事件

9月22日，習近平主席在(exist)第七十五屆聯合國大(big)會一(one)般性辯論上發表的(of)重要(want)講話内容——“中國将加大(big)國家自主貢獻力度，采取更加有力的(of)政策和(and)措施，二氧化碳排放力争于(At)2030年前達到(arrive)峰值，努力争取2060年前實現碳中和(and)”，勾勒出(out)了(Got it)我(I)國未來(Come)綠色發展的(of)時(hour)間表和(and)路線圖。中國作(do)爲(for)最大(big)的(of)發展中國家，推進低碳綠色發展，不(No)僅是(yes)立足于(At)自身國情和(and)實際的(of)考量，更是(yes)立足于(At)爲(for)全球應對氣候變化做出(out)中國貢獻的(of)大(big)國擔當。

當前，綠色化鋼鐵面臨兩大(big)課題：一(one)是(yes)源頭治理，發展以(by)氫冶金爲(for)代表的(of)低碳或無碳煉鐵新流程；二是(yes)改變鋼鐵原料結構，根據不(No)同國家的(of)資源特點與發展趨勢，開發低成本廢鋼熔煉技術，大(big)幅降低鐵鋼比。

盡管氫冶金有無比美妙的(of)發展前景，但在(exist)大(big)規模工業化廉價制氫技術開發成功之前，很難形成工業化鋼鐵新流程。而根據我(I)國資源條件，盡快改變國内鋼鐵工業的(of)原料結構，實現節能減排已成爲(for)迫在(exist)眉睫的(of)發展目标。

深度

鐵鋼比高是(yes)我(I)國綠色鋼鐵發展瓶頸

圖1展示了(Got it)近150年全世界鋼鐵工業的(of)發展概況。從圖中可以(by)看出(out)，全球鋼鐵工業發展經曆了(Got it)2次飛躍：第一(one)次出(out)現在(exist)1947年~1973年，氧氣轉爐淘汰平爐，26年内全球鋼産量從2000萬噸/年發展到(arrive)7億噸/年，增長35倍。第二次飛躍出(out)現在(exist)1996年~2019年，23年内全球鋼産量翻一(one)番，2019年達到(arrive)18.69億噸。國際鋼鐵的(of)發展再次證明：技術進步（轉爐淘汰平爐）和(and)新興市場發展（中國崛起）是(yes)推動世界鋼鐵發展的(of)根本動力。

我(I)國是(yes)一(one)個(indivual)發展中的(of)大(big)國。國家大(big)，對鋼鐵的(of)需求旺盛，推動了(Got it)國内鋼鐵工業迅速發展。作(do)爲(for)發展中大(big)國，缺乏足夠的(of)廢鋼資源支撐龐大(big)的(of)鋼鐵工業。這(this)也決定了(Got it)我(I)國必然采用(use)高爐—轉爐生(born)産流程，主要(want)以(by)鐵礦石爲(for)原料迅速發展鋼鐵工業。由此也帶來(Come)了(Got it)我(I)國鋼鐵工業目前面臨的(of)重大(big)戰略問題——鋼鐵工業原料結構不(No)合理，鐵鋼比過高。

以(by)2019年爲(for)例，我(I)國粗鋼産量爲(for)9.96億噸，占世界鋼産量（18.69億噸）的(of)53.3%；生(born)鐵産量爲(for)8.09億噸，占世界生(born)鐵産量（12.60億噸）的(of)64.2%。據此計算，我(I)國鋼鐵工業的(of)鐵鋼比爲(for)0.812，比世界平均值（包括中國）0.685高15.7%。鐵礦石和(and)廢鋼是(yes)主要(want)的(of)含鐵原料，鐵鋼比高意味着廢鋼比低。圖2展示了(Got it)2017年世界主要(want)産鋼國家廢鋼比情況，從中得出(out)兩點結論：

