我國鋼鐵傳統(tǒng)工藝技術(shù)上一直存在著煉鐵能力<煉鋼能力<軋鋼能力的情況。2020年我國鋼鐵協(xié)會成員的鐵鋼比為0.8429，比全球（含中國）均值高15%左右，若不含中國則全球僅為0.5。

鐵礦石和廢鋼是主要煉鋼原材料，鐵鋼比高意味著廢鋼比低，而使用廢鋼和短流程工藝可降低70%-80%碳排放。雖然我國粗鋼產(chǎn)能占據(jù)世界超過一半，但工藝上仍以高爐-轉(zhuǎn)爐的傳統(tǒng)長流程為主，其能耗、污染物排放、生產(chǎn)成本與國際先進(jìn)水平存在著較大差距，并長期受資源供給和生態(tài)環(huán)境制約。

高爐煉鐵仍將在未來保持巨大規(guī)模，但占比和產(chǎn)量將隨廢鋼使用增加而逐步下降

2020年我國煉鐵產(chǎn)量中90%是采用傳統(tǒng)的高爐-轉(zhuǎn)爐工藝流程生產(chǎn)，僅這一環(huán)節(jié)碳排量就超過10億噸，占全國10%碳排放總量，算上其他環(huán)節(jié)，整個鋼鐵行業(yè)占比則達(dá)到18-20%。根據(jù)鋼鐵行業(yè)技術(shù)水平某較先進(jìn)企業(yè)分析，我國鋼鐵聯(lián)合企業(yè)高爐噸排放量在1.8-2.2噸，而電爐僅為0.4-0.8噸，但電爐比例卻遠(yuǎn)低于高爐。焦化、燒結(jié)和煉鐵流程約占總能耗的70%，在節(jié)能減排的宏觀背景下，高爐是歷次環(huán)境治理中的重點。不過隨著2021年我國放松廢鋼進(jìn)口，以及我國自產(chǎn)廢鋼產(chǎn)量逐年上升，供給電爐用廢鋼將持續(xù)增長，有助于鋼鐵企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)工藝更新?lián)Q代。

我國非高爐煉鐵工藝發(fā)展緩慢，與國際先進(jìn)水平存在較大差距，國產(chǎn)替代存在較大空間

非高爐煉鐵技術(shù)包括直接還原和熔融還原兩大工藝，其優(yōu)勢在于擺脫了焦煤資源日益短缺的問題，沒有了燒結(jié)及焦化工藝環(huán)節(jié)，提升了環(huán)保水平，有效降低產(chǎn)品綜合能耗，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，為煉鋼環(huán)節(jié)生產(chǎn)潔凈鋼和優(yōu)質(zhì)鋼等高端產(chǎn)品提供純凈的材料。

圖1 煉鐵工藝分類

直接還原工藝中被納入國際鋼鐵協(xié)會統(tǒng)計的只有豎爐、流化床和煤基回轉(zhuǎn)窯直接還原三種，轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)品由于金屬化率僅約為50%-85%，只適合作為半成品原料供給高爐或作為冷卻劑供給轉(zhuǎn)爐。其中氣基豎爐生產(chǎn)工藝最成熟、能耗最低、單機產(chǎn)能最大，其單機產(chǎn)能可達(dá)到大型高爐水平，其產(chǎn)量占直接還原工藝總產(chǎn)量80%以上。

熔融還原工藝目前全球年產(chǎn)量不足1000萬噸，尚未實現(xiàn)技術(shù)突破。規(guī)模化熔融還原煉鐵技術(shù)主要有Corex、Finex和HIsmelt等。Corex工藝寶鋼擁有兩座，一座運行已4年，若持續(xù)保持創(chuàng)新未來可能成為世界第一座大型高效熔融還原煉鐵工藝，另一座停產(chǎn)。全球范圍沒有新的在建項目；Finex工藝在韓國浦項投產(chǎn)2套，目前都在運行生產(chǎn)；HIsmelt工藝已搬至山東墨龍，并于2017年投產(chǎn)，山東墨龍已獲得HIsmelt熔融還原技術(shù)系列專利與授權(quán)，但由于存在工藝問題項目僅運行112天。2018年5月經(jīng)中國金屬協(xié)會組織的科技成果鑒定，該工藝達(dá)到國際領(lǐng)先水平。山東墨龍在2021年4月已經(jīng)聲稱實現(xiàn)了裝備基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，并進(jìn)行了多方面工藝技術(shù)創(chuàng)新。其HIsmelt工廠是否復(fù)產(chǎn)目前尚不明確。

