2023年中国非高炉炼铁行业现状及发展展望

2023-11-08   作者：佚名   网友评论 0 条

天津奥沃冶金技术咨询有限公司

1我国非高炉行业现状
 

非高炉冶炼技术分为直接还原法和熔融还原法。直接还原法是使用煤、气体或液态燃料为能源和还原剂，在铁矿石软化温度以下，不熔化即将矿石中的氧化铁还原获得固态直接还原铁( DRI、HBI、HDRI)。按还原剂种类可分为气基还原和煤基还原，按炉型分类可分为隧道窑工艺、回转窑工艺、转底炉工艺、煤基竖炉工艺、气基竖炉工艺等。熔融还原法是指不用高炉而在高温熔融状态下还原铁矿石的方法，其产品是成分与高炉铁水相近的液态铁水。常用的熔融还原方法有Corex法、HIsmelt法、Finex法等。我国非高炉行业发展现状如下：
 

1.1 隧道窑工艺
 

隧道窑工艺相对简单、技术含量低,原料、还原剂、燃料容易解决，前期投资小，适合小规模生产，是粉末冶金行业普遍使用的还原生产工艺。由于规模小、原料外购为主、得不到稳定的原料供应保证、产品质量波动大，较少用于炼钢海绵铁的生产，仅在个别钢厂附属隧道窑工厂生产炼钢海绵铁。
 

当前隧道窑工艺发展的特征：
 

隧道窑法存在单机产能小、自动化程度低、劳动强度大、能耗高、环境污染大的不足。近年对环保和能耗的日益强化，多数隧道窑从煤炭改为煤制气或天然气供能，大幅增加了生产成本。
 

近年来随着铁精粉品质的提高，高品质铁精粉原料生产的还原铁粉质量优异，可应用于高端磁性材料和优质的化工材料，尤其在新能源电池领域应用有大幅增加，使得高端还原铁的需求量有所增加，2021年以来，一些资源优势的地方开始再度增加隧道窑生产线，即：着重发展铁精粉原料的生产线，传统的氧化铁皮原料的隧道窑工艺由于原料供应及市场原因呈收缩态势。
 

我国隧道窑还原工艺在国外市场得到了一定发展：伊朗、印度等铁矿资源丰富且缺乏焦煤的国家引进了中国隧道窑工艺技术生产炼钢海绵铁。唐山奥特斯窑炉公司在伊朗Kavian公司一期年产7万吨项目两条206米天然气隧道窑均正常生产，生产效益良好，厂家顺利投建了二期项目；伊朗ＫＮＺ一期项目已经完工，2021年6月顺利投产。另外，该公司在印度也有隧道窑生产线业绩。湖北中基窑炉也有在伊朗建设隧道窑的业绩，还有其它窑炉公司也有非洲建厂业绩。
 

1.2回转窑工艺
 

国际上常用的煤基还原技术多是回转窑“二步法”直接还原技术，即：采用氧化球团或高品位块矿加入回转窑的还原工艺，印度有300余条年产2-15万吨的回转窑直接还原铁生产线，占到印度国内直接还原铁产量的七成以上比例。
 

采用“一步法”回转窑直接还原工艺，即用冷固结球团或预干燥球团直接加入到回转窑中进行还原焙烧，由于球团强度不够，粉化问题突出，面临一定的生产操作问题。
 

当前我国回转窑直接还原工艺发展的特征：
 

国内回转窑直接还原铁生产线寥寥无几，原因在于相对于国内高炉而言，生产成本不占优势。天津钢管公司DAVY回转窑“二步法”生产时，单条窑的产能最高达到18万吨，超过了15万t/年的设计能力，可生产出TFe>92.0%的高品质炼钢海绵铁，证明回转窑“二步法”技术的可靠性。目前，这两条生产线被内蒙古中盛科技拆走，被用于其年产60万吨（4*15万吨）回转窑直接还原铁项目的一期项目，由于公司资金原因，项目建设进展缓慢，预计2024年上半年投入运行。
 