一(one)是(yes)我(I)國廢鋼比在(exist)主要(want)産鋼國中最低，僅爲(for)18%。

二是(yes)由于(At)我(I)國鋼産量占世界鋼産量的(of)比重超過50%，導緻全世界平均廢鋼比從不(No)包括中國的(of)57%下降到(arrive)包括中國的(of)37%。

廢鋼作(do)爲(for)載能體，不(No)需要(want)像鐵礦石一(one)樣，經高爐還原成鐵水。因此，采用(use)廢鋼短流程工藝的(of)噸鋼綜合能耗約占以(by)鐵礦石爲(for)主原料的(of)高爐—轉爐長流程工藝的(of)20%。2019年，國内重點鋼鐵企業的(of)噸鋼能耗如下：長流程爲(for)552.06千克标準煤，短流程爲(for)106.77千克标準煤。由于(At)長流程生(born)産中，能源消耗量90%發生(born)在(exist)鐵前系統，如果在(exist)長流程中采用(use)相應的(of)技術措施提高廢鋼比，降低鐵鋼比，可以(by)大(big)幅降低我(I)國鋼鐵工業的(of)總能耗和(and)二氧化碳排放量。同樣以(by)2019年的(of)數據爲(for)基礎，我(I)國若能盡快将鐵鋼比從0.812降低到(arrive)世界（包括中國）平均水平0.685，則噸鋼綜合能耗可降低到(arrive)465千克标準煤，噸鋼節能86.7千克标準煤。按國内鋼鐵工業碳排放系數1.7計算，噸鋼可降低二氧化碳排放量147.4千克。若鐵鋼比進一(one)步降低到(arrive)除中國外的(of)世界平均水平0.535，則噸鋼綜合能耗可進一(one)步降低到(arrive)363.7千克标準煤，平均噸鋼節能188.3千克标準煤，噸鋼減少二氧化碳排放量320.2千克，将對我(I)國鋼鐵工業綠色發展發揮關鍵作(do)用(use)。

随着我(I)國經濟的(of)發展和(and)鋼鐵工業的(of)崛起，國内廢鋼鐵的(of)積聚量已超過美國二十世紀60年代~70年代的(of)水平。2015年中國廢鋼鐵的(of)年産量爲(for)1.5億噸，不(No)少專家預測，2020年将達到(arrive)2億噸，2025年将達到(arrive)2.5億噸，2030年将達到(arrive)3億噸。屆時(hour)，國内鋼鐵工業的(of)平均鐵鋼比将降低到(arrive)0.7以(by)下，廢鋼比将超過35%，達到(arrive)世界平均水平。

降低鐵鋼比，電爐不(No)是(yes)唯一(one)方案

降低鐵鋼比，提高廢鋼比，将改變傳統鋼鐵生(born)産流程的(of)原料結構，因而引起整個(indivual)鋼鐵流程的(of)技術改變。20世紀50年代~70年代，全球迅速淘汰平爐，采用(use)高爐—轉爐流程。因受鐵水熱量限制，轉爐無法大(big)量熔化廢鋼，通常廢鋼比僅爲(for)15%~20%，鐵鋼比大(big)于(At)0.9。造成全球廢鋼積聚，廢鋼價格低，資源無法充分利用(use)。

爲(for)解決這(this)一(one)問題，全球掀起了(Got it)轉爐高廢鋼比冶煉技術的(of)研發熱潮，采用(use)爐氣二次燃燒、熔池噴碳粉、廢鋼預熱等方法，補償熱量，提高廢鋼比。K(M)S、EOF等工業方法，可将廢鋼比穩定在(exist)50%以(by)上，但由于(At)降低了(Got it)轉爐生(born)産效率，未能得到(arrive)廣泛推廣。

同時(hour)，電爐通過3項重大(big)工藝改革：一(one)是(yes)采用(use)超高功率供電，提高熔化速度；二是(yes)采用(use)與轉爐冶煉相似的(of)“平熔池冶煉法”，通過加大(big)留鋼量控制實際爐内廢鋼比≤50%；三是(yes)完善各種形式的(of)爐内廢鋼預熱技術（即利用(use)廢煙氣直接預熱廢鋼）。近50年來(Come)，不(No)斷縮短冶煉周期，降低冶煉電耗，成爲(for)廢鋼冶煉的(of)主要(want)發展方向。

