煤制氣產(chǎn)海綿鐵：一個(gè)技術(shù)考驗(yàn)兩行業(yè)

最近，聽說這么一個(gè)新動向——國內(nèi)一些搞煤化工和冶煉的企業(yè)，都在考慮上煤制氣生產(chǎn)海綿鐵項(xiàng)目。據(jù)初步了解，有這個(gè)打算的企業(yè)多達(dá)20多家。

海綿鐵是什么東西？煤制氣生產(chǎn)海綿鐵有什么優(yōu)勢？這個(gè)產(chǎn)品和技術(shù)是否成熟？有無發(fā)展前途？記者帶著這些疑問，采訪了一些業(yè)內(nèi)專家。

一項(xiàng)技術(shù)可惠及兩行業(yè)

海綿鐵是什么？一位業(yè)內(nèi)人士向記者介紹，海綿鐵，又稱直接還原鐵，是煤或氣與鐵礦石在非熔融溫度下發(fā)生還原反應(yīng)的產(chǎn)物。由于鐵礦石被還原后形成大量氣孔，在顯微鏡下形似海綿，因此得名。海綿鐵可作為煉鋼原料，特別是冶煉優(yōu)質(zhì)鋼、特殊鋼的原料。

寶鋼集團(tuán)有限公司研究院高級工程師張友平告訴記者，海綿鐵不僅可以直接作為煉鋼轉(zhuǎn)爐原料，而且海綿鐵是純凈的鐵源，雜質(zhì)少，可以加工特殊鋼材、高純凈鋼、鑄鍛件坯料，這些產(chǎn)品能賣上價(jià)格，附加值很高。

所謂煤制氣生產(chǎn)海綿鐵，就是將煤氣化后產(chǎn)生的還原氣（一氧化碳和氫氣）送入豎爐，與鐵礦石發(fā)生還原反應(yīng)，使之生成海綿鐵。

多位業(yè)內(nèi)專家向CCIN記者表示，煤制氣生產(chǎn)海綿鐵是能惠及化工和冶金兩個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)項(xiàng)目。

首先，有利于提高冶金行業(yè)附加值。

當(dāng)前，我國鋼鐵年產(chǎn)能已突破8億噸的規(guī)模，但鋼鐵產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)非常不合理。這表現(xiàn)為，低附加值的普鋼過剩；而轎車、家電用鋼板，以及不銹鋼、模具鋼等高檔產(chǎn)品每年還需大量進(jìn)口。

而生產(chǎn)高檔的鋼鐵制品，就需要用到海綿鐵。但是，我國的海綿鐵有很大市場缺口。目前，世界海綿鐵年產(chǎn)量7000多萬噸，但我國的產(chǎn)量只有不到100萬噸，我國每年進(jìn)口的海綿鐵占用量的80%。因此，從2009年開始，我國就將海綿鐵生產(chǎn)技術(shù)列入了引進(jìn)技術(shù)項(xiàng)目列表。

目前國產(chǎn)海綿鐵生產(chǎn)工藝分氣基法和煤基法兩大類。煤基法投資高、生產(chǎn)成本高、各項(xiàng)指標(biāo)差，已被列為限期取締的落后工藝。氣基法具有生產(chǎn)技術(shù)成熟、產(chǎn)量大、產(chǎn)品成本低等優(yōu)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的競爭力，但需采用天然氣作還原劑，發(fā)展受到氣源和地區(qū)的限制。

在這種情況下，煤制氣生產(chǎn)海綿鐵技術(shù)的成本比用天然氣低，且不受氣源和地區(qū)限制，成為開拓冶金行業(yè)高附加值產(chǎn)品的重要選擇。在新近出臺的鋼鐵行業(yè)“十二五”規(guī)劃中，包括煤制氣生產(chǎn)海綿鐵在內(nèi)的非高爐煉鐵技術(shù)是國家鼓勵項(xiàng)目之一。

原冶金部三大鋼鐵設(shè)計(jì)院之一的中冶南方工程技術(shù)有限公司工程師李育林表示，國內(nèi)市場上流通使用的海綿鐵都是采用隧道窯罐式還原法生產(chǎn)，速度慢、產(chǎn)量低，煤制氣生產(chǎn)海綿鐵可將冶金技術(shù)和化工技術(shù)結(jié)合起來，推進(jìn)海綿鐵的規(guī)?；a(chǎn)。