回转窑装置是常用的冶金装备、容易获得，在冶金工业生产中应用普遍，很多企业都存在原有回转窑装置的改造或拆迁问题。
 

回转窑直接还原工艺技术被广泛应用于钢厂尘泥处理、含锌渣生产氧化锌等固废综合利用，以及钛铁矿还原、铬铁矿还原、红土镍矿直接还原生产镍铁，目前建成并生产运行的回转窑还原生产线有数百条之多。钢铁企业近年来钢厂粉尘利用多是采用回转窑还原工艺:日钢、舞钢、立恒钢铁、建邦钢铁、美锦钢铁、莱钢、本钢、晋源、邯钢、衢州钢铁等数十家钢厂均采用回转窑粉尘处理工艺。酒钢煤基氢冶金中试基地(年处理能力8万吨)也是基于煤基氢冶金技术的回转窑工艺，经调试改造后于2020年10月份开始进行工业生产试验，2022年被移交生产部门进入常规生产考核。回转窑直接还原法在铬矿还原、钛铁矿的还原生产上也取得了不错的效果,丰镇市新太新材料公司采用链篦机—回转窑预还原—热送热装工艺生产高碳铬铁，电耗降低25%，焦耗降低近50%，产量提高超过30%。回转窑直接还原钛铁矿的工艺过程也在多家钛铁矿生产企业中生产应用。
 

1.3 转底炉工艺
 

转底炉因具有环形炉膛和可转动的炉底而得名，其原料是铁矿粉和煤粉制成的含碳球团，经配料、混料、制球和干燥后加入转底炉中，炉膛温度可达1250~1350℃左右，含碳球团高温下随炉底旋转一周的过程中，铁矿被碳快速还原、生成金属化球团，最后由螺旋出料机推出炉外，经冷却后运往熔分炉作原料、或作电炉炼钢原料。由于转底炉生产过程中煤灰渗入，产品铁品位较低(一般为70-80%左右)、S高。
 

当前转底炉工艺发展的特征：
 

1）转底炉工艺应用的重点方向在于高炉污泥或除尘灰等钢厂废弃物的处理，以及多金属矿利用。国内还建有多条转底炉生产线，其中用于复合矿的综合利用（四川龙蟒、攀钢研究院）、高锌含铁尘泥利用（莱钢、马钢、沙钢、日照钢铁、燕山钢铁、宝钢湛江）、生产预还原炉料（山西翼城、天津荣程）等。
 

2）2015年，中冶赛迪与燕山钢铁公司开发设计的处理钢铁厂含锌尘泥的20万吨/年转底炉投产，实现脱锌率＞85%，金属化率＞75%，获得约14万吨金属化球团、0.5万吨氧化锌粉尘、13万吨蒸汽，每年可处理高炉、转炉除尘灰等冶金固废约20万吨，具有很高的经济和环保价值。2016年，双方进行第二条生产线开发设计合作。在燕钢转底炉项目基础上，2016年,中冶赛迪和宝武集团联合进行了转底炉直接还原技术研发与产业化开发，在宝钢湛江建成了年处理20万吨含锌粉尘转底炉生产线，并实现达标达产，实现100%固废不出厂，成为国内转底炉处理含锌粉尘的标杆企业，并在宝武集团内推广应用，建有多条转底炉生产线。当前国内正常生产运行大约20余条转底炉生产线，基本都用于固废处理。
 

1.4 煤基竖炉工艺
 

煤基竖炉因其产量可以扩大、具备规模优势，一些试验工厂的指标可以达到炼钢标准而得到行业重视，有不少企业在进行煤基竖炉方面的工业试验。目前武汉科思瑞迪公司（COSRED）在湖北宜昌建有一座年产1万吨中试生产线，总体装备运行良好，采用品位70%以上的铁精粉可生产出全铁95%以上的海绵铁，并可生产粉末冶金用的还原铁产品，产品质量好。COSRED煤基竖炉生产操作控制的工艺参数很少，主要为还原温度和还原时间，还原温度通过燃烧室的燃烧温度来进行控制和调整，还原时间通过还原室下部的排料速度来进行控制和调整。煤基竖炉的生产操作简单，可实现全自动控制，而且生产的稳定性高、易损件少、维护量小。目前已在缅甸扩建一条年产5万吨煤基竖炉海绵铁生产线，在越南建有一条年产10万吨煤基竖炉海绵铁生产线。
 