20世紀80年代，随着“四位一(one)體”（冶煉—精煉—連鑄—連軋）電爐短流程興起，電爐發展達到(arrive)頂點，許多專家預測：今後世界鋼鐵工業的(of)發展将是(yes)逐步淘汰轉爐，建設電爐。時(hour)至今日，40年過去了(Got it)，這(this)一(one)預言并未實現。

以(by)美國爲(for)代表的(of)歐美發達國家電爐鋼比例高，常被一(one)些學者作(do)爲(for)典型案例宣傳優先發展電爐。從美國1939年~1989年50年間粗鋼和(and)電爐鋼産量的(of)變化可知：1965年以(by)前電爐鋼産量很低，電爐鋼比不(No)足10%；20世紀70年代電爐鋼比達到(arrive)15.2%（産量約200萬噸/年）；20世紀70年代以(by)後電爐實際産量沒有明顯提升，但因粗鋼産量逐年降低，從1億噸/年以(by)上下降到(arrive)8000萬噸/年左右，使電爐鋼比例逐步升高，達到(arrive)40%（見圖3）。這(this)說明美國電爐鋼比例升高，主要(want)是(yes)由粗鋼産量降低造成的(of)。

日本是(yes)一(one)個(indivual)島國，主要(want)礦産與能源依賴進口。同時(hour)，日本又是(yes)一(one)個(indivual)制造強國，鋼産量大(big)，廢鋼積聚量高，廢鋼資源豐富（加工廢鋼68%來(Come)自汽車業、91%來(Come)自制造業），具有良好的(of)電爐發展條件。1965年以(by)前，日本平爐煉鋼大(big)量使用(use)廢鋼，需從國外進口。1977年以(by)後，日本淘汰了(Got it)平爐，不(No)再進口廢鋼，電爐鋼比＜20%。1975年~1996年是(yes)日本電爐高速發展階段，電爐鋼比從17%提升至33%。1996年以(by)後，日本電爐鋼産品需求下降，電爐鋼比降至20%。目前，日本電爐鋼産能達到(arrive)4000萬噸/年，但實際産量僅爲(for)2000萬噸/年，大(big)量出(out)口廢鋼。

中國是(yes)一(one)個(indivual)新興鋼鐵大(big)國，鋼鐵工業以(by)高爐—轉爐流程爲(for)主。近10年，國内廢鋼資源逐年增加，2015年國内廢鋼産量已達到(arrive)1.6億噸，僅2016年我(I)國就新建電爐33座，産能達到(arrive)3810萬噸/年。由于(At)電爐廢鋼熔煉成本高，生(born)産同樣産品的(of)電爐鋼成本比轉爐成本高300/噸~500元/噸。電爐鋼成本競争力低于(At)轉爐，這(this)使得國内電爐鋼比例一(one)直未超過10%。

爲(for)什麽适宜全廢鋼冶煉的(of)電爐短流程，40多年來(Come)并未如預期在(exist)全世界迅速發展呢？技術上的(of)原因主要(want)有3個(indivual)：

第一(one)，采用(use)廢鋼的(of)生(born)産流程不(No)僅能耗低、污染小，而且噸鋼投資成本低，特别适合中、小發展中國家采用(use)。但也正是(yes)由于(At)這(this)一(one)原因，1975年以(by)後，全球廢鋼價格始終在(exist)高位波動。

第二，電爐主要(want)用(use)于(At)生(born)産長型材（全世界隻有美國紐柯鋼鐵等少數鋼企采用(use)電爐+薄闆坯連鑄連軋工藝生(born)産闆材），由于(At)廢鋼中的(of)殘餘元素難以(by)去除，生(born)産超純淨高品質鋼具有較大(big)難度。這(this)使得電爐鋼在(exist)生(born)産品質和(and)規格品種方面不(No)能完全取代轉爐。

