我国炼铁工业如何赢得未来

  经过多年的高速发展，2013年我国铁产量已达到7.0897亿吨，占世界总产量的60.88%。面对钢铁产能过剩的现状和日益严格的环保要求，确定我国炼铁工业正确的发展方向，不仅是各钢铁生产企业自身的需求，更是支撑我国钢铁工业整体健康发展的最重要基础。
    从铁钢比看我国炼铁业发展前景
    由于高炉炼铁工艺的成熟和高效性，特别是考虑到现已处于产能严重过剩阶段，加之我国的资源特点，各种非高炉炼铁工艺难以获得足够的发展机会。毫无疑问，高炉工艺仍将长期占据我国未来炼铁工业最重要的地位。
    而未来我国高炉炼铁的生产规模变化则存在一些不确定因素，主要是钢产量变化和铁钢比变化。对二者的变化简要分析如下：
    未来钢产量的变化。长期以来，我国每年的铁产量一直保持着与钢产量一致的水平，即产多少钢就需要多少铁。近年来，虽然二者之间有差距，但钢产量仍将是决定铁产量的最主要因素。未来的钢产量取决于我国的钢材消费量变化、进口钢材量变化和出口钢材量的变化。
    工业和信息化部预测，2015年，我国的钢材消费将达到7.5亿吨，2015年~2020年逐步达到7.7亿吨/年~8.2亿吨/年。我国的钢材市场占有率（自给率）在不断提高，2012年达到98.5%。因此，如果未来我国的钢材消费达到7.7亿吨/年~8.2亿吨/年，即使以目前的市场占有率不变来估算，需要粗钢产量达到8.068亿吨/年~8.592亿吨/年（按94%的成材率计算）。
    驱动我国钢产量增加的另一因素是钢材出口。自2009年达到低谷以来，钢材出口量逐年快速增加，2013年钢材出口量达到6234万吨。从总的趋势来看，我国的钢材出口量将保持不断增长。以2015年~2020年达到8000万吨出口钢材量计算，粗钢产量将增加8510万吨。
    按上述数据推算，2015年~2020年，我国的粗钢产量有可能达到8.9亿吨~9.4亿吨。因此，在未来的时间里，只要我国经济保持平稳发展，我国钢产量将维持在高位运行，而钢材出口量的增加甚至会促进钢产量的进一步提高。
    未来铁钢比的变化。从目前的状态来看，随着我国钢产量增加，铁产量也必将同步增加。然而，一个不可忽视的因素是未来铁钢比的变化。它将影响我国铁产量的增长速度，甚至铁产量的下降速度。
    铁钢比下降是一个必然趋势。随着社会钢的积蓄量增加，废钢的供应量也不断增加，使用废钢通过电炉炼钢的比例在不断增加。2012年国外铁钢比已降低到0.56。我国长期以来铁钢比一直维持在1左右，但近年来二者之间的差距开始扩大，铁钢比开始出现下降的趋势，2012年铁钢比为0.918（2000年为1.0156）。因此，未来铁钢比不断下降是必然的。而下降的速率高低将取决于废钢的供应量和工艺选择等复杂因素。
    在过去的10多年里，我国废钢消耗量整体呈增加的趋势，从2001年的4000万吨增加到2012年的8000万吨。废钢的来源包括进口废钢、自产废钢和社会废钢。其中，进口废钢、自产废钢不会对铁钢比产生大的影响，社会废钢则是一个不断变化的资源。在过去的10多年里，我国每年回收利用的社会废钢量由不足2000万吨增长到5000万吨左右。许多专家学者预测在不远的将来，社会废钢回收量将超过1亿吨，甚至达到2亿吨以上。
    废钢供应量对铁钢比的影响存在不确定性。考虑到我国的电价比较高，不利于电炉钢的发展。当废钢供应量大量增加时，除电炉和转炉的使用量会增加外，高炉也有可能使用部分废钢。高炉吃废钢同样具有节能降耗的优点。在这种情况下，铁钢比仍将维持较高水平，高炉炼铁的生产规模将得到保持。
    根据上述因素分析，以2015年~2020年废钢消费量增加到1亿吨~2亿吨且假定均用于电炉流程估算，铁钢比将降低到0.84左右。
    综合分析，在未来的几年内，受钢产量的需求拉动，我国的铁产量仍将在现有生产规模的基础上略有增加。粗略推测，2015年~2020年，我国炼铁的生产规模将在7.5亿吨左右。数年后，随着我国进入社会废钢回收量增长的高速期，若电炉钢得到大力发展，铁产量将快速下降。若高炉在消化废钢上体现出技术经济优势，炼铁的生产规模将继续保持在较高水平。
    未来炼铁生产面临三大挑战