当前煤基竖炉工艺发展的制约之处在于规模样本生产工厂数量不多。
 

1.5 气基竖炉工艺
 

气基竖炉技术应用的关键在于低价气源的获得，我国天然气资源匮乏，在非炼焦煤、天然气和焦炉煤气较便宜的地区和企业，富氢合成气的成本能否大幅度降低，决定了能否建设大型竖炉直接还原与煤制气无焦炼铁联合工艺。而随着国家“双碳”政策的推动，钢铁企业积极开展先行先试的改造，投建了一些富氢合成气直接还原铁工厂，这些工厂目前试验性质居多，一旦生产顺行，成本可控，则发展前景广阔。
 

当前气基竖炉工艺发展的特征：
 

1）是行业关注的焦点所在，现有河钢宣钢气基竖炉工厂和即将建成的宝钢湛江气基竖炉工厂直接关系到中国氢冶金技术的未来发展走向。
 

河钢宣钢气基竖炉工厂（河北张宣高科科技有限公司）采用ENERGIRON ZR直接还原工艺，项目含铁原料计划采用宣钢自产氧化球团，产品为直接还原铁（DRI）。项目一期建设规模55.5万吨/年，计划采用富氢焦炉煤气做还原气，二期建设规模55.5万吨/年，计划采用天然气做还原气。目前一期已经于2023年5月建成投产，至今一直生产顺利，产品金属化率可达94%，全铁能到89%以上。该工程是全球首例富氢气体（焦炉煤气）零重整竖炉直接还原氢冶金示范工程，采用“焦炉煤气零重整竖炉直接还原”工艺技术。据了解，一期工程每年可减少二氧化碳排放80万吨，减排比例达到70%以上。标志着我国钢铁行业由传统“碳冶金”向新型“氢冶金”的转变迈出颠覆性、示范性、关键性步伐，将进一步引领传统钢铁冶金工艺变革，全面开启绿色、低碳发展新纪元。
 

宝钢湛江钢铁百万吨级氢基竖炉作为钢铁行业低碳冶金示范性、标志性项目，工程总投资18.9亿元，该项目是国内首套百万吨级氢基竖炉，也是首套集成氢气和焦炉煤气进行工业化生产的直接还原生产线，所产直接还原铁代替废钢供转炉使用。一期百万吨级氢基竖炉工程预计2023年底建成完工。
 

2）多家企业在进行气基竖炉生产探索或建设，给行业发展提供更多选择。
 

山西中晋太行矿业公司30万吨焦炉煤气竖炉直接还原铁工厂经过多年筹备于2020年11月底全部建成、完成联动负荷试车并于2021年6月9日进行点火投产，并生产出合格直接还原铁产品。2022年11月9日，该厂焦炉煤气重整启动点火，11月13日成功生产出指标合格的热压块铁（HBI）产品。因铁精粉原料备货不足，以及受疫情影响，加上销售渠道没有完全畅通，该厂于12月23日因原料消耗殆尽而停产，期间有效生产天数约40天。目前生产线已经检修完毕，等待市场复产机会。
 

内蒙古自治区明拓集团有限公司，计划采用米德雷克思的气基竖炉技术，以合成煤气为还原气，建设年产能力110万吨的还原铁厂，供应下游电炉生产不锈钢产品。2022年4月，项目设计合同在内蒙古包头九原工业园区举行签约仪式。2023年4月15日，国际氢能冶金化工产业示范区新能源制氢联产无碳燃料配套风光发电一体化示范项目奠基仪式在达茂巴润工业园区钢铁稀土原料加工园举行。目前开工的一期项目，计划投资120亿元，建设15万标方每小时再生水电解制氢和1800吨/天动态绿色合成氨系统，配套150万千瓦风电场及示范区整体公辅工程，2024年建成投产。
 

另外，黑龙江建龙60万吨氢冶金直接还原项目，四川安宁钒钛100万吨氢冶金直接还原项目以及京华日钢控股集团年产50万吨氢冶金及高端钢材制造项目均有项目建设计划消息传出。
 

