2024年中国非高炉炼铁行业发展现状分析：钢企加速探索非高炉炼铁工艺，行业前景广阔 [图]

内容概要：近年来世界直接还原铁产量增长迅速，约占全球铁总产量的7.4%；熔融还原工艺中仅COREX工艺和FINEX工艺实现了工业化生产，但国内生产成本未达到预期，有待完善。全球非高炉炼铁产能增长态势明显。而数据显示，2023年，我国高炉生铁产量达8.71亿吨，同比增长0.7%，几近占全国生铁总产量的100%。这意味着，相较于国外而言，目前我国仍是全球钢铁生产供应大国，但国内生铁生产工艺依旧以高炉炼铁为主，非高炉炼铁工艺发展迟缓，与我国钢铁生产大国的地位极不适应。

关键词：非高炉炼铁、直接还原法炼铁、熔融还原炼铁、高炉炼铁产能置换

一、非高炉炼铁工艺发展概述

非高炉炼铁指除高炉炼铁以外的其它还原铁矿石的方法。目前生铁的生产仍是以高炉流程为主，高炉炼铁技术是以焦炭为能源基础的传统炼铁方法。它与转炉炼钢相配合，是目前生产钢铁的主要方法。高炉炼铁的本质是铁的还原过程，即焦炭做燃料和还原剂，在高温下将铁矿石或含铁原料的铁，从氧化物或矿物状态（如Fe2O3、Fe3O4、Fe2SiO4、Fe3O4·TiO2等）还原为液态生铁，焦炭是高炉冶炼不可或缺的原料之一。然而，面对焦煤资源有限、大气污染严重等问题及可持续发展观念日益提升的现状，为提高节能减排效率，高炉炼铁技术逐渐受到各种限制，非高炉炼铁技术开始迅速发展。

按还原装置分类，非高炉炼铁技术可分为固定床法、回转窑法、竖炉法、流化床法等类型；按所用还原剂的不同，非高炉炼铁技术可分为固体还原法和气体还原法两类；按生产方式分类，非高炉炼铁技术可分为预还原法、直接炼钢法、熔融还原法、原子能炼钢法等类型。

相比于传统的高炉炼铁技术，非高炉炼铁技术提倡以非焦煤为主要能源，大大提升了环保水平，并且还省去烧结造块工序，打破了传统炼铁技术的“长流程”限制。对现阶段主要炼铁工艺设计能力和能耗比较不难发现，现阶段非高炉炼铁技术以其节能、低成本、环保等特点成为各国炼铁工艺发展的焦点。

从全球范围看，早在18世纪就有人提出以直接还原法炼铁，1873年建成第1座非高炉炼铁装置但不久便宣告失败，以后的几十年发展缓慢。

20世纪20年代由于电力工业的开发，实现了工业化电炉炼铁:1930年德国克虏伯公司开发了回转窑粒铁法（Krupp-Renn）。1932年瑞典人马丁·维伯尔发明了维伯尔（wibirg）法在瑞典建成第1座生产直接还原铁装置。

在50年代非高炉炼铁生产总量尚不足铁的总产量的1%，主要是电炉炼铁和粒铁法，海绵铁产量仅占非高炉炼铁法产量的5%。1954年瑞典建立第一座隧道窑直接还原法生产装置。60年代石油和天然气的大量开发推动了气基直接还原炼铁的发展。1957年墨西哥建立了一座称为希尔法（HYL法）的生产装置。1969年德国建立第一座米德莱克斯（Midrex）法生产装置。

70年代德国克虏伯公司在克虏伯—瑞恩（Krupp-Renn）法基础上创立了Krupp-CODIR法于1973年在南非建厂投产。1970年德国鲁奇公司创立的SL-RN法在新西兰建立第1座生产装置。1983年戴维麦基公司在南非建立第1座DRC法生产装置。这一时期直接还原生产能力增长了十余倍。到1997年世界直接还原铁产量达到3613万t比1996年增长9%气基直接还原炼铁量占世界直接还原铁产量的91.6%，其中米德莱克斯法生产的占63.4%，希尔法生产的占19.4%，其他气基法所产占1.8%，煤基直接还原炼铁的产量占8.4%，其中SL-RN法的占3.6%，其他煤基法占4.8%。近年来，随着社会环保意识日益增强，直接还原法又重新成为钢铁行业研发探究的热点，相关工艺技术日益完善成熟。