第三，也是(yes)最主要(want)的(of)原因是(yes)電爐廢鋼熔化成本高，産品的(of)市場競争力遠低于(At)轉爐流程。

表1展示了(Got it)國際廢鋼貿易概況。2019年，全球廢鋼出(out)口總量爲(for)9945萬噸，進口總量爲(for)9996萬噸。在(exist)全球十大(big)廢鋼進出(out)口國家中，英國、法國、日本、加拿大(big)、澳大(big)利亞等發達國家均是(yes)廢鋼出(out)口國；土耳其、印度、越南和(and)孟加拉等發展中國家均是(yes)廢鋼進口國。在(exist)廢鋼貿易大(big)國中，美國的(of)出(out)口額是(yes)進口額的(of)4.14倍，德國爲(for)2.15倍，韓國和(and)比利時(hour)進出(out)口平衡。這(this)進一(one)步證明，在(exist)世界範圍内，直接出(out)口廢鋼的(of)利潤高于(At)采用(use)廢鋼用(use)電爐生(born)産鋼鐵的(of)利潤。這(this)也就形成了(Got it)廢鋼資源豐富的(of)發達國家向資源匮乏的(of)發展中國家大(big)量出(out)口廢鋼的(of)格局。

轉爐高廢鋼比、高效化冶煉工藝兼具提效降本優勢

2016年，國内廢鋼産量約爲(for)1.6億噸，其中8000萬噸用(use)于(At)煉鋼生(born)産，1000萬噸~1560萬噸用(use)于(At)鑄造，6500萬噸用(use)于(At)“地(land)條鋼”生(born)産。當年，我(I)國政府嚴厲打擊“地(land)條鋼”，廢鋼價格大(big)幅降低。這(this)引發了(Got it)國内轉爐研發高廢鋼比冶煉和(and)大(big)量建設電爐的(of)兩大(big)技術熱潮。

2016年至今，短短4年内，我(I)國轉爐高廢鋼比、高效化冶煉技術的(of)開發迅速興起，開發出(out)第一(one)代和(and)第二代高廢鋼比、高效化冶煉技術，目前正在(exist)進行第三代技術開發。

第一(one)代技術的(of)特點是(yes)采用(use)多元化廢鋼裝入制度，分别在(exist)鐵水罐、轉爐和(and)鋼包中加入适量廢鋼，解決高廢鋼比冶煉帶來(Come)的(of)裝入困難；采用(use)各種方法預熱廢鋼，實現入爐廢鋼全預熱；少渣冶煉，提高轉爐熱效率；全流程高效化生(born)産，提高轉爐生(born)産效率。

第二代技術在(exist)第一(one)代技術的(of)基礎上，簡化廢鋼加入工藝，優化廢鋼預熱方法。第二代技術采用(use)爐前預熱廢鋼，以(by)廢鋼料鬥加入爲(for)主、高位料倉預熱廢鋼加入爲(for)輔的(of)廢鋼預熱和(and)加料工藝。廢鋼預熱采用(use)明焰燃燒，尚未采用(use)去除二噁英等污染物的(of)清潔燃燒技術。

第三代技術目前尚處于(At)研發過程中，目标是(yes)實現轉爐廢鋼比≥40%。主要(want)需要(want)解決的(of)關鍵技術：一(one)是(yes)預熱廢鋼一(one)次性快速加入技術；二是(yes)高效燃燒和(and)均勻加熱技術，預熱後廢鋼溫度≥800℃，廢鋼預熱效率≥68%；三是(yes)清潔燃燒技術，有效控制燃燒産物中二噁英等污染物排放量；四是(yes)解決廢鋼預熱中因局部過熱或軟熔造成預熱廢鋼粘結的(of)技術難題。

