楊 軼

鋼鐵行業(yè)是能源資源消耗密集型產(chǎn)業(yè)，因此也是全球溫室氣體排放最大的產(chǎn)業(yè)之一，同時也是二氧化碳排放最大的行業(yè)之一。根據(jù)國際能源署（IEA）的數(shù)據(jù)，截至目前，鋼鐵行業(yè)約占全球二氧化碳排放總量的7%到9%左右。目前，全球鋼鐵行業(yè)正在加快轉(zhuǎn)型，減少二氧化碳排放，力求為全球碳減排做出貢獻。鋼鐵行業(yè)減少二氧化碳排放的一個重要途徑就是以直接還原鐵+電爐方式替代傳統(tǒng)的高爐+轉(zhuǎn)爐流程。因此，直接還原鐵發(fā)展是當今鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)重要的發(fā)展方向之一。

一、2022年全球直接還原鐵產(chǎn)量突破1.2億噸

1.2022 年全球直接還原鐵生產(chǎn)概況

近10年來，全球直接還原鐵產(chǎn)量屢創(chuàng)新高，特別是近年產(chǎn)量增速明顯加快。直接還原鐵產(chǎn)量從2007年突破6000萬噸到2017年突破8000萬噸，10年時間增加了2000萬噸，而此后僅用了一年就增加2000萬噸，即2018年全球直接還原鐵產(chǎn)量突破1億噸，此后一直保持在1億噸以上。

2022年全球直接還原鐵產(chǎn)量達到1.2736億噸，比2021年創(chuàng)下的1.192億噸的前紀錄增長了近6.9%。其中，印度和伊朗的直接還原鐵產(chǎn)量合計再一次超過了全球產(chǎn)量的一半。在過去的6年里，全球直接還原鐵產(chǎn)量增加了近5500萬噸，增幅約為75%，這主要得益于印度直接還原鐵產(chǎn)量增長了136%(印度主要是煤基方式生產(chǎn)直接還原鐵)，伊朗直接還原鐵產(chǎn)量大幅增長（伊朗主要是以天然氣作為還原劑生產(chǎn)直接還原鐵），以及阿爾及利亞、埃及、美國和俄羅斯新建了大量氣基（天然氣）直接還原鐵產(chǎn)能。

從直接還原鐵狀態(tài)看，2022年，可以節(jié)約能源和提高生產(chǎn)率的直接供應(yīng)給附近煉鋼爐的熱態(tài)直接還原鐵(HDRI)產(chǎn)量為1390萬噸，比2021年增長0.5%。同時，熱態(tài)直接還原鐵產(chǎn)量占2022年總產(chǎn)量的10.9%。2022年，非常適合運輸和在高爐中使用的熱壓塊鐵(HBI)產(chǎn)量估計為1130萬噸，比2021年增長9%。

2.按地區(qū)和國家分直接還原鐵產(chǎn)量

2022年，按地區(qū)分全球最大的直接還原鐵生產(chǎn)地區(qū)是中東北非地區(qū)，其次是亞太地區(qū)，第三是拉美地區(qū)（包括墨西哥和加勒比），第四是獨聯(lián)體和東歐地區(qū)，第五是北美地區(qū)（美國和加拿大），第六是撒哈拉以南非洲地區(qū)，第七是西歐地區(qū)。從過去3年各地區(qū)直接還原鐵生產(chǎn)看，主要地區(qū)的產(chǎn)量呈不斷增長態(tài)勢，這其中只有獨聯(lián)體和東歐地區(qū)直接還原鐵產(chǎn)量在2022年同比下滑。此外，過去3年西歐地區(qū)直接還原鐵產(chǎn)量呈同比下滑走勢，特別是2022年同比大幅下滑。不過，未來西歐地區(qū)直接還原鐵產(chǎn)量將有明顯增長（見表1）。