3)气基竖炉工艺技术上不存在问题，主要的问题在于气源的成本，低价气源的获得是生产企业着重考虑问题。在全球“脱碳”大潮的背景下，在碳减排、碳中和政策推动下，改变以煤为主的能源消耗结构，实现“低碳”甚至“零碳”工艺的产业化，对我国气基竖炉工艺技术的发展挑战与机遇并存。
 

1.6 熔融还原工艺
 

熔融还原炼铁的产品也是铁水，备受钢铁企业关注。目前，宝钢新疆八一钢铁的欧冶炉已步入常规生产、山东墨龙公司ML-HIsmelt熔融还原炼铁生产装置在运行中，建龙内蒙古赛思普科技有限公司熔融还原铁生产线已建成出铁，邢钢熔融还原炉装置正在建设中。
 

当前熔融还原炼铁工艺发展的特征：
 

1）宝钢新疆八一钢铁的欧冶炉已步入常规生产,具备推广价值。
 

2012年宝钢集团公司将上海宝山一座COREX 3000搬迁到新疆八一钢铁公司，搬迁同时将其设备及工艺软、硬件全部国产化设计制造，更名为欧冶炉，设计产能150万吨/年。新疆八钢欧冶炉历经不断改造创新，从原来只吃精料到原料选择范围不断扩大，设备运行趋于稳定，产量屡创新高。2019-2022年实现了冬季的持续稳定生产运行，年产量稳定在100-120万吨。2023年3月初欧冶炉停炉启动耐火材料中修，6月初重新开炉，当前日均产量稳定在4000吨/天。当前欧冶炉的冶金焦比逐步降至月均124kg/t，周均最低118kg/t，燃料比月均838kg/t，铁水硅素降至0.9%以下，铁水物理热稳定，月均作业率93%。其中月作业率最优达到99.45%，月产量最高达到11.4万吨。该厂的铁水成本比本厂高炉低150元左右，已经具备了技术推广条件。
 

2）MS-HISmelt工厂市场关注度高，已经在钢厂中推广应用
 

 2012年将澳大利亚奎那那HISmelt工厂整体搬迁到山东墨龙,创新优化后于2016年6月建成投产，目前实际产量60万吨左右。设备不间断作业最高实现157天连续生产，各项指标均超澳大利亚原工厂。铁水产品脱硫后满足高端铸造产品的需求：产品高纯铸造生铁含磷量低（平均在0.015%~0.03%），含硅、锰及五害元素（铅、锡、砷、锑、铋）含量非常低，脱硫后满足高端铸造产品的需求。2023年2月6日，山东墨龙石油机械股份有限公司与河北邢钢科技有限公司正式就HIsmelt熔融还原技术在冶炼领域的推广与应用签署合同，这是山东墨龙就HIsmelt 熔融还原技术推广后签下的第一单。2023年9月28日，山东墨龙发布消息称与马格南矿业与开发有限公司达成初步合作意向，开启海外市场推广应用的新篇章。
 

在借鉴墨龙Hismel熔融还原工艺的基础上引入氢气还原概念，北京建龙重工集团开发出赛思普工艺。2019年9月北京建龙重工集团内蒙古赛思普科技有限公司投资10.9亿元的30万吨氢基熔融还原法高纯铸造生铁项目开工建设；2021年4月13日，内蒙赛思普CISP于成功出铁。该项目是设计年还原用氢1万吨，可减少二氧化碳排放量11.2万吨/年。与传统高炉工艺相比，赛思普工艺取消了传统高炉必不可少的烧结工艺和焦化等工序，可实现二氧化硫和氮氧化物排放量减少38%，粉尘排放量减少89%，无二噁英和酚氰废水排放。主导产品为高纯铸造生铁和超高纯铸造生铁，产品与常规高炉铁水比，它有低磷、低硫，低硅、低碳、低有害元素的优点，可应用于风电、核电、高铁等高端铸件领域。项目投产以来，企业日产高纯生铁最高达1800吨。2023年上半年，公司对该项目进行了改造升级，产能规模改造成60万吨，并计划于10月份重新投入生产。
 

