1、21 世纪炼铁发展趋势及对中国高炉炼铁的挑战20 世纪是钢铁工业极大发展的世纪，发展经验告诉我们经济发展是钢铁工业发展的拉动力，技术进步是推动力，能源、资源和环境是钢铁工业发展的限制环节。钢铁工业永远不会是夕阳工业，21世纪钢铁工业还将继续发展。钢铁材料仍然是人类社会最重要的材料。21 世纪预计全球工业化将需要 20 亿吨/ 年钢产量。21 世纪，高炉炼铁仍将占据炼铁主导地位，但是进入 21 世纪第二个十年后世界铁钢比将会逐渐开始下降。节能、环保和炼铁工艺创新及高炉炼铁工艺的改进将是 21 世纪炼铁技术进步的发展趋势。中国炼铁工业的产量已经站到了新的历史的顶点，自然资源的短缺、不合理的高炉炼铁
2、结构、能源消耗高和对环境的严重冲击是中国炼铁工业面临的挑战。中国钢铁工业必须以国内市场需求为导向，中国炼铁工业健康发展取决于我们如何应对这些挑战。经济全球化正在使全世界的钢厂形成一个集体，我们必须竭尽全力提高技术创新和为实现可持续发展而努力。一、21 世纪炼铁发展趋势 1.钢铁工业将继续发展。尽管受世界金融危机影响，全世界粗钢、生铁产量 2008 年分别达到 13.29 亿吨和 9.27 亿吨。估计 21 世纪世界钢产量将达到 20 亿吨/年。假如铁钢比保持在 0.650.70 范围内，世界铁产量最高将达到 13 亿14 亿吨/年。 21 世纪炼铁产能的发展空间大约为 4 亿5 亿吨。2.高炉
3、炼铁工艺保持主导地位。钢铁比与钢铁工业高炉炼铁和废钢供应密切相关。在工业化国家，废钢供应充足，铁钢比比较低。在钢铁工业繁荣的发展中国家，因为废钢短缺，铁钢比高。20002008 年世界高炉炼铁和直接还原铁生产进展年份 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008世界钢产量/百万吨 829.60 833.75 885.76 950.79 1046.23 1107.14 1230.48 1322.22 1329.72世界高炉炼铁产量/百万吨576.26 578.46 611.07 670.09 724.08 800.77 875.02 946.42 92
4、6.70直接还原铁产量/百万吨33.87 30.62 34.68 37.38 44.15 47.85 50.66 54.71 56.76世界铁产量总和/百万吨610.13 609.08 645.75 707.47 768.23 848.62 925.68 1001.13 983.46铁钢比 0.724 0.734 0.728 0.749 0.742 0.766 0.76 0.764 0.742008 年主要钢铁生产国家铁钢比情况 国家 中国 日本 美国 俄罗斯 印度 韩国 德国 乌克兰 世界总计粗钢产量/百万吨 502.01 118.73 91.49 68.51 55.05 53.49 45.