全球范围内，熔融还原炼铁是20年代提出的。1924年Hoech钢铁厂提出在转鼓形回转炉内用碳还原铁矿石得到铁水的方案。以后开发的stara法、sturzeberg法均未成功。

50年代研究开发的熔融还原法大多数设想在一个反应器内完成全部熔炼过程，故称一步法如Dored法、Retored法、CIP法等。但由于还原反应产生的CO的燃烧热不能迅速传递到吸热的还原反应区，迫使熔炼中止而告失败。

70年代采用两步法原则，即将整个熔炼过程分成固态预还原和熔融态终还原两步，分别在两个反应器内进行。预还原装置有回转窑、流化床和竖炉等形式，其中以流化床和竖炉为多。终还原装置为转炉型或电炉型COREX（KR）法已达到工业生产规模；DIOS法、HI熔融还原法、Plasmelt法、INRED法及ELRED法均进行了较大规模的半工业试验；川崎熔融还原法、住友熔融还原法、COIN法、MIP法和CIG法进行了单环节或联动半工业试验；此外有AISI法、PJV法等还在试验中。COREX法已于1989年在南非ISCOR公司建成一座30万t/a工业生产装置投入生产。又在韩国浦项投产了一座60万t/a装置。

二、中国非高炉炼铁行业发展政策

“十四五”更趋严格的能耗“双控”要求和“双碳”目标约束，促使钢铁行业将碳减排摆在更突出的位置。“做好碳达峰、碳中和工作”已经成为“十四五”的重点任务之一，非高炉冶炼直接还原工艺与传统长流程相比，可减少二氧化碳排放40%～65%、减少二氧化硫排放约30%，是当前冶金行业实现“碳达峰、碳中和”的优选方案。因此，“绿色、节能、环保”的非高炉冶炼技术迎来了难得的机会。为促进国内非高炉炼铁工艺发展，中央部门早在2021年5月便以发布了《钢铁行业产能置换实施办法》，提到新建氢冶金和Corex、Finex、HIsmelt等非高炉炼铁项目仍须严格执行产能置换政策，需要相应的炼铁产能指标，新办法给予上述冶金工艺差异化的等量置换支持政策，鼓励行业绿色低碳发展和工艺技术创新。

近几年来，各地方政府也先后发布了多项政策。如，2023年7月，福建省工业和信息化厅发布的《福建省工业领域碳达峰实施方案》提出，大力推进非高炉炼铁先进技术应用，重点推广铁水一罐到底、近终形连铸连扎等先进节能工艺流程，推行全废钢电炉工艺，提升废钢资源回收利用水平；2024年5月，山西省工业和信息化厅、山西省发展和改革委员会、山西省财政厅等七部门联合发布的《山西省制造业领域设备更新工作方案》提到，加快推动钢铁产业改造升级高炉、转炉等限制类装备，推广短流程炼钢、氢冶金、非高炉炼铁等工艺流程。

此外，2023年9月15日，由中国钢铁工业协会、四川省经济与信息化厅指导，国家钒钛产业联盟、钒钛资源综合利用产业技术创新战略联盟、钒钛资源综合利用国家重点实验室、四川省钒钛钢铁产业协会、四川金属学会主办，攀钢集团有限公司承办，中冶赛迪集团有限公司协办的四川省成都钒钛磁铁矿非高炉冶炼技术及产业化研讨会上提出，要在四川省等钒钛磁铁矿主产地建设100万吨气基竖炉+电炉熔分低碳非高炉冶炼示范线，由生产企业、研究机构、主要装备制造商共同出资成立创新联合体。

此次会议以“探索钒钛磁铁矿非高炉冶炼新工艺，促使战略资源高值化利用”为主题。会议讨论结果显示，在“双碳”约束大背景下，低碳非高炉冶炼不仅是钢铁工业实现绿色低碳高质量发展的必由之路，也是钒钛磁铁矿资源实现高效综合利用，助推国家钒钛产业可持续高质量发展的必由之路，将持续助力国内非高炉炼铁工艺发展。

相关报告：智研咨询发布的《2024年全球及中国非高炉炼铁专题研究报告》

三、国内外非高炉炼铁行业发展现状

1、全球非高炉炼铁行业发展现状分析

直接还原铁在钢铁生产中是废钢的替代品，更是电炉冶炼洁净钢的重要原料。近年来世界直接还原铁产量增长迅速，约占全球铁总产量的7.4%。数据显示，2023年全球直接还原铁产量达到13551万吨，与2022年12616万吨的产量相比，增长了7.4%；在过去的7年里，全球直接还原铁产量增长了近6500万吨。按照国家或地区分布来看，2023年，印度是全球第一大直接还原铁生产国，产量为4933万吨，同比增长了16.7%，占全球总产量的36%。伊朗是全球第二大直接还原铁生产国，产量达到3345万吨，同比增长1.7%，全球占比达到24.7%。印度和伊朗直接还原铁产量占全球总产量的60.7%。