粗鋼存量產(chǎn)能需進(jìn)行環(huán)保改造，鋼鐵環(huán)保設(shè)備空間較大

我國經(jīng)濟增長和環(huán)保之間始終處于此消彼長的狀態(tài)。因此相較于需要數(shù)年并花費高額投入來完成的非高爐煉鐵工藝的推廣，為現(xiàn)有工藝增加先進(jìn)環(huán)保設(shè)備可以在較短時間見到效果，盡快實現(xiàn)經(jīng)濟高質(zhì)量增長。

2019年4月，生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)改委、工信部、財政部和交通運輸部五部門共同發(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》（環(huán)大氣〔2019〕35號）提出“到2025年底前，重點區(qū)域鋼鐵企業(yè)超低排放改造基本完成，全國力爭80%以上產(chǎn)能完成改造。”，并且還提出“企業(yè)通過超低排放改造形成的富余排污權(quán)，可用于市場交易”等獎勵措施。

2019年12月份生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《鋼鐵企業(yè)超低排放評估監(jiān)測技術(shù)指南》，其中要求：鼓勵行業(yè)協(xié)會發(fā)揮橋梁紐帶作用，指導(dǎo)企業(yè)開展超排放改造和評估監(jiān)測工作，在協(xié)會網(wǎng)站上公示各企業(yè)超低排放改造和評估監(jiān)測進(jìn)展情況。截至今年3月，已有14家企業(yè)進(jìn)行了公示。

2020年12月，工信部、科學(xué)技術(shù)部和生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布《國家鼓勵發(fā)展的重大環(huán)保技術(shù)裝備目錄（2020年版）》，其中涉及冶金行業(yè)設(shè)備/技術(shù)/材料共四項，分別為超低氮燃燒技術(shù)、在線攪拌氣浮除油裝備、多污染物協(xié)同治理團聚復(fù)合劑以及納米纖維網(wǎng)膜復(fù)合過濾材料，并對每一項做出了詳細(xì)的技術(shù)指標(biāo)要求。

結(jié)語

我國在運行的非高爐煉鐵裝備仍然依賴進(jìn)口，技術(shù)成熟度和裝備自給率與大規(guī)模裝備的高爐仍有一定差距，高爐將依舊占據(jù)主要煉鐵產(chǎn)能。其中比較適合中國原材料資源條件的FINEX熔融還原裝備和專利技術(shù)由韓國企業(yè)浦項掌控，限制了該項技術(shù)在中國的發(fā)展。在電爐冶煉方面，我國能夠自主研發(fā)全套電爐裝備，但市場占有率上遠(yuǎn)低于普銳特、達(dá)涅利等國外先進(jìn)成套設(shè)備公司，在服務(wù)水平上也存在著一定差距，先進(jìn)電爐裝備仍需進(jìn)口。

在冶金環(huán)保設(shè)備方面，我國共有229家鋼鐵企業(yè)的6.2億噸粗鋼產(chǎn)能正在進(jìn)行超低排放改造，冶金環(huán)保設(shè)備市場空間較大，隨著超低排放政策的持續(xù)推進(jìn)將不斷創(chuàng)造市場需求。

總體上來說，在工藝方面，我國鋼鐵行業(yè)短期內(nèi)由于經(jīng)濟因素，預(yù)計仍以低成本長流程改造為主，在短時間內(nèi)實現(xiàn)立竿見影的減少碳排放效果。中期則大力推廣電爐工藝，長期探索突破性技術(shù)。