5、83 37.10 1329.72高炉炼铁产量/百万吨 471.10 86.17 32.99 48.29 28.90 31.21 29.10 30.98 926.70直接还原铁产量/百万吨- - - - 20.15 - - - 56.76铁产量总和/百万吨 471.10 86.17 32.99 48.29 49.05 31.21 29.10 30.98 983.46铁钢比 0.938 0.726 0.361 0.702 0.891 0.583 0.635 0.835 0.74020002008 年高炉炼铁在世界炼铁总产量所占份额的变化情况 年份 2000 2001 2002 2003 2004
6、2005 2006 2007 2008高炉炼铁产量/百万吨 576.6 578.46 611.07 670.09 724.08 800.77 875.02 946.42 926.70直接还原铁产量/百万吨 33.87 30.62 34.68 37.38 44.15 47.85 50.66 54.71 56.76世界铁产量总和/百万吨 610.13 609.08 645.75 707.47 768.23 848.62 925.68 1001.13 983.46高炉炼铁所占份额% 94.44 94.97 94.63 94.72 94.25 94.36 94.53 94.54 94.233.节约自然
7、资源和通过减少排放保护地球环境将是 21 世纪炼铁工艺技术主要发展趋势。钢铁工业要持续发展就必须节约自然资源。首先，必须强调有效利用自然资源。更加关注铁矿石选矿和含铁金属材料的回收利用。 在利用非炼焦煤和弱粘结性煤基础上提高焦炭冶金性能将是炼焦生产最重要的课题。 提高入炉料质量是炼铁工艺技术进步的基础。高炉炼铁结构合理化是 21 世纪高炉炼铁的紧迫任务，采用先进技术和淘汰落后设备是结构调整和合理化的原则。对节约能源，减少排放和保护环境是有利的。20 世纪晚期炼铁领域的技术进步使一些技术指标接近理论计算数值。例如，理论计算高炉燃料比大约为 450kg /吨（铁） ，近年来一些先进大型高炉燃料比大
8、约在 460 470kg /吨（铁） 。在 21 世纪寻求现有流程减少能源消耗和向环境排放最小化可能是一种可行的办法。二、目前中国高炉炼铁的状况 进入 21 世纪后，中国炼铁产量快速增长的主要原因反映在引人注目的钢铁工业固定资产投资的增长上。19862008 中国钢铁工业固定资产投资情况年份 19861990 19911995 19962000 20012005 2006 2007 2008固定资产投资/亿元 658.21 1728.33 2153.76 7147.38 2246.5 2616.71 3920.81.炼铁产能的地区分布。快速发展的中国炼铁导致中国各地区炼铁的引人注目的发展。20
9、08 年 31 个省、市、自治区中有15 个省年产铁超过 1000 万吨，在最大的河北省产量达到1.1356 亿吨。除西藏自治区，在所有 30 个省都有炼铁设备。炼铁产能主要分布在沿海省份，2008 年产量达到 2.7905 亿吨。2.高 炉 座 数 增 加 。 从 2001 年 起 钢 厂 分 类 变 为 重 点 大 中 型 企 业和 非 重 点 企 业 ， 其 中 重 点 大 中 型 企 业 包 括 中 央 直 属 和 地 方 钢 厂 ，非 重 点 企 业 包 括 乡 镇 小 企 业 和 私 营 高 炉 。20012008 年中国炼铁产能变化情况铁产量 2001 2005 2006 200
10、7 2008 20082001总吨数/百万吨 148.93 337.41 404.16 469.44 470.67 +321.74% 100 100 100 100 100 216.03重点大中型/百万吨 136.31 255.75 302.71 349.24 359.88 +223.57% 91.52 75.80 74.90 74.40 76.46 -15.06其他/百万吨 12.62 81.65 101.45 120.20 110.79 +98.17% 8.48 24.20 25.10 25.6 23.54 +15.06在过去的 3 年中，重点大中型企业在炼铁产量总量中的份额已经降到 3/
11、4 以下，这意味着大量小高炉的出现。因为目前缺少非重点企业的可信的数据，我们只能参考重点大中型企业高炉炼铁的发展情况。重点大中型企业 2001 年至 2005 年炼铁产量增长 1.194 亿吨，2005 年至 2006 年炼铁产量增长 1.164 亿吨。同一时期高炉座数从 2001 年 196 座增至 2005 年 437 座，2006 年增至 475 座。高炉座数增长是炼铁产量增长的主要原因。2006 重点大中型企业高炉结构高炉容积/m 3 3000 30002000 20001000 1000300 300100 100 合计高炉容积范围/m 3 48003200 28502000 180