从工艺技术方面看，目前全球57.8%的直接还原铁由Midrex工艺生产，27.9%由回转窑工艺生产，14.3%由HYL和Energiron工艺生产。数据显示，2022年全球钢铁制造商采用MIDREX工艺生产了7355万吨直接还原铁，其中有1000余万吨为热态直接还原铁。具体来看，伊朗钢铁制造商采用MIDREX工艺生产了3014万吨直接还原铁，其他地区钢铁制造商采用MIDREX工艺共生产了4342万吨直接还原铁。2022年，全球钢铁制造商采用MIDREX工艺生产的直接还原铁总量占全球竖炉直接还原铁总产量的80.2%。自MIDREX工艺面世以来，截至2022年底，全球采用了MIDREX工艺的工厂已累计生产了约13.2亿吨各种形式的直接还原铁（包括冷态、热态直接还原铁和热压铁块）。

此外，统计数据显示，2022年，接近70.1%的直接还原铁是使用天然气还原的，29.9%是采用煤基还原的。2022年，印度直接还原铁的总产量为4355万吨，其中3539万吨的直接还原铁是采用回转窑工艺生产的，816万吨是采用气基直接还原工艺生产的。

熔融还原炼铁工艺开发的历程仅70年，目前熔融还原炼铁技术还处于技术成长期，还有很大的发展空间，其中实现了工业化生产的仅有COREX工艺和FINEX工艺。数据显示，近年来全球熔融还原铁的总产量在600万吨/年左右，未有大的突破。在3种已工业化的熔融还原工艺中，Corex工艺除了宝钢一座C3000装置从上海搬迁至新疆八钢投产外，未有新的建设项目。Finex工艺于2014年1月在韩国浦项投产200万吨/年的装置后，虽有多个计划的项目，但未见实质启动。Hismelt工艺在澳大利亚的工业示范装置已被搬迁到我国山东，并于2017年投产，成为近几年熔融还原工艺发展的新动向。一些新的熔融还原工艺，如Hisana工艺，仍在研究开发中，但其开发力度大大减弱，进度也放缓。

2、中国非高炉炼铁行业发展现状分析

近年来世界直接还原铁产量增长迅速，约占全球铁总产量的7.4%；熔融还原工艺中仅COREX工艺和FINEX工艺实现了工业化生产，但国内生产成本未达到预期，有待完善。全球非高炉炼铁产能增长态势明显。而数据显示，2023年，我国高炉生铁产量达8.71亿吨，同比增长0.7%，几近占全国生铁总产量的100%。这意味着，相较于国外而言，目前我国仍是全球钢铁生产供应大国，但国内生铁生产工艺依旧以高炉炼铁为主，非高炉炼铁工艺发展迟缓，与我国钢铁生产大国的地位极不适应。

随着国家供给侧结构性改革进程推进，为了化解钢铁行业过剩产能，推动行业高质量发展，在2017年年底工业和信息化部出台了《钢铁行业产能置换实施办法》，2018-2020年间，钢铁行业持续去产能。后于2021年6月，工信部重新印发了修订的新版《办法》，叠加其他政策推动，近几年来我国加速淘汰高炉炼铁产能。数据显示，在2021-2023年间，国内高炉炼铁净产能呈现逐年减少态势，其中，2022年新增高炉产能5790万吨，淘汰高炉产能大约为6468万吨；从产能置换比例的角度来看，2023年是高炉产能淘汰率最高的一年，全年新增高炉产能大约为4888万吨，淘汰高炉产能大约是6250万吨，产能置换比例大约为1.28：1。

从不同高炉型号的产能置换情况来看，2021-2023年，主要表现为淘汰1000以下，新增1000以上，在新增高炉中，产能新增比例最大的是2000-3000。而今年数据体现出，1000-2000的高炉也开始出现净淘汰产能。这也意味着钢厂高炉大型化生产正加速到来，推动高炉冶炼往优质、高效、稳定的目标发展。

