高炉技术的困局有哪些

高炉技术正式兴起至今发展了200多年，由于冶炼过程中需要足够的反应接触面积，粉矿必须造块/造球，同时煤必须焦化来为高炉炉膛内部提供结构支撑，高炉工艺在钢铁冶炼领域有绝对的统治地位。大工业化时代基础建设已经达到鼎盛，高炉工艺在环保，资源供给上出现了不可调和的难题：

（1）严格的环保限产制约高炉炼铁工艺

新环保形势下，环境管理长效体系正在形成。从目前来看，长期被冠以“高污染”的高炉炼铁以及上游焦化企业，将是下一步国家雾霾治理的重点。且绿色，低碳，环保已经成为产品进入国际市场的一道壁垒。对高炉炼铁行业来说，环保不是“多花点钱”、“不碰红线底线”的问题，而是攸关生存发展的大问题。前几日在网上看到一则消息大意是：自12月13日起，唐山地区启动重大环境污染Ⅱ级响应措施，绩效评价等级较低的烧结机、球团设备、石灰窖停产。在这寒冷的严冬，不知多少高炉炼铁企业要因为无米下锅而停产放假。

国内的大多数高炉传统的炉料结构就是70-80%的烧结，20-30%的球团，5-15%的块矿结构，烧结一向是高炉炉料结构中的重要组成部分，不可或缺。但是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>60%以上；焦炉出焦、熄焦过程产生大量烟粉尘，其排放量占钢铁联合企业排放总量的30%上；焦化厂的SO2、氨、苯等对人体、生物有毒害的有机废物排放量占企业排放总量的80%。烧结焦化工序是钢铁生产流程中最大的污染源。降低焦比及烧结矿比例、提高球团比，是传统钢铁长流程节能减排的有效途径，但减排空间有限。然而面对日益污染的大气环境，又不得不严控高污染的烧结生产。高炉炼铁企业一直在矛盾且纠结中前进。

（2）日渐枯竭的焦煤资源进一步限制高炉发展

焦炭在高炉内除了作热源和还原剂外，还有不可替代的骨架作用，这是高炉依赖焦炭的主要原因，也是高炉大型化的重要支撑。目前，焦煤资源呈现全球性短缺趋势，供应紧张和价格高涨，成为制约传统高炉炼铁工业发展因素之一。炼焦煤特别是优质炼焦煤是一种稀缺资源，全球煤炭资源中炼焦煤仅占27%。中国炼焦煤资源保有查明资源量为2961亿t，仅占全国查明煤炭资源量的18.9%，其中经济可采的炼焦煤储量仅567.6亿t ,仅占查明煤炭资源量的3.6%。炼焦煤资源中，炼焦配比低的气煤资源过剩,占比达47%，资源几乎枯竭。

（3）优质铁矿石资源的稀缺形成铁矿石-钢铁产业链困局

中国高炉炉料结构以高比例烧结矿配加少量酸性球团矿或天然块矿为主，烧结矿平均配比在75%左右。很多钢铁企业对外矿石依存度达到甚至超过80%，大部分进口矿石以粉状料为主，通过配加石灰石或白云石等熔剂进行烧结造块。高品位天然块矿可以直接入炉使用，因天然块矿的热爆性能差，还原性能不足，造成配加比例较低，国内高炉块矿平均配比在10%左右。近几年进口矿石也呈现出质量和矿石品位下降的现象，导致块矿资源冶炼经济性降低。球团矿配加比例主要受矿粉资源和精矿粉价格的限制，球团成本偏高行业平均配比在15%左右。中国矿石虽然储量巨大，但平均品位较低（35%左右）需要经过选矿富集。东北、华北地区的变质-沉积磁铁矿储量超过200亿t，这类富选铁精粉粒度细，很适合于造球。但选矿成本高，受低价进口铁矿石冲击，开采规模逐渐减少。

根据几家大型矿山公司2018年年报，品位>60%的矿石储量总计剩下约160亿吨，其中澳洲约77亿吨，南美约83亿吨，西非几内亚品位高，但开发进度缓慢。若没有大发现，按照目前的开采速度，20年内高品位优质矿石就会开采完毕。若全球维持当前的发展速度，优质铁矿石将一直是稀缺资源。中国在铁矿石定价、贸易、期货市场上做了很多努力，但是贸易金融的操作只能够治标，要从根本上解开铁矿石的困局，还得从下游技术和上游资源上着手。

开发应用新的冶炼技术，多元化铁矿石供给面是解开铁矿石—钢铁产业链困局的关键。铜金属采矿和冶炼的产业结构可以作为铁矿石-钢铁行业经验加以参考。