12、01000 973300 294100 - -座数 12 39 60 278 86 - 475总容积 44710 92708 78095 118700 14512 - 348725产量/百万吨 35.99 74.63 67.87 104.46 15.96 - 293.91占总产量比例/% 12.25 25.39 21.39 35.54 5.43 - 10021 世纪炼铁发展趋势及对中国高炉炼铁的挑战(续)二、目前中国高炉炼铁的状况3.炉料改进。炼铁产量的快速增长导致对铁矿石需求的激增。大多数国内铁矿石是贫矿必须进行选矿 。 2004 年 以 来 ， 进 口 铁矿 石 价 格 上 涨 刺 激 国
13、 内 铁 矿 石 产 量 增 加 。 在 过 去 几 年 中 ，“反 浮选 磁 选 分 离 工 艺 ”的 选 矿 技 术 在 中 国 得 到 发 展 ， 这 个 工 艺 可 得 到含 67%69%的 Fe 和 3%4%SiO2 的 铁 精 矿 。 这 种 精 矿 粉 必 须 在球 团 厂 制 成 球 团 矿 ， 估 计 中 国 的 炉 料结构将逐渐变为烧结+ 球团+块矿的结构。实际上中国球团的产量正在增长。入炉原料的质量由于建设和新开工新的焦炉、烧结厂和球团厂得到改善。20002008 年进口矿和国产矿情况年份 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2
14、008进口铁矿石/百万吨 69.9 92.0 111.1 145 208 275.22 326.30 383.09 443.66国内铁矿石，原矿石/百万吨 222.25 217.01 232.61 262.72 311.31 426.23 588.17 707.07 824.0120002008 年中国烧结、球团、焦炭产量 年份 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008烧结/百万吨 166.78 192.76 226.00 270.44 204.46 369.23 429.77 523.50 -球团/百万吨 13.60 17.69 26.20 3
15、8.85 44.01 59.11 76.35 99.43 -焦炭/百万吨 100.58 101.84 114.94 138.79 187.70 232.81 282.85 335.52 323.5920002008 年烧结、球团、焦炭平均指标 年 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008Fe% 55.73 56.54 56.74 56.90 56.00 56.80 55.65 55.39CaO/SiO2 1.76 1.83 1.94 1.93 1.94 1.94 1.884 1.858烧结转鼓指数/% 66.42 83.72 71.83 73.24 83.
16、77 75.75 76.02 76.59Fe% - - - 63.06 62.85 - 62.89 -球团耐压强度（N/球团） - - - 2458 2389 - 2372 -Ash/% 12.22 12.42 12.61 12.76 12.77 12.54 12.52 13.03焦炭S/% 0.56 0.57 0.61 0.63 0.65 0.65 0.68 0.74M40/% 82.06 81.10 81.25 81.40 81.82 82.94 83.16 83.12M10/% 7.04 7.13 7.06 7.15 7.10 6.81 6.75 6.844.高炉技术进步。如前所述，进入
17、 21 世纪后中国高炉数量的增长是铁产量增长的主要原因。一批新建高炉的投产是带动高炉水平进步的一个重要因素，一些大型高炉装备了现代化设备，如无料钟炉顶、高风温热风炉、槽下筛分、炉顶高压装备、喷煤装置等。大部分新建高炉都取得了好的成绩。20012008 年重点大中型企业高炉技术指标对比年 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008利用系数/（吨m -3d-1） 2.337 2.448 2.474 2.516 2.642 2.675 2.677 2.607焦比（kg吨 -1） 426 415 433 427 412 396 392 396煤比（kg吨 -1） 1
18、20 125 188 116 124 125 132 136燃料比（kg吨 -1） 546 540 551 543 536 531 529 532品位/% 57.16 58.18 58.49 58.21 58.03 57.78 57.71 57.32孰料比/% 92.03 91.53 92.41 93.02 91.45 92.21 92.49 92.68风温/ 1081 1066 1082 1074 1084 1100 1125 11335.高炉长寿。20 世纪 80 年代高炉炉衬过度侵蚀存在的一系列问题影响高炉炉龄，这个情况到 90 年代得到改进。进入 21世纪后，一些大型高炉不经过中修一代