结合国内高炉炼铁产能置换情况分析，近三年来，我国有许多钢厂正计划朝着非传统高炉炼铁的方式进行尝试改造，即通过淘汰旧高炉来置换Corex、Finex、HIsmelt等非高炉炼铁项目。这是一种技术的改革，通过新型技术可以降低更多的生产成本，减少环保问题以及增加操作的灵活性。这意味着，目前虽然国内非高炉炼铁工艺建设产能仍占比极小，但我国非高炉炼铁工艺项目呈现逐步发展态势。根据我国的资源状况，能源条件和发展需要综合分析，熔融还原与煤制气—竖炉直接还原技术将具有广阔的发展前景。2022年以来，国内非高炉炼铁领域相关投融资动态开始逐渐回温。例如，中晋冶金公司宣布自主投资20亿元建设了全国首个氢基直接还原铁示范基地，其中主要包括核心项目30万吨/年直接还原铁项目和气源项目100万吨/年焦化项目，完成了具有完全自主知识产权的氢基直接还原铁（CSDRI）技术的工业化转化应用，验证了氢基直接还原铁技术的可行性和可靠性，实现了氢基直接还原铁生产“零”的突破，填补了我国氢基竖炉生产直接还原铁的技术空白。

四、非高炉炼铁行业竞争格局

1、中晋冶金科技有限公司

中晋太行投资有限公司成立于2012年7月，2016年7月中晋太行投资有限公司重组为中晋冶金科技有限公司。公司的经营范围涉及新能源、新材料研发、煤制品转化及还原铁等生产、技术咨询和推广、建设工程总承包业务以及项目管理和相关的技术与管理服务等。公司下设全资子公司中晋太行矿业有限公司、山西冶金工程技术有限公司。控股中晋太行炼化有限公司、北京中晋中石冶金化工技术有限公司，参股左权永兴煤化有限公司。

目前中晋太行投资有限公司拥有总资产约5亿元（不包括专利技术等无形资产），是一家具有一定实力的生产型技术企业，是我国在建的第一套气基竖炉直接还原铁企业、气基竖炉直接还原铁技术提供商、还原铁装备集成管理商。公司已经拥有了从气基竖炉还原铁技术、技术推广、工程设计、EPC总承包、人员培训、售后服务等一条龙全产业链式的服务能力，可为广大客户提供全流程高水平的服务。

还原铁板块由中晋冶金科技有限公司旗下全资子公司中晋太行矿业有限公司具体承担。该公司成立于2010年5月20日，注册资本15000万元。中晋太行矿业有限公司新建焦炉煤气制合成气生产30万吨/年直接还原铁工业化试验装置位于左权县龙泉乡循环经济工业示范园区，是园区产业创新的重要示范项目，为国家鼓励项目。该项目不仅是使用气基竖炉直接还原铁装置，而且是一套以焦炉煤气为气源的气基竖炉直接还原铁项目。

中晋太行矿业有限公司从2010年开始，瞄准我国尚无的气基竖炉直接还原铁技术，通过自主研发和国外引进，现已整合为CSDRI技术。CSDRI技术的核心是我公司和中国石油大学合作研发的焦炉煤气用作竖炉生产的干重整技术和我公司从德国MME公司引进、我公司国际技术团队改进的气基竖炉技术。在研发过程中，我公司还先后获得了利用焦炉煤气制还原气生产海绵铁的方法和设备、气基竖炉炉顶布料装置、直接还原铁气基竖炉炉顶气除尘装置等多项技术专利。

该项实验装置节能减排优势非常明显。具体表现在节能60%以上，减排二氧化碳32%、二氧化硫74%、氮氧化物62%。项目符合《中国制造2025》规划、工信部《绿色制造工程实施指南》、科技部《国家自然科学基金“十三五”规划》，属于国家产业目录中鼓励类项目。

中晋太行矿业有限公司拟将30万吨/年焦炉煤气制直接还原铁工业化实验装置打造成示范性工程，培育一流的产、学、研绿色冶炼示范性基地，推广绿色冶金工程化技术，有力支撑我国做强钢铁企业和实现产品转型升级以及完成节能减排的战略国策，引领中国钢铁行业的未来和技术革命，填补国内高端装备业优质铁素材料空白，为中国企业低碳发展、绿色冶炼树立标杆和典型，战略意义深远。

此外，中晋冶金科技有限公司旗下的中晋太行矿业有限公司（CSTM）经过7年的研发和技术整合，将我公司和中国石油大学（北京）合作研发的焦炉煤气干重整制还原气工艺与德国MME公司PERED竖炉工艺有机结合，形成了CSDRI气基竖炉还原铁技术方案。该技术方案破解了中国不能生产直接还原铁的困境，为钢铁行业转型升级、产品结构调整、提高钢铁品质探索出了一条新的途径。