表1 2020-2022年各地區(qū)直接還原鐵產(chǎn)量 萬噸

從國家層面看，印度繼續(xù)是全球最大的直接還原鐵生產(chǎn)國。2022年印度生產(chǎn)的直接還原鐵產(chǎn)量達到創(chuàng)紀錄的4355萬噸，其中回轉(zhuǎn)窯工藝產(chǎn)量為3539萬噸，氣基工藝產(chǎn)量為816噸，總體直接還原鐵產(chǎn)量同比增長11.4%。據(jù)印度海綿鐵制造商協(xié)會(SIMA)的數(shù)據(jù)，印度回轉(zhuǎn)窯直接還原鐵產(chǎn)量在2022年同比增長了18%，2021年同比增長了18.8%，2020年比2018-2019年增長了27.9%。

全球第二大直接還原鐵生產(chǎn)國是伊朗。2022年伊朗的直接還原鐵產(chǎn)量為3290萬噸，全部來自天然氣工藝。與2021年相比，增長了3.3%。MIDREX?工藝約占伊朗直接還原鐵產(chǎn)量的90%。采用PERED工藝的直接還原鐵廠產(chǎn)量估計為276噸。

2022年，俄羅斯仍然是全球第三大直接還原鐵生產(chǎn)國，產(chǎn)量為766萬噸，且全部來自天然氣生產(chǎn)方式。

2022年，沙特阿拉伯以648萬噸的直接還原鐵產(chǎn)量位居全球第四，墨西哥以584萬噸的產(chǎn)量位居全球第五，而2021年兩國的直接還原鐵產(chǎn)量分別為613萬噸和583萬噸。

在北非地區(qū)的國家中，2022年埃及以582萬噸的直接還原鐵產(chǎn)量遙遙領(lǐng)先。此外，隨著Tosyali Algerie公司和阿爾及利亞卡塔爾鋼鐵公司(AQS)直接還原鐵產(chǎn)量的增長（合計產(chǎn)量達到近400萬噸），2022年阿爾及利亞的直接還原鐵產(chǎn)量也有所增長。

美國克利夫蘭克利夫斯公司俄亥俄州熱壓塊鐵廠產(chǎn)能不斷釋放和產(chǎn)量的持續(xù)增長促使美國直接還原鐵產(chǎn)量在2022年達到524萬噸，比2021年增長4.6%。

在南美，2022年阿根廷的直接還原鐵產(chǎn)量同比增長了7.1%。由于鐵礦石和備件供應(yīng)有限，委內(nèi)瑞拉直接還原鐵產(chǎn)量仍遠低于額定產(chǎn)能。此外，委內(nèi)瑞拉主要生產(chǎn)用于出口的熱壓塊鐵。

3.按工藝分直接還原鐵產(chǎn)量

MIDREX?技術(shù)和HYL/Energiron工藝是直接還原鐵的主要生產(chǎn)工藝。2022年，采用MIDREX?技術(shù)（氣基）的直接還原鐵廠生產(chǎn)了7355萬噸直接還原鐵，比2021年的7085萬噸增長了3.8%。2022年MIDREX?技術(shù)工廠生產(chǎn)的熱態(tài)直接還原鐵超過1000萬噸（見表2）。

表2 2020-2022年按工藝分直接還原鐵產(chǎn)量占比 %

2022年，MIDREX?技術(shù)生產(chǎn)的直接還原鐵仍占全球豎爐直接還原鐵產(chǎn)量的80.2%，其他豎爐直接還原鐵產(chǎn)量占19.8%。天然氣通常是豎爐工藝中還原氣體的主要來源，使用天然氣生產(chǎn)的直接還原鐵比使用煤生產(chǎn)的直接還原鐵的二氧化碳排放量低得多。在2022年，大約70.1%的直接還原鐵產(chǎn)自天然氣(即低二氧化碳直接還原鐵)，而其余的29.9%產(chǎn)自煤炭(即高二氧化碳至直接還原鐵)。

截至2022年底，采用MIDREX?技術(shù)的直接還原鐵工廠已累計生產(chǎn)了約13.2億噸各種形式的直接還原鐵（冷態(tài)直接還原鐵、熱態(tài)直接還原鐵和熱壓塊鐵）（見表3）。

表3 2020-2022年高二氧化碳排放和低世界直接還原鐵產(chǎn)量占比 %

二、全球直接還原鐵貿(mào)易

2022年，全球直接還原鐵貿(mào)易量增加到創(chuàng)紀錄的2569萬噸，比2021年的2280萬噸增長了13%。2022年，通過陸地運輸?shù)闹苯舆€原鐵占總貿(mào)易量的大部分，達到1570萬噸。然而，與2021年相比，水路運輸增幅非常高，同比增長了25%。

