关于发展熔融还原炼铁技术的思考
一、世界发展熔融还原炼铁技术的背景
１．近几十年来，为减少对炼焦煤的依赖和环境保护的需要，有不少国家的研究机构和钢铁企业开展了熔融还原炼铁技术的研究，研发了多种熔融还原炼铁工艺。如，Ｄｉｏｓ工艺、Ｃｏｒｅｘ工艺、Ｈｉｓｍｅｌｔ工艺等。
２．目前，除Ｃｏｒｅｘ工艺已在３个发展中或较发达的国家得到应用，我国作为第四个国家引进了该工艺外，其它熔融还原炼铁工艺尚未得到推广应用。
３．世界发达国家的钢铁企业有研究熔融还原炼铁技术的，但未在生产中应用，也未引进任何熔融还原炼铁技术。
二、Ｃｏｒｅｘ工艺推广应用情况
１．开发Ｃｏｒｅｘ工艺的初衷和初步实践
最初，开发Ｃｏｒｅｘ工艺的目的是针对那些缺少炼焦煤资源，但有丰富铁矿和非炼焦煤资源的国家发展非高炉炼铁生产。Ｃｏｒｅｘ工艺最初设计使用的主要原燃料是含铁块矿和非炼焦煤，认为这样的设计，有利于使用当地较为廉价的原燃料，有利于在生产成本和环境保护两个方面优于高炉炼铁工艺。
由于设计上突出了原燃料的优点，在上世纪８０年代末，南非伊斯科尔厂引进了世界第一个年产３０万ｔ铁水的Ｃｏｒｅｘ１０００型装置。但是，由于种种原因，这套生产装置运行不理想，生产出现亏损，被迫停产。
在总结这次失败的教训时，突出了两点原因：一是Ｃｏｒｅｘ１０００型的生产能力小，达不到经济规模要求；二是缺乏设计经验，设备事故多。其它原因，如原燃料性能和质量的影响等没有给予足够的总结和分析。
２．Ｃｏｒｅｘ工艺的再推广和再实践
到上世纪９０年代末，为了推广应用Ｃｏｒｅｘ工艺，根据某些国家发展钢铁工业的需要，年产６０～７０万ｔ铁水的Ｃｏｒｅｘ２０００型装置设计应运而生，有３个国家，包括韩国、南非和印度引进了４套Ｃｏｒｅｘ２０００型装置。其中：（１）南非和印度引进Ｃｏｒｅｘ２０００型装置的主要动因是，这两个国家都属于炼焦煤资源短缺，铁矿石和非炼焦煤资源丰富的国家，希望引进大型化的Ｃｏｒｅｘ装置，利用本国资源优势，发展非高炉炼铁技术，解决炼焦煤资源短缺的问题。为此，南非萨尔达纳厂和印度京德尔厂各引进了１套和２套Ｃｏｒｅｘ２０００型装置。
（２）韩国发展钢铁工业的国情与南非和印度不同，韩国缺少铁矿石和各种煤炭资源，无论发展何种炼铁工艺，都需要进口原燃料。韩国浦项引进Ｃｏｒｅｘ２０００型装置的背景是，恰逢浦项有１座高炉要停产大修，为减轻高炉停产引起的生产波动，浦项对技术新、生产相对灵活又大型化的Ｃｏｒｅｘ装置产生了兴趣。浦项原决定引进２套Ｃｏｒｅｘ２０００型装置，但在建设第一套Ｃｏｒｅｘ２０００型装置的过程中，因经济分析的结果与原设想的目标发生较大差距，故没有引进和建设第二套Ｃｏｒｅｘ２０００型装置。
韩国、南非和印度引进的４套Ｃｏｒｅｘ２０００型装置建成投产后，经过５～８年的运行实践，为人们提供了对Ｃｏｒｅｘ工艺的再认识，其中：
（１）由于缺乏实践检验，新设计的大型Ｃｏｒｅｘ生产装置，仍存在设备事故多、使用寿命短的问题。
（２）生产实践证明，无论Ｃｏｒｅｘ工艺，还是高炉工艺，要获得良好的生产指标，都离不开使用精料。其中，由于块矿的还原性能比球团低很多，如果Ｃｏｒｅｘ工艺全部使用块矿，将使铁产量大幅度下降。
因此，在分析Ｃｏｒｅｘ工艺的经济效益和环境效益时，不能忽视外购球团或自建球团厂对Ｃｏｒｅｘ项目的影响和风险。
（３）生产实践证明，随着Ｃｏｒｅｘ生产装置的大型化，无论预还原竖炉，还是熔融气化炉，要提高生产效率和延长炉子的寿命，必须改善预还原竖炉和熔融气化炉的透气性。在总结Ｃｏｒｅｘ１０００型装置失败教训时，没有对非炼焦块煤的质量，特别是块煤的强度等指标引起足够重视。与高炉工艺相似，如果Ｃｏｒｅｘ工艺不使用焦炭，则所使用的非炼焦块煤的强度性能就要达到或接近焦炭水平。事实上，具备焦炭强度性能或接近焦炭强度性能的非炼焦块煤资源在世界上很少，如果具备这种性能的块煤资源数量多，便可广泛应用于小型高炉，不用或较少消耗焦炭。因此，尽管南非和印度拥有丰富的非炼焦煤资源，但不能完全满足Ｃｏｒｅｘ工艺的要求，迫使Ｃｏｒｅｘ２０００型装置需要使用一部分焦炭。据了解，南非和印度Ｃｏｒｅｘ２０００型
关于发展熔融还原炼铁技术的思考文章编号：１００２－１７７９（２００７）０１－００３３－０２
□邹真勤高渝纲
冶金经济与管理借鉴与思考
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装置使用的焦炭比例为１３％～１７％，即生产１ｔ铁水需要消耗焦炭１２０～１６０ｋｇ。