邢台钢铁有限公司计划开工建设3座ML-Hismelt 熔融还原炉，单台设备产能55万吨/年直接还原铁，合计产能165万吨/年直接还原铁,建设地点在威县城东工业区。2022年 7月28日，项目获得环评批复。2023年2月6日，河北邢钢科技有限公司与山东墨龙石油机械股份有限公司，正式就HIsmelt熔融还原技术应用签署合同。正式开启邢台钢铁有限责任公司转型升级搬迁改造项目中的HIsmelt熔融还原项目。4月份开始项目实施单位招标、开工，计划于2024年5月一期一步投产，2024年8月一期二步投产，2024年11月二期投产。
 

另外，抚顺新钢铁有限责任公司炼铁高炉升级改造项目拟采用ML-HIsmelt熔融还原技术。拟于2024年10月开工建设35万吨Hismelt熔融还原炉1座，产能32.5万吨。拟投产时间2025年10月。广西翅翼钢铁有限公司钢铁产业升级项目产能置换方案中拟建1套Hismelt非高炉炼铁装置，目前尚在考虑中。信通首承公司80万吨熔融还原铁项目也在报批筹建中。
 

3）新的熔融还原工艺也在持续进行探索试验
 

山东大学和燕山钢铁基于“煤气化过程协同还原铁工艺技术”，将相对成熟的煤粉流态化制气工艺与铁矿粉流态还原/熔融还原工艺结合起来，以普通铁矿粉、非焦煤煤粉为原料，2020年6月，在燕山钢铁落地建设年产10万吨铁水中试项目，2021年12月项目建设完成，并进行了煤气化的生产测试。
 

辽宁孺尚亿熔炉科技有限公司，利用自有技术、自有资金，经过多年筹建建成30万吨熔融试验炉，炉子已建成，2021年末因暴雪厂房坍塌、后续资金困难，生产难以为继。
 

2 我国非高炉冶炼技术面临的机遇与挑战
 

通过上面的介绍，在全球发展低碳经济的背景下，我国非高炉冶炼行业已经形成了多工艺装备、工艺路线齐头并进的创新发展趋势：1）煤基直接还原技术发展的重点转向为粉末冶金、固废资源综合利用、多金属矿处理以及低品位矿等难选矿的处理上，更大程度地提升原有产品的价值，深度挖潜、变废为宝。2）气基竖炉单套设备产量大、不消耗焦煤，节能、环境友好、低能耗、低CO2排放，气基还原技术是产品质量优良的低碳绿色先进炼铁技术。气基竖炉直接还原法是当今世界上的主流直接还原工艺，全球采用气基竖炉直接还原工艺生产的海绵铁占比≥75%。气基还原工艺因其在节能减排、低碳环保方面的作用受到政策层面支持，发展气基还原具有积极意义，是国家着重鼓励发展的技术。3）熔融还原炼铁工艺因为省去了烧结及焦化两个环节，产品也是铁水，能降低产线投资成本及运行成本，备受钢铁企业关注。
 

2.1 行业发展面临的机遇
 

2.1.1 国家战略需要双碳政策引发氢冶金热
 

碳冶金是钢铁工业代表性的发展模式，冶炼的基本反应式为Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2，碳作为还原剂并生成产物二氧化碳。而氢冶金的概念是基于碳冶金的概念提出的，氢冶金的基本反应式为Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O，氢气充当了还原剂且产物是水，二氧化碳的排放量为零。碳达峰与碳中和的大背景下，全球兴起低碳经济发展和“脱碳”大潮，氢冶金工艺因其低碳低能耗特征受到业内关注，热度大增。
 

氢气来源分为灰氢、蓝氢、绿氢。灰氢是通过化石燃料（例如石油、天然气、煤炭等）燃烧产生的氢气，在生产过程中会有二氧化碳等排放。蓝氢是将天然气通过蒸汽甲烷重整或自热蒸汽重整制成。绿氢是通过使用再生能源（例如太阳能、风能、核能等）制造的氢气，例如通过可再生能源发电进行电解水制氢，在生产绿氢的过程中，完全没有碳排放。我国氢气来源目前仍以煤制氢为主（即灰氢），占比高达63.5%，工业副产制氢为 21.2%，天然气制氢为 13.8%，水电解制氢占比仅为1.5%。
 