近幾年國内轉爐高廢鋼比、高效化冶煉技術的(of)興起，爲(for)全世界提供了(Got it)新的(of)廢鋼熔煉技術和(and)經驗，也爲(for)今後開發适宜靈活調整爐料結構的(of)新型轉爐工藝和(and)裝備技術打下基礎。轉爐高廢鋼比、高效化冶煉工藝的(of)技術創新包括：

一(one)是(yes)在(exist)全世界首先開發應用(use)了(Got it)爐外廢鋼預熱技術，未采用(use)電爐用(use)廢煙氣直接預熱廢鋼工藝，而是(yes)采用(use)外部煤氣燃燒預熱廢鋼，轉爐煤氣正常回收。生(born)産實踐已證明，在(exist)廢鋼比40%條件下，可節約轉爐煤氣量60%；廢鋼預熱熱效率比在(exist)線預熱工藝提高1倍。

二是(yes)廢鋼爐外預熱可以(by)有效補償轉爐熱量，第一(one)、第二代工藝的(of)生(born)産實踐已證明，入爐廢鋼全預熱，可确保轉爐廢鋼比≥30%、鐵鋼比≤0.8。

三是(yes)采用(use)轉爐高廢鋼比、高效冶煉工藝的(of)實踐也證明，轉爐生(born)産效率可提高30%~50%：冶煉周期從40分鍾~45分鍾縮短到(arrive)20分鍾~35分鍾，日産爐數從40爐/爐提高到(arrive)50爐/爐~60爐/爐，并帶動煉鋼流程的(of)高效化生(born)産。

四是(yes)采用(use)轉爐高廢鋼比、高效冶煉工藝後，廢鋼的(of)熔化成本從電爐的(of)250元/噸~300元/噸降低到(arrive)30元/噸~70元/噸（随各廠煤氣價格波動）。轉爐煉鋼的(of)輔料消耗和(and)渣量可降低30%。

表2對傳統轉爐、現代化電爐和(and)第一(one)、二、三代轉爐高廢鋼比、高效化冶煉工藝進行了(Got it)比較。

從表2可以(by)看出(out)，開發和(and)完善轉爐高廢鋼比、高效化冶煉工藝，不(No)僅解決了(Got it)轉爐廢鋼比低的(of)技術難題，而且和(and)目前最先進的(of)電爐指标相比，可以(by)大(big)幅降低廢鋼熔化成本，提高轉爐生(born)産效率和(and)降低生(born)産成本（減少渣量和(and)輔料消耗）。這(this)解決了(Got it)電爐采用(use)高廢鋼比冶煉面臨的(of)生(born)産成本高，缺乏市場競争力，産品質量和(and)規格品種受限，市場不(No)足以(by)及廢鋼價格偏高等技術困難，有利于(At)國内大(big)幅提高廢鋼比，降低鐵鋼比，實現鋼鐵工業綠色化發展的(of)要(want)求。

3點政策建議

一(one)是(yes)根據我(I)國鋼鐵工業的(of)流程特點和(and)今後的(of)發展趨勢，今後5年~10年應把降低鐵鋼比、提高廢鋼比作(do)爲(for)綠色鋼鐵的(of)發展重點，盡快把國内鐵鋼比降低到(arrive)世界平均水平。

二是(yes)在(exist)産業政策方面，應根據國家綠色化的(of)發展目标和(and)規劃，有計劃地(land)關停部分高爐，降低生(born)鐵産量。大(big)力鼓勵各鋼鐵企業努力提高廢鋼用(use)量，鼓勵用(use)廢鋼置換生(born)鐵産能，盡快降低各鋼鐵企業的(of)鐵鋼比。

三是(yes)積極鼓勵國内鋼鐵企業大(big)力開展自主創新，适當安排部分國家級科技資金和(and)重點攻關項目開展轉爐高廢鋼比、高效化冶煉新工藝與裝備技術的(of)科研開發工作(do)，促進國内轉爐煉鋼技術達到(arrive)國際領先水平。