2022年，俄羅斯以大約300萬噸的直接還原鐵出口量，遙遙領(lǐng)先于所有出口國。特立尼達和多巴哥出口了超過140萬噸的冷態(tài)直接還原鐵，且全部銷往美國。根據(jù)國際鋼鐵統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，2022年印度出口了約100萬噸直接還原鐵，伊朗、馬來西亞和美國直接還原鐵出口量也排在前六位。

據(jù)國際鋼鐵統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，2022年全球31個國家和地區(qū)進口了大量直接還原鐵/熱壓塊鐵。前三大進口國是美國、意大利和中國，進口量分別為150萬噸、90萬噸和80萬噸（見表4）。此外，與2022年相比，預(yù)計2023年直接還原鐵的貿(mào)易將有所增長。不過，同樣作為煉鋼原料，廢鋼是直接還原鐵的重要競爭對手，因此直接還原鐵貿(mào)易還存在一定不確定性。

表4 2018-2022年直接還原鐵貿(mào)易量 萬噸

三、新產(chǎn)能建設(shè)加快

從現(xiàn)有直接還原鐵產(chǎn)能的建設(shè)地域看，主要分布在鐵礦石資源和能源資源豐富以及價格比較便宜的地區(qū)，如中東北非地區(qū)、俄羅斯等。在中東北非地區(qū)，許多國家正在發(fā)展經(jīng)濟，且當?shù)赜蟹浅ＸS富的天然氣資源，因而正不斷加大氣基直接還原鐵產(chǎn)能建設(shè)，以滿足當?shù)責(zé)掍摵徒?jīng)濟發(fā)展的需求。同時，這些地區(qū)建設(shè)的鋼鐵產(chǎn)能基本上是球團廠+直接還原鐵+電爐，主要是基于自身的資源和能源稟賦選擇這一生產(chǎn)流程，而并不是出于減碳目的。例如，伊朗一方面擁有豐富的鐵礦資源，同時也擁有豐富的石油和天然氣資源，因此，伊朗建設(shè)了大量球團廠、直接還原鐵和電爐產(chǎn)能，其電爐鋼產(chǎn)能占比一直在90%以上，2022年伊朗電爐鋼比為91.8%。除了擁有豐富資源和能源的地區(qū)已經(jīng)建成或正在繼續(xù)建設(shè)直接還原鐵產(chǎn)能外，未來在向碳中和鋼鐵生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)型壓力下，歐美等地區(qū)一些鋼鐵企業(yè)已經(jīng)規(guī)劃和開始建設(shè)直接還原鐵產(chǎn)能，同時與電爐配套，以尋求降低碳排放。

1.伊朗加大直接還原鐵產(chǎn)能建設(shè)

直接還原鐵的生產(chǎn)方式分氣基和煤基，全球大多數(shù)直接還原鐵是以氣基工藝生產(chǎn)的，而中東地區(qū)擁有豐富的天然氣資源，因此該地區(qū)建有大量氣基直接還原鐵產(chǎn)能。作為全球第二大直接還原鐵生產(chǎn)國的伊朗，其既有豐富的天然氣資源，也有大量鐵礦資源。因此，伊朗鋼鐵企業(yè)依托其能源和資源稟賦，在過去的20年建設(shè)了大量直接還原鐵/熱壓塊鐵產(chǎn)能，自2000年以來，伊朗約有3170萬噸/年直接還原鐵/熱壓塊鐵產(chǎn)能投產(chǎn)。目前伊朗鋼鐵企業(yè)仍在規(guī)劃和建設(shè)許多直接還原鐵/熱壓塊鐵產(chǎn)能。