煤制氢技术包括煤的焦化制氢和煤的气化制氢。煤的焦化是以制取焦炭为主，焦炉煤气是副产品，其主要成分为氢气（59.3%）、甲烷（18.8%）、一氧化碳 （7.8%）、水（6.4%）等；煤气化制氢是指煤和水蒸气在一定温度下发生反应得到合成气，再通过对合成气中的 CO 做转化处理，将合成气全部转化为氢气。目前，利用煤制氢主要是通过煤的气化来制取氢气。
 

我国现有的氢冶金技术中，富氢还原高炉与气基直接还原竖炉两类工艺发展逐渐受到行业的认可。气基直接还原竖炉即通过使用氢气与一氧化碳混合气体代替一氧化碳作为还原剂，将铁矿石转化为直接还原铁（DRI），之后再投入电炉进一步冶炼。短期内气基直接还原竖炉工艺将会是我国主流氢冶金技术手段，该工艺的进一步成熟化也将是行业的主要探索方向。钢铁行业向低碳技术转型，给绿色、节能、环保的富氢冶金气基竖炉技术带来了难得的机会。
 

2.1.2传统高炉炼铁流程耗能大、污染严重 非高炉炼铁技术、电炉短流程炼钢是方向

传统的高炉-焦化-烧结炼铁流程中，由于每吨烧结矿排出高温废气量达6000m3以上，烧结烟粉尘（包括PM10、PM2.5）、SO2、NOX排放量占钢铁联合企业排放总量的6成以上；由于焦炉出焦、熄焦过程有大量烟粉尘排放，焦化厂的烟粉尘排放量占钢铁联合企业排放总量的3成以上；而且焦化厂的SO2、氨、苯、苯并吡等对人体、生物有毒害的废气排放量占企业排放总量的8成以上。烧结机、焦化厂的污染物排放量占钢铁联合企业排放总量的一半以上，二者是钢铁生产流程中最大的污染源。由于炼焦对环境具有毁灭性的破坏作用，西方国家已经关停了9成炼焦设备。因此，降低焦比、提高球团比、降低烧结矿比例，是传统钢铁流程节能减排最有效的途径。
 

钢铁工业走转型升级、低碳绿色发展之路是必然趋势。采用废钢-DRI-电炉炼钢，可以节能一半以上，同时减少污染物排放量7成以上，固废渣量也可以减少7成以上。2020年《钢铁产能置换实施办法》（征求意见稿）公布，其中大力鼓励钢企发展电炉短流程炼钢，意味着后期发展电炉炼钢将是一种趋势，更是完成节能减排的重要措施。电炉短流程炼钢将成为国家钢铁行业“十四五”期间重点的政策鼓励方向之一。“十四五”发展期间，全国钢铁工业废钢比要达到30%，电炉钢比例要提升至20%。
 

越来越多的废钢资源做为炼钢原料被应有到钢铁生产中，预计“十四五”末钢企废钢量使用量有望达到3亿吨/年。根据中国工程院咨询项目研究数据：到2025年，我国钢铁蓄积量将达到120亿吨，废钢资源年产出量将达到2.7―3亿吨。2030年，我国钢铁蓄积量将达到132亿吨，废钢资源年产出量将达到3.2―3.5亿吨。2020年12月30日，生态环境部、发改委、海关总署、商务部、工信部联合发文《关于规范再生钢铁原料进口管理有关事项的公告》，符合《再生钢铁原料》（GB/T 39733-2020）标准的再生钢铁原料，不属于固体废物，可自由进口，自2021年1月1日起实施，进口正式放开！
 

而做为调节废钢冶炼过程中钢水成分的优质原料，势必将增加直接还原铁的用量，促进非高炉炼铁行业的发展。直接还原—电炉短流程（或直接还原与大型铸钢的对接）生产工艺将为大型钢铁联合企业的转型升级提供技术和生产的有力支持。
 