19、炉龄可达到 10 年甚至更长。宝钢 2 号高炉（ 4063m3 ） 2006 年 8 月 31 日 大修，一代炉龄 15 年零 2 个月，单位容积产铁 11613 吨/m3。武汉钢铁集团公司 5 号高炉（ 3200m3 ） 2007 年 5 月 30 日 大修，不经过中修（也不喷补） ，一代炉龄达到 15 年零 8 个月，单位容积产铁 11096.6 吨/m3 。自 20 世纪 90 年代以来，许多 1000m3 以上高炉采用了高炉长寿技术，预计更长的一代炉龄将会出现。三、21 世纪中国炼铁面临的挑战 从目前总过高炉炼铁的整体情况可以看出，中国钢铁工业存在不同水平共存的现象。技术装备从大于 4
20、000m3 到小于 200m3 的不同级别的高炉共存，从清洁生产的钢厂到严重污染的小钢厂不同环保水平共存。这种现象将严重影响中国钢铁工业实行可持续发展政策并妨碍中国的工业化。如何应对这一共存的现象是中国高炉炼铁面临的主要挑战。1.高炉炼铁结构调整。考虑到非重点企业的情况更糟，目前中国高炉炼铁结构与世界高炉炼铁合理结构差距很大。伴随大量小高炉的出现，一批小烧结厂、小焦炉也相继涌现，这种情况显示结构调整必须是包括高炉、烧结厂、焦炉、球团厂在内的整个中国高炉炼铁系统。然而， 高炉炼铁结构调整不仅是一个技术问题，还是一个与地方经济紧密相关的问题，这可能会需要较长的时间。2001、2005、2006 年
21、重点大中型企业高炉座数情况高炉座数年 4000m3 4000 3000m3 3000 2000m3 2000 1000m3 吨 o 吨 al 1000m3 总座数年产量/百万吨平均单座高炉产量/（百万吨/炉）2001 3 1 17 29 50 196* 136.31 0.6952005 4 5 33 48 90 437 255.75 0.5852006 5 7 39 60 111 475 302.71 0.637*高炉 200m3 未统计在内 2.有效利用自然资源。自然资源短缺是限制中国钢铁工业发展的一个主要瓶颈，有效利用自然资源包括国内、国外资源将是中国钢铁工业的一个长期课题。进口铁矿石由于
22、运输方便将用于沿海钢厂，国产矿采矿和选矿工艺的进步将会着重提高铁精矿的质量和回收效率。除了有效利用铁矿资源外，还要注重从钢厂回收含铁废料，例如废钢回收、钢厂尘泥的回收和重复利用等。3.节约能源。中国钢铁工业能耗占全国总能耗的 13%14%，炼铁能耗占整个钢铁工业能耗的 70%左右。2008 年重点大中型企业高炉燃料比为 532kg /吨，其中焦比 396kg /吨，喷煤比 136kg /吨。中国高炉炼铁燃料比高于欧洲和日本，此外重点大中型企业之间差距也很大。另一方面，2008 年重点大中型企业铁产量不足全国铁产量总量的 3/4。由于非重点企业目前尚无可信的数据，估计 2008 年中国高炉炼铁实
23、际的焦比高于重点大中型企业平均值 60 80kg /吨。因此中国高炉炼铁节能空间很大，淘汰落后高炉是中国钢铁工业实现可持续发展的一个紧迫任务。4.实现清洁生产。快速发展的中国钢铁工业对环境产生了强烈的冲击，特别是大量地方小钢厂的存在。大型城市钢厂的环保治理取得了显著的成绩，相当一部分城市钢厂已达到或接近清洁生产的要求。20002008 年重点大中型企业吨钢排放情况年 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007吨钢耗新水/（dm -3吨 -1） 25.24 18.81 15.58 13.73 11.62 8.60 6.71 5.61排废水（m 3吨 -1） 1
24、6.83 12.86 10.97 7.7 7.47 4.89 3.42 2.67废气排放（m 3吨 -1） 18678 15074 14973 16386 16098 16470 12558 11729SO2 排放（kg吨 -1） 6.09 4.6 4.0 3.21 3.2 2.77 1.82 1.55中国政府已经强调中国钢厂要控制污染和限制废弃物排放。实行清洁生产将在今后持续很长一段时间。3.中国炼铁前景预测。资源短缺和环保压力是中国钢铁工业发展的瓶颈，因此，中国钢铁工业必须以国内市场为导向。进入21 实际第二个十年废钢供应将开始增加，对铁水的需求将会减少，铁产量开始下降。另一方面，大约有 1 亿吨炼铁产能属于落后装备，其中十年后将是淘汰落后装备的最有利的时机。中国炼铁工业面对挑战，应采取如下措施：淘汰落后炼铁装备；贯彻执行“钢铁产业发展政策” ；中国高炉炼铁结构调整；优化进口矿和国产矿供应链，优化高炉炉料结构；改善钢厂高炉部分的技术指标包括原料处理、烧结、球团、焦化和高炉操作；促进技术进步和优先引进节能和环保先进技术。
