵由米德雷克斯工藝生產(chǎn)，24%由回轉(zhuǎn)窯工藝生產(chǎn)，13.2%由希爾和Energiron工藝生產(chǎn)。

我國直接還原技術(shù)是從20世紀(jì)70年代開始的，直到1996年天津鋼管公司直接還原建成投產(chǎn)，我國直接還原鐵生產(chǎn)才實(shí)現(xiàn)了零的突破。 

與傳統(tǒng)的高爐煉鐵方式相比，直接還原煉鐵工藝具有投資小、能耗低、流程短、環(huán)保等特點(diǎn)，但因我國天然氣等能源價(jià)格偏高，直接還原煉鐵工藝成本優(yōu)勢不足，直接還原在我國發(fā)展緩慢。

表1 我國現(xiàn)階段已建成投產(chǎn)的轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)線情況

目前，我國尚有多家鋼鐵企業(yè)正在籌建轉(zhuǎn)底爐項(xiàng)目，包括鞍鋼25萬噸/年轉(zhuǎn)底爐項(xiàng)目、八鋼15萬噸/年轉(zhuǎn)底爐項(xiàng)目、大冶特鋼25萬噸/年轉(zhuǎn)底爐項(xiàng)目、安陽鋼鐵25萬噸/年轉(zhuǎn)底爐項(xiàng)目等，預(yù)計(jì)“十四五”期間將有超過10條新建的轉(zhuǎn)底爐項(xiàng)目投產(chǎn)。

回轉(zhuǎn)窯：回轉(zhuǎn)窯裝置是常用的冶金裝備，回轉(zhuǎn)窯直接還原工藝技術(shù)被廣泛應(yīng)用于鋼廠塵泥處理、含鋅渣生產(chǎn)氧化鋅等固廢綜合利用，以及鈦鐵礦還原、鉻鐵礦還原、紅土鎳礦直接還原生產(chǎn)鎳鐵，國內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)的回轉(zhuǎn)窯項(xiàng)目有數(shù)百條之多。

煤基豎爐工藝：有不少企業(yè)在進(jìn)行煤基豎爐方面的工業(yè)試驗(yàn)。武漢科思瑞迪公司（COSRED）在湖北宜昌建有一座年產(chǎn)1萬噸中試生產(chǎn)線，總體裝備運(yùn)行良好。“十四五”期間，科思瑞迪擬建設(shè)30萬噸示范生產(chǎn)線。

氫冶金發(fā)展：我國在氫冶金領(lǐng)域發(fā)展嚴(yán)重滯后，主要原因是我國長期以煤炭資源為能源。目前成熟的技術(shù)是富氫冶金，即氫氣含量在50-70%的還原氣體作為還原劑。也符合我國的能源結(jié)構(gòu)和未來發(fā)展方向。

1 我國廢鋼鐵資源的利用情況 

1.1我國廢鋼鐵資源利用情況 

2021年我國粗鋼產(chǎn)量10.33億噸，同比降低3%；廢鋼鐵消耗總量2.26億噸，同比減少641萬噸，降幅2.8%；綜合廢鋼單耗219.03公斤/噸，同比增加0.53公斤/噸，增幅0.2%，其中轉(zhuǎn)爐廢鋼單耗166.9公斤/噸，同比增加2公斤/噸，增幅1.2%，電爐廢鋼單耗 654公斤/噸，同比減少27.5公斤/噸，降幅4%；廢鋼比21.9%，同比增加0.05個百分點(diǎn)；電爐鋼比10.7%，同比增加0.33個百分點(diǎn)。

2022年1-6月我國生鐵產(chǎn)量43893萬噸，同比下降4.7%；粗鋼產(chǎn)量52688萬噸，同比下降6.5%;全國廢鋼鐵消耗總量11956萬噸，同比減少1839萬噸，降幅13.3%; 綜合廢鋼單耗226.9公斤/噸，同比減少18公斤/噸，降幅7.3%，其中轉(zhuǎn)爐廢鋼單耗178.9公斤/噸，同比減少11.3公斤/噸，降幅5.9%;電爐廢鋼單耗634.8公斤/噸，同比減少45.8公斤/噸，降幅6.7%； 廢鋼比22.69%，同比減少1.8個百分點(diǎn)；電爐鋼比10.53%，同比減少0.62個百分點(diǎn)。

1.2 我國歷年粗鋼產(chǎn)量及廢鋼鐵消耗情況  
……