2022年1月，工信部、科技部、自然资源部等三部委联合发布《“十四五”原材料工业发展规划》，原材料工业包括石化化工、钢铁、有色金属、建材等行业。这是我国首次将原材料工业整合起来做一个规划，旨在根据产业发展阶段和技术进步的特点，增强规划的系统性、整体性、协同性，促进行业间耦合共生发展。在“十四五”期间需要完成的五大工程中就包括有“低碳制造试点工程”。低碳制造试点工程包括内容为：组织研发重质劣质油加工及高效转化利用、大型高效节能先进煤气化、以二氧化碳为原料生产化工产品、富氢碳循环高炉、氢能窑炉、氢基直接还原等技术。钢铁行业推广钢铁循环材料使用、近终形短流程铸轧、低品位资源生物冶金等低碳技术。组织实施氢冶金、非高炉炼铁等低碳冶炼试点项目，开展低碳水泥、氢能窑炉及固碳建材试点。目标——到2025年，钢铁、有色金属、建材等重点行业碳排放总量控制取得阶段性成果。
 

2022年2月，工业和信息化部、国家发展和改革委员会、生态环境部三部门近日联合印发《关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》。《指导意见》提出到2025年，钢铁工业基本形成布局结构合理、资源供应稳定、技术装备先进、质量品牌突出、智能化水平高、全球竞争力强、绿色低碳可持续的高质量发展格局。其中，行业研发投入强度达到1.5%，每年突破3-5种关键短板钢铁材料，钢铁短板材料比重下降到1％以下，实现关键钢铁材料的自主保障。氢冶金、非高炉炼铁、洁净钢冶炼、无头轧制等前沿技术取得突破进展。
 

2.1.3 全球直接还原铁产销两旺发展氢冶金技术已是全球共识
 

随着全球节能环保思想的高度统一，不同地区和国家对直接还原铁的重视程度日益加深，发展氢冶金技术已是全球共识，全球直接还原铁产量已经持续突破了亿吨水平。根据MIDREX公布的全球直接还原铁产量数据：2022年世界直接还原铁产量达1.2736亿吨，比2021年的1.192亿吨增长了约6.9%，创造新的年产量记录。2022年全球直接还原铁产量TOP5地区依次为印度、伊朗、俄罗斯、沙特阿拉伯、墨西哥，产量分别为4355万吨、3290万吨、766万吨、648万吨、584万吨。
 

印度和伊朗的年产量再度超过全球年产量的一半：其中印度继续保持其直接还原铁全球产量第一的记录--产量4355万吨，增长了11.4%，其中煤基产量3539万吨，气基产量816万吨。根据印度海绵铁制造协会数据（SIMA）,回转窑产量在继2019-2020年增长27.9%、2021年增长18.8%之后，2022年增长18%。伊朗2022年DRI产量3290万吨，全部是天然气气基工艺，比2021年增长了3.3%。MIDREX®工艺占伊朗DRI产量的90%，PERED工厂产量估计为276万吨。
 

我国建成了全球产业链最完备、规模最大的钢铁产业体系。在新冠疫情冲击、全球产业链重构的背景下，我国钢铁产业链相对完整、技术自主性比较强的优势进一步凸显。我国钢铁产业链完备，产能供需基本平衡。2022年我国粗钢产量10.13亿吨，同比下降2.1%，连续第二年下降。全年折合粗钢表观消费量9.60亿吨，同比下降3.4%。2022年钢铁行业产业集中度大幅上升。2022年，我国钢产量排名前10位的企业合计产量为4.34亿吨，占全国钢产量的42.8%，比2021年提升1.36个百分点；排名前20位的企业合计产量为5.72亿吨，占全国钢产量的56.5%，比2021年提升1.59个百分点。中国钢铁工业协会数据显示，2022年我国钢铁工业绿色转型取得明显成效，重点统计会员钢铁企业吨钢耗新水降至2.44立方米，同比下降0.7%；吨钢二氧化硫排放量为0.24千克，同比下降19.8%；吨钢颗粒物排放量为0.28千克，同比下降18.3%；吨钢氮氧化物排放量为0.46千克，同比下降12.4%。同时，重点统计会员钢铁企业节能、环保类投资371.44亿元，同比增长12.0%，占固定投资额比重为29.2%。由于钢铁生产旺盛，带动了对矿石、生铁、废钢等原料的需求，2022年我国直接还原铁进口量达168万吨。
 

2.1.4 规模化生产直接还原铁的资源和技术条件已经具备 
 

制约我国非高炉炼铁技术发展的主要问题在于资源和技术两方面的约束：资源约束主要是缺少高品位精矿粉和缺少天然气，技术方面的约束主要是非天然气为原料的气基竖炉生产直接还原铁方法还没有成熟经验。
 