    原燃料供应。理性看待铁矿石、焦煤的供求与价格变化对我国炼铁的影响。
    就铁矿供应而言，随着国外几大铁矿公司的产能扩张，众多新矿山的投产，铁矿的供应量将有足够的保证，其进口矿的价格有望大幅度降低。铁矿价格如果大幅下降，在钢铁生产各工序成本系统已是透明的状态下，势必引起钢材价格的进一步降低。因此，未来铁矿供应量是有保障的，但钢厂寄托于铁矿价格降低来获得更多利润并不现实，除非个别钢厂有自己的矿石基地。
    就焦炭而言，我国炼焦行业的产能处于过剩阶段。未来焦炭生产的不确定因素主要是焦煤的供应问题。国内焦煤资源的相对紧张导致近年来进口焦煤量逐年增加，但国内焦煤供应仍占主导地位，而且因产能过剩而价格下滑。因此，针对目前的炼铁生产规模，在短期内我国焦炭的供应在数量和价格上应当是有保障的。如果进口焦煤的比例逐渐增加，则存在类似铁矿石的涨价风险，给我国炼铁带来新的挑战。
    生产成本的控制。在产能过剩的情况下，炼铁生产成本的控制将成为各钢铁厂生存的关键。面对种类繁多的原燃料供应渠道和已从年合同交易转为现货交易的采购机制，各企业势必以成本最小化为目标来不断调整采购的原燃料品种和数量，由此带来高炉入炉原燃料品种和质量的频繁波动。这对于强调以稳定运行来实现低成本为核心的高炉炼铁工艺，无疑是最大的挑战。
    各企业应该采取的应对措施包括：
    一是加强原燃料基础性能的研究。对可选择的原燃料进行充分的实验室试验研究，明确其性能及使用特点，确定工业应用的最佳使用条件和比例、高炉入炉原料质量的变化及影响，最终在实际应用中实现预期的低成本。以用量最大的铁矿粉为例，必须进行新矿种的铁矿粉烧结基础性能试验，确定其烧结性能特点。在此基础上，进行烧结杯试验，确定其在一定配比下的最佳烧结工艺参数（混合料配碳及水分），明确烧结使用后的烧结矿化学成分和冶金性能的变化，确定实际应用时，烧结工序和高炉冶炼所应采取的控制措施。
    二是优化高炉炉料结构。生铁成本的主要组成部分是入炉铁料。经济炉料结构是一个随时间和地区不断变化的过程。在今后铁矿资源和种类多变的情况下，各厂应该依据自己可获得的资源条件，不断调整入炉烧结矿、球团矿、块矿的配比，实现低成本炉料结构。同时，积极开发高炉使用废钢和其他含铁炉料，促进铁水成本的持续降低。
    三是提高生产过程的控制水平。在原燃料条件不断变化的情况下，为保证各工序的生产稳定，实现最佳的技术经济指标，必须进一步提高各工序的生产控制水平。应当注意到，我国虽建设了许多装备先进的炼铁装置，但在生产过程的控制水平上，从理念、监测设施到控制精度等，总体与国外先进水平相比仍有很大的差距，导致诸如高炉运行稳定性差、煤气利用率低、高炉燃料比高等问题频繁出现。而在未来原燃料不断变化的情况下，问题会更加严重。因此，提高炼铁过程控制水平不仅必要，而且十分迫切。
    环保生产问题。当前我国炼铁生产面临的最大社会压力是环境污染问题。未来钢铁企业获得生存与发展权利的基本条件是满足越来越严格的环保要求，而环保条件的制约更被多方面认可为最有效的淘汰钢铁产能的手段。
为实现环保清洁生产，在炼铁生产过程应加强以下工作：
    一是不断优化炼铁生产工艺流程，实现低成本清洁生产。这主要包括消减烧结生产、研究高效低成本污染物排放控制技术和重视块矿的环保价值。
    二是做好CO2的排放控制。在全球开始努力减少碳排放的情况下，我国炼铁的碳排放将成为受抑制的目标。在这种情况下，各企业努力采取各种措施降低炼铁碳排放将是减少此部分费用支出、赢得竞争优势的重要环节。当前炼铁厂的工作重点是提高煤气利用率降低燃料比，从而减少碳排放。此外，应积极探索使用低碳燃料以及使用金属炉料等。
    三是进行炼铁PM2.5的排放监控。炼铁的主要PM2.5排放点包括：原料场、焦化的燃烧室烟气、炭化室炉门烟气、烧结烟气、球团烟气、高炉槽下、高炉出铁场、热风炉烟气、喷煤制粉烟气、高炉渣处理烟气等。PM2.5颗粒又分为可冷凝PM2.5和可过滤PM2.5两部分。前者尚缺乏有效的监测手段和控制方法，后者可通过连续监测排放点的烟气浊度计（opacity monitor）测量、粉尘浓度测量或定期直接测量PM2.5含量进行监测，然后通过安装布袋除尘设施和改进布袋除尘效率等措施加以控制。