統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，伊朗采用MIDREX?工藝技術(shù)生產(chǎn)的直接還原鐵約占伊朗直接還原鐵產(chǎn)量的90%。但為了減輕國際制裁壓力，伊朗開發(fā)了自己的PERED直接還原技術(shù)。其特點是投資更低，能源消耗更少。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，PERED工藝技術(shù)目前在伊朗生產(chǎn)的直接還原鐵份額估計為8.7%。然而，隨著幾個項目的建成投產(chǎn)，伊朗PERED工藝技術(shù)生產(chǎn)的直接還原鐵將逐漸增加: Setareh Simin Hormoz礦業(yè)和鋼鐵公司170萬噸/年產(chǎn)能；Baft鋼鐵聯(lián)合公司產(chǎn)能80萬噸/年的2號直接還原鐵模塊；庫爾德斯坦鋼鐵公司產(chǎn)能160萬噸/年1號直接還原鐵模塊(計劃2025年投產(chǎn))和在Qorveh地區(qū)建設(shè)產(chǎn)能100萬噸/年的2號直接還原鐵模塊以及Hormozgan鋼鐵聯(lián)合公司產(chǎn)能90萬噸/年的3號直接還原鐵模塊均將采用PERED工藝。

盡管伊朗直接還原鐵生產(chǎn)主要采取基于天然氣的方式，但其煤基產(chǎn)能生產(chǎn)的直接還原鐵在2022年也進入了當?shù)厥袌觥?022年6月，Kavir鋼鐵公司投產(chǎn)了一座產(chǎn)能10萬噸/年回轉(zhuǎn)窯，采用SL/RN技術(shù)生產(chǎn)直接還原鐵。目前，這座回轉(zhuǎn)窯的直接還原鐵產(chǎn)量已經(jīng)達到11萬噸～11.5萬噸/年。

據(jù)不完全統(tǒng)計，自2021年底以來，伊朗正在建設(shè)和規(guī)劃以及投產(chǎn)的直接還原鐵產(chǎn)能如下：

2021年11月，伊朗商業(yè)小方坯生產(chǎn)商Arfa鋼鐵公司完成了其直接還原鐵模塊性能保證測試。直接還原鐵模塊的生產(chǎn)率為137.9噸/小時，而生產(chǎn)的直接還原鐵平均金屬化率為92.9%，其碳含量為1.99%。

伊朗Makran鋼鐵聯(lián)合公司繼續(xù)在伊朗錫斯坦-俾路支斯坦省的Chabahar自由區(qū)推進擴建項目，項目第一階段包括建設(shè)產(chǎn)能為160萬噸/年熱壓塊鐵模塊。預(yù)計將在下一伊朗年（2023年3月20日）年底建成。

伊朗Kavand Nahan Zamin公司（KNZ公司）Ravar鋼廠近年正加大直接還原鐵產(chǎn)能建設(shè)，包括建設(shè)三座隧道窯，每座產(chǎn)能為35000噸/年，截止2022年初，兩座隧道窯已經(jīng)運行，第一座隧道窯于2021年1月投產(chǎn)，第二座隧道窯于2021年3月投產(chǎn)，而第三座隧道窯生產(chǎn)的直接還原鐵平均金屬化率含量為95%，碳含量在0.5%以內(nèi)，目前已經(jīng)建成投產(chǎn)。

在2022年初，伊朗霍爾莫茲甘鋼鐵聯(lián)合公司開始建設(shè)產(chǎn)能為90萬噸/年的3號直接還原鐵模塊。此外，霍爾木茲甘鋼鐵聯(lián)合公司已經(jīng)收購了Setareh Simin Hormoz礦業(yè)和鋼鐵公司51%的股份。該公司在霍爾莫茲甘省的Bandar Abbas正建設(shè)產(chǎn)能170萬噸/年直接還原鐵模塊。此外，該公司還計劃建造第二座產(chǎn)能為170萬噸/年的直接還原鐵模塊。

2022年，伊朗Torbat Heydarieh鋼鐵公司在Torbat Heydarieh市推進新建鋼廠一期工程的建設(shè)，其中包括建設(shè)產(chǎn)能為180萬噸/年的直接還原鐵廠，預(yù)計2025年項目竣工投產(chǎn)。

2022年初，伊朗穆巴拉克鋼鐵公司已經(jīng)啟動了幾個項目，擴大產(chǎn)能，其中包括建設(shè)產(chǎn)能90萬噸/年3號直接還原鐵模塊。

（未完待續(xù)）