2012年世界高爐生鐵產量達到11億噸，熔融還原煉鐵生鐵產量僅250萬噸，直接還原鐵(DRI/HBI)總產量約為5544萬噸，約為世界生鐵產量的5.04%，比2011年降低了12.65%。2012年我國直接還原鐵(DRI/HBI)總產量約為80萬噸，約占生鐵產量6.543億噸的1.2%，主要生產裝置為煤基轉底爐。效益低下使得鋼鐵企業進一步增加投入開展技術創新的困難加大。在成本壓力和市場壓力凸顯的當下，我國非高爐煉鐵發展也陷入困境。

    非高爐煉鐵成本高、能源緊缺

    目前世界上僅有COREX和FINEX兩種熔融還原煉鐵工藝實現了工業應用。寶鋼2007年引進了兩套大型COREX熔融還原煉鐵生產裝置，實現了連續4年順行生產。在投產運行的4年中，寶鋼COREX3000熔融還原煉鐵工藝平均入爐焦比低于200kg/t，環境負荷較小，屬于清潔生產的煉鐵新工藝，寶鋼也對引進投產的COREX3000存在的技術缺陷作了一些局部改進。

    但是，COREX/FINEX的能耗和生產成本比高爐煉鐵工藝高，在我國大多數地區，熔融還原煉鐵的投資、生產成本及能耗均競爭不過技術、裝備十分成熟的高爐煉鐵工藝。

    總體上看，我國非高爐煉鐵技術鮮有類似韓國浦項FINEX那樣達到工業化應用的重大創新，在鋼鐵行業中屬于發展緩慢且生產率落后于國際先進水平的領域。與已生產幾百年的高爐煉鐵技術相比，非高爐煉鐵技術總體上還處于開發階段，目前還面臨著成本高、能源緊張的不利局面，如何克服當前困難，找到適應現實的科學發展之路有待進一步研究。

    氣基豎爐直接還原具有一定優勢

    直接還原鐵(DRI/HBI)是電爐冶煉純凈鋼、高等級鋼的最佳廢鋼殘留元素的稀釋劑，是提高我國廢鋼鐵使用比例、降低鋼鐵產業能耗及CO2排放量的重要原料。發展直接還原鐵是我國鋼鐵工業實現可持續發展、適應日益提高的環境保護要求及提高鋼鐵產品質量的一條重要途徑。目前，我國的鋼鐵蓄積量大約為60億噸。專家預測，“十二五”期末我國的鋼鐵蓄積量將達到90億噸。這意味著我國鋼鐵工業使用廢鋼的比例或將在未來快速上升，對直接還原鐵的需求或將有爆發性增長。

    與其他煉鐵工藝相比，氣基豎爐直接還原法的優點是單套設備產量大、不消耗焦煤，低能耗、低CO2排放，是直接還原無焦煉鐵技術的一項主流技術。在過去20年間，煤氣化技術獲得較大發展，各類型煤氣化技術的生產裝置在我國都有運行。建設大型豎爐直接還原與煤制氣無焦煉鐵聯合工藝，關鍵是煤制合成氣的成本能否大幅度降低，在非煉焦煤、天然氣和焦爐煤氣較便宜的地區和企業，可采用此項技術。

    加壓煤制氣工藝是我國今后發展大型直接還原新工藝的基礎條件，采用現有成熟的煤氣化裝置和豎爐，應用現有MIDREX、HYL-Ⅲ豎爐直接還原技術，可將二者連接起來，形成大型煤制合成氣生產直接還原鐵的聯合工藝。在新疆、內蒙古等缺乏焦煤而非焦煤資源豐富且廉價的地區，大型煤制氣-豎爐海綿鐵聯合流程具有很強的競爭力。由于缺乏天然氣和富礦資源，我國迄今為主尚沒有建設技術成熟、節能的大型氣基直接還原豎爐、粉礦直接還原工業生產等煉鐵前沿技術生產裝置，尚缺乏對成熟的大型氣基直接還原豎爐、粉礦直接還原等煉鐵生產技術的應用經驗，但是目前在內蒙古和江蘇省都有企業在籌建煤制氣豎爐直接還原工程。