2、韩国浦项制铁集团公司（POSCO）

韩国浦项制铁集团公司（Pohang Iron and Steel Co. Ltd），简称POSCO，成立于1968年，是全球最大的钢铁制造厂商之一，每年为全球超过六十个国家的用户提供二千六百多万吨钢铁产品。浦项制铁公司分别在韩国浦项市（Pohang）和光阳市（Kwangyang）设有完善的厂房，生产各种先进的钢铁产品，包括热轧钢卷、钢板、钢条、冷轧钢板、电导钢片和不锈钢产品等，被美国Morgan Stanley投资银行评定为“全球最具竞争力的钢铁制造商”。

FINEX技术是POSCO与奥钢联合作开发的一种非高炉炼铁工艺，于1992年启动FINEX技术的基础研究；1996年建成15t/d的FINEX模型厂；1999年建成150t/d示范工厂；2003年7月公司将原有60万吨/年的COREX改造成为同等规模的1#FINEX示范厂；2007年4月，建设产能为150万吨的2#FINEX工业化生产厂；2014年6月，建成200万吨/年的3#FINEX工业化生产工厂。目前，POSCO既拥有烧结、焦化、高炉长流程炼铁工艺，又拥有FINEX短流程炼铁工艺，旗下1#FINEX示范厂已停产，炉子凉后观察里面的炉型，供研究用。2#、3#炉正常生产，2018年7-8月2#炉检修，增加煤气余热回收系统，更新部分老化设备。

此外，据韩国经济报报道消息显示，POSCO正在开发氢气直接还原炼铁技术——HyREX。该技术是在POSCO研发的FINEX流化技术基础上进一步开发的氢气直接还原炼铁技术。POSCO正以氢气还原炼铁技术为未来50年做准备，公司计划在2030年前实现HyREX技术的商业化应用，并在2050年前将其浦项和光阳钢铁厂改造为完全基于新的HyREX技术生产钢材的钢厂。根据公司投融资动态显示，2023年6月，POSCO正准备于本月在其位于庆尚北道的浦项钢铁厂破土动工建设年产30万吨的氢基直接还原中试工厂，计划于2026年完工，将开始测试低碳钢的生产。2023年7月，POSCO宣布，到2030年投资121万亿韩元（约合6715亿元人民币，约合920亿美元）打造氢还原钢铁厂、蓄电池、氢能源等核心业务的“绿色未来材料百年企业”。综上，POSCO公司计划在2030年前实现氢气直接还原炼铁。

五、非高炉炼铁行业发展趋势

随着全球对环境保护意识的提高和环保法规的加强，非高炉炼铁行业将面临更加严格的环保要求。企业需积极应对，采用更加环保的生产工艺和技术，减少污染物排放，提高资源利用效率。因此，在碳达峰和碳中和发展目标推动下，钢铁行业将继续积极响应并推动目标的实现。即通过推广先进适用技术、深挖节能降碳潜力、鼓励钢化联产等措施，推动行业的绿色低碳转型。在此背景下，具备更高环保效能的非高炉冶铁工艺将成为各钢铁厂商研究关注的重心。叠加国家政府政策支持能效不断释放，国内非高炉炼铁相关研发建设公司在财政、人才培养、技术研发等方面获得的政策支撑力度将不断增强，这都将为国内非高炉炼铁工艺发展提供有力保障。

此外，目前焦煤资源呈现全球性短缺趋势，供应紧张和价格高涨已成为制约传统钢铁工业发展的重要因素；环保政策日益严格，环保投资不断提高，钢铁工业发展承受的环境保护压力逐渐加大。据了解，为实现超低排放改造，铁前环保投资需增加200元/吨左右（铁前环保成本占全工序成本的70%左右）。同时，高炉产生大量返矿、返焦和粉尘等固废，需实现固废资源综合利用。此外，未来人力成本越来越高，需减员以提高劳动生产率。综上分析，非高炉炼铁技术是实现钢铁工业低碳炼铁的必然趋势，行业前景广阔。

以上数据及信息可参考智研咨询（www.chyxx.com）发布的《2024年全球及中国非高炉炼铁专题研究报告》。智研咨询是中国领先产业咨询机构，提供深度产业研究报告、商业计划书、可行性研究报告及定制服务等一站式产业咨询服务。您可以关注【智研咨询】公众号，每天及时掌握更多行业动态。