因此，在分析Ｃｏｒｅｘ工艺的经济效益和环境效益时，不能忽视外购焦炭或自建焦化厂对Ｃｏｒｅｘ项目的影响和风险。
（４）韩国浦项的Ｃｏｒｅｘ２０００型装置运行了８年。其中，经过一次大修，累计生产铁水５０５万ｔ，平均年产铁水６３万ｔ。由于浦项的Ｃｏｒｅｘ２０００型装置没有取得预想的经济效益，没有给浦项带来进一步发展Ｃｏｒｅｘ工艺的信心，浦项经过再三斟酌，决定停止运行Ｃｏｒｅｘ２０００型装置，将其改为开发以铁粉矿为原料的ＦＩＮＥＸ煤基熔融还原炼铁工艺。
（５）目前，南非和印度引进的３套Ｃｏｒｅｘ２０００型装置还在运行，反映其经济性尚可。但深入分析，也留有很多疑惑。其中，印度引进２套Ｃｏｒｅｘ２０００型装置后，印度不但没有使Ｃｏｒｅｘ工艺得到进一步发展，反而高炉炼铁工艺有所发展。
在总结这个阶段Ｃｏｒｅｘ２０００型装置推广和应用的经验教训时，应突出３点：
（１）应首先弄清发展熔融还原炼铁技术对我国钢铁工业的意义，是否符合我国的国情，迫切性如何，应立足于自主开发，还是依靠引进技术？
（２）在引进熔融还原炼铁技术时，要弄清这项技术的成熟程度，存在的主要风险和防范措施。如大型化的Ｃｏｒｅｘ工艺需要使用球团、块矿、块煤和焦炭，这些优质原燃料如何获取，是否经济，对环境的实际影响等，都需要进行详细的技术经济论证，避免出现韩国浦项引进Ｃｏｒｅｘ工艺的情况。
（３）Ｃｏｒｅｘ工艺的能源利用效率应包括：球团、焦炭和氧气的生产，铁矿石预还原和铁水的生成，以及Ｃｏｒｅｘ煤气综合利用等，是否符合节约型生产的要求，能源成本值得重视。
三、我国炼铁生产的基本国情
由于我国人口多、底子薄，要在较短的时间内基本实现工业化，需要生产和消费大量的钢材。因此，我国炼铁生产工艺的选择必须坚持效率高、成本低、符合发展循环经济的要求，同时，要有良好的发展钢铁生产的原燃料支撑条件。
根据我国炼焦煤资源储量和开发利用情况（截至２００３年底，我国炼焦煤探明储量２７２１．８５亿ｔ，其中可开采炼焦煤储量６４９亿ｔ。２００５年我国生产炼焦煤９．１２亿ｔ，占原煤产量２１．５１亿ｔ的４２．４％），以及我国充分利用国内外两种铁矿石资源的发展战略，在今后相当长的时间内，我国仍具有发展高炉炼铁的条件和优势。特别是我国钢铁工业合理利用和节约炼焦煤的潜力很大，其中：１．宝钢高炉吨铁焦比已降低到２９０ｋｇ以下，达到世界最先进水平，为全国炼铁生产大力降低焦炭消耗树立了示范。在这点上，南非和印度的Ｃｏｒｅｘ２０００型装置吨铁消耗焦炭不少，没有达到发展熔融还原炼铁技术的初衷和设想。
２．我国炼焦工业可以适度发展捣固焦等技术，以解决气煤资源多、主焦煤和肥煤资源少的矛盾。
四、我国发展熔融还原炼铁技术的方针和策略
１．我国发展熔融还原炼铁技术重在减少炼焦煤的消耗，减轻对环境的影响，有利于提高钢铁生产企业的竞争力，是我国实现可持续发展战略的一个重要举措，具有重要意义。
２．根据我国的国情，即煤炭工业已经形成的炼焦煤开采规模和钢铁工业已经形成的高炉炼铁生产能力，以及认识到发展熔融还原炼铁技术难度较大，因此，在当前还是应以高炉炼铁生产为主，发展熔融还原炼铁技术是一个长远发展战略课题，并不是眼前需要立即解决的问题。
３．目前，我国宝钢引进了一套世界最大的Ｃｏｒｅｘ３０００型装置，并正在建设。考虑到上述有关Ｃｏｒｅｘ工艺大型化的风险性，在宝钢未取得实绩时，不应再进行重复引进。宝钢引进这项技术后，应重视其他国家发展这项技术的经验教训，认真采取风险防范措施，特别是要解决原燃料供应的可靠性和经济性。
４．发展熔融还原炼铁技术的难点很多，其中之一，将传统的专业化分工的炼焦－烧结、球团－高炉３个生产环节，集成为一个连续生产的工艺，与转炉炼钢将一个炼钢冶金炉专业化分工为铁水预处理－转炉－炉外精炼３个生产环节的技术发展路线相反。由于转炉炼钢生产过程实现专业化分工，使炼钢生产效率和钢水质量得到极大提高，因此，发展熔融还原炼铁技术能否突破生产效率这一环节，关系到其应用价值和效益。
５．在我国，发展熔融还原炼铁技术是为了提高竞争力和实现可持续发展。因此，研发的指导思想一定要符合国情和体现创新性，不能急功近利，也不能指望通过引进使这项技术在短时间内有所突破。发展熔融还原炼铁技术是一个长远发展课题，在发展问题上，应立足于自主研发，通过改革研发体制，集中全国各方面的专家，开发出符合我国国情和有竞争力的熔融还原炼铁新技术，推动我国钢铁工业可持续发展。○
（作者单位：冶金工业规划研究院，北京１００７１１）
借鉴与思考２００７年第１期－３４－