经过我国冶金科技工作者的持续努力和科技公关，高品位铁精矿选矿技术已经在实践生产中普遍推广使用，辽宁朝阳地区、安徽六安、山西黎城等优质矿粉产地，可以生产出71.5%品位的高品质超纯铁精粉，而气基竖炉所需要的品质68-70%的铁精粉对选矿生产技术而言，早就不是难事，增加的选矿成本也仅有几十元。天然气资源问题可以用煤化工副产气取代并进行富氢转换，在技术上可行，用煤制气得到还原气的成本可低于天然气转化，这就具备了规模生产直接还原铁的条件。
 

2.2 我国非高炉行业尚处在起步阶段面临的困难依然艰巨
 

我国高炉生产技术成熟，传统地位牢固，钢铁企业主动转型动力不足。而我国非高炉行业还处在起步阶段，不少项目还没有建成，实际生产数据不足，缺乏样板效应。非高炉冶炼技术与成熟的高炉工艺相比，生产成本优势体现尚不明显。迫于当前双碳政策压力，钢铁企业对非高炉行业的关注度增加，但更多还是在犹豫观望，非高炉行业发展面临的困难依然艰巨。
 

2.2.1 缺乏廉价的气源
 

国际上气基竖炉企业较多的地区多是位于石油天然气丰富的地方，有着廉价的天然气资源，而我国天然气匮乏，成本较高。当前国内的制气技术更多是依据钢厂副产气或化工副产气来开展工作，技术上可行，但成本上是否经济？这还需要生产实践检验。
 

2.2.2 我国碳排放市场刚刚起步钢铁尚未纳入
 

我国碳市场2021年进入配额现货交易阶段，2021年全年碳排放配额成交量累计1.79亿吨，目前只包括发电企业,刚刚起步。2023年上半年，全国碳市场交易价格挂牌协议成交价格在64.00-75.00元/吨区间内震荡，日均收盘价为69.07元/吨。未来，碳市场将覆盖到发电、石化、化工、建材、钢铁、有色金属、造纸和国内民用航空八大行业。预计下一个纳入碳排放交易的对像会是钢铁。
 

根据中国碳排放数据库（CEADs），我国钢铁行业碳排放量占全球钢铁行业的60%以上，占全国碳排放总量的18%左右。钢铁行业是我国制造业碳排放量最高的行业。
 

根据美国环境保护署估算，碳排放的社会成本为每吨41美元，而若想单纯通过碳排放交易实现温室气体减排，则碳价应该至少高于碳排放的边际社会成本。世界银行在《State and Trends of Carbon Pricing 2020》中提出，为实现《巴黎协定》目标，全球各国到 2030年碳价格至少要达到每吨50到100美元。而根据 IMF 经济学家 Ian Parry 的测算，考虑2030年的减排承诺及市场碳价的弹性系数，中国实现《巴黎协定》减排承诺所需要的碳价约为47美元/吨，远高于我国预期碳交易市场价。
 

2.2.3产业政策模糊，缺乏具体可操作的政策支撑
 

一个行业的发展离不开政策的支持，虽然国家多年来一直对于非高炉行业给予鼓励，但缺乏具体的、可操作的政策支持。例如，目前钢铁行业需要有产能指标才能获得建厂许可，而由于非高炉冶炼技术种类较多，一些技术还处在试验推广或研发应用阶段，企业能够选择采用该技术已在承担风险，如果还需要费很大力气去获得产能指标，使得企业不得不知难而退。由于缺乏钢铁产能指标，限制了某些非高炉冶炼工项目的落地。
 

我国天然气资源匮乏，气基竖炉工艺的工业应用难重点在于工业副产气或煤制气能否转换成合格的还原用气，由于几乎没有可参考的现成技术案例，而现有的政策也没有具体的鼓励措施，尚需在国家政策上进一步突破。
 

3 行业发展建议
 

非高炉炼铁技术是前瞻性技术，对国家钢铁行业发展的重要意义逐渐显现，国内主要的钢铁企业已经介入到这个领域中，开展了先行先试的尝试，行业发展前景广阔。
 

3.1 具体政策支持
 

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