    我國目前的能源結構較適合發展以煤氣化為氣源的直接還原煉鐵工藝。該工藝流程可避免目前環境污染相對較嚴重的燒結和焦化工序。

    資源、能源、技術創新與經濟性難題待解

    使用低品質難選礦煉鐵是直接還原鐵創新的方向之一，直接還原鐵可以充分利用國內鐵礦石資源，努力提高成本競爭力。我國鐵礦具有分布廣泛、資源相對集中、礦石品位偏低、貧礦多富礦少、復雜伴(共)生組分多等特點，礦產資源整體保障程度低。去年以來，采用符合高爐煉鐵標準的精料生產的高爐煉鐵企業普遍面臨鐵礦石成本居高不下、產品市場價格持續低迷，企業生產持續大量虧損的局面。此時，非高爐煉鐵要想走出困境，必須另辟蹊徑，在生產經營思路上創新，尤其在資源成本方面。

    由于豎爐、轉底爐是在爐渣熔點以下的溫度還原，不消耗焦炭，不用像高爐或熔融還原煉鐵那樣必須配加大量熔劑造渣，直接還原工藝產出的DRI產品可以通過磨礦磁選或重力選礦富集得到含鐵92%以上的鐵粉或壓塊鐵產品代替廢鋼，也可以使用熔分技術獲得鐵水，因此鐵礦石的品位低一點對工藝能耗影響不大。非高爐煉鐵可以盡可能因地制宜，使用我國較為豐富的廉價含鐵原料或鐵礦石資源煉鐵。這符合我國資源利用、循環經濟的國家發展戰略，作為高爐煉鐵工藝的補充，非高爐煉鐵工藝的使用范圍和市場生存能力也可得到提高。

    制約我國直接還原鐵快速發展的能源“瓶頸”問題亟待解決。隨著經濟快速發展，能源的消費量急劇增加，我國已由能源基本自給自足轉化為僅次于美國的世界第二大能源進口國。據統計，我國煤炭消費占一次能源消費總量的68%，給環境帶來了巨大壓力，而目前我國天然氣消費占消費能源總量的比例僅為5.5%。我國能源革命的重點就是要加強天然氣的開發和應用。《能源發展“十二五”規劃》提出，到2015年天然氣要占到一次能源消費量的7.3%。對我國直接還原鐵而言，能否有充足廉價的天然氣，成為發展的重要影響因素。

    頁巖氣或許能成為解題關鍵。頁巖氣是一種特殊的非常規天然氣，它是賦存于泥巖或頁巖中的天然氣貧礦，具有自生自儲、無汽水界面、大面積連續成藏、低孔、低滲等特征。我國油頁巖儲量豐富，含油率為中上水平，估計全國油頁巖總儲量為4800億噸，相當于頁巖油資源476億噸，居世界第4位，主要分布在東部和中部地區的15個省和自治區，其中吉林省、廣東省、遼寧省合計占80%以上。《天然氣發展“十二五”規劃》提出，到2015年我國頁巖氣年產量要達到65億立方米，希望到2020年把產量進一步提高至600億立方米~1000億立方米。

    生產市場適銷產品是煤基轉底爐直接還原工藝技術創新的方向。轉底爐具有原燃料適應性廣的優點，因此具有生產成本低、能耗低、環境負荷低的優勢，但同時也存在產品金屬化率較低(一般為70%左右)、產品含殘留有害元素略高(S、P、As、Cu等)、容易再氧化等問題，一般用于鋼鐵廠內部配料循環使用問題不大，但是這種中間產品進入市場會受到鋼鐵原料標準的限制。為了適應市場競爭，必須將用煤基轉底爐直接還原煉鐵工藝生產市場適銷對路的產品作為技術創新研發的方向。例如，研究將直接還原鐵細磨分選后壓制成含鐵92%以上的鐵粉壓塊，代替廢鋼使用。

    實現大型煤制氣工藝的科學性、經濟性發展是衡量我國直接還原煉鐵新工藝是否成功的標準。煤制氣工藝的選擇是我國今后發展大型豎爐直接還原工藝的基礎和條件，也是煤基多聯產、聯合循環發電(IGCC)等工藝過程的共性技術和關鍵技術。與煤化工專業部門合作，進一步提高大型煤制氣裝備的國產化率，降低大型煤氣化的設備及工程投資，從而降低直接還原鐵產品的投資成本，提高大型直接還原鐵生產裝置的市場競爭力是亟待解決的課題。