其次，有利于開拓煤化工的新領(lǐng)域。

當(dāng)前，我國傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)品如焦炭、合成氨、電石、甲醇等過剩嚴(yán)重。而規(guī)劃中的煤制烯烴、煤制油、煤制天然氣、煤制乙二醇等新興煤化工產(chǎn)品也存在著過剩傾向。據(jù)中國石化聯(lián)合會的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，目前我國傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)能過剩超過30%，而新型煤化工也存在投資過熱的問題。

而煤制氣生產(chǎn)海綿鐵為煤化工企業(yè)開拓了新的產(chǎn)品路線。天津奧沃冶金技術(shù)咨詢有限公司一位負(fù)責(zé)人向CCIN記者介紹，我國煤氣化技術(shù)已經(jīng)成熟。利用煤氣化技術(shù)生產(chǎn)海綿鐵，這對煤化工企業(yè)來說，開拓了新的產(chǎn)品領(lǐng)域，可以避免因眾企業(yè)扎堆某一種產(chǎn)品而出現(xiàn)過剩。

“我們是搞煤化工的，有煤氣化的優(yōu)勢。我們在山東本地也有鐵礦石，具有原料優(yōu)勢。所以，我們想發(fā)展煤制氣生產(chǎn)海綿鐵。這個(gè)項(xiàng)目目前國內(nèi)做的還比較少，不容易過剩?！闭谶M(jìn)行煤制氣生產(chǎn)海綿鐵項(xiàng)目論證的山東瑞星化工集團(tuán)副總經(jīng)理林華昭向記者表示。

我國的海綿鐵生產(chǎn)，目前主要采用煤基法，但該方法投資大、生產(chǎn)成本高、各項(xiàng)指標(biāo)較差。

工藝上已無大問題

據(jù)記者了解，其實(shí)早在1997年，兗礦魯南化肥廠就與寶鋼集團(tuán)有限公司聯(lián)合進(jìn)行了煤制氣生產(chǎn)海綿鐵的探索。當(dāng)時(shí)，兩家企業(yè)將德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)與直接還原豎爐工藝組合，共同開發(fā)了“BL法生產(chǎn)海綿鐵半工業(yè)性試驗(yàn)裝置”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。經(jīng)過試驗(yàn)，裝置連續(xù)20天穩(wěn)定生產(chǎn)出93噸合格海綿鐵產(chǎn)品，平均金屬化率達(dá)93.04％，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際國內(nèi)同類裝置的先進(jìn)水平。該裝置是世界上首次將煤氣化技術(shù)用來生產(chǎn)海綿鐵。

但是，雖然當(dāng)時(shí)半工業(yè)性試驗(yàn)裝置已成功，但距今10多年之后，該裝置并沒有開花結(jié)果，以至于煤制氣生產(chǎn)海綿鐵在我國還是空白。這是為什么呢？

據(jù)專家介紹，當(dāng)年主要是成本和原料問題無法解決。

當(dāng)年參與試驗(yàn)裝置建設(shè)的原寶鋼集團(tuán)有限公司高級工程師周渝生表示，主要是當(dāng)時(shí)的煤制氣成本高。他告訴CCIN者，根據(jù)當(dāng)時(shí)的計(jì)劃，如果還原氣成本達(dá)到0.5元/立方米，就進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)。但是，當(dāng)時(shí)煤制氣的每立方米成本達(dá)到1元，成本太高了。

張友平也表示，當(dāng)時(shí)他們通過對整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行整體經(jīng)濟(jì)性評估發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)成本相比進(jìn)口產(chǎn)品以及國內(nèi)其他生產(chǎn)方法要高，沒有太好的經(jīng)濟(jì)性，所以項(xiàng)目后來就暫停了。

當(dāng)年參與實(shí)驗(yàn)裝置建設(shè)的水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心總經(jīng)理助理路文學(xué)向CCIN者介紹，兗礦魯南化肥廠當(dāng)年也曾做了年產(chǎn)100萬噸的海綿鐵可行性報(bào)告，最終也因生產(chǎn)成本太高而擱淺。

當(dāng)年兗礦魯南化肥廠負(fù)責(zé)煤制氣生產(chǎn)海綿鐵裝置的高級工程師豐中田向記者介紹，實(shí)驗(yàn)裝置對原料的要求很苛刻，對鐵礦石的粒度、品位要求高。路文學(xué)進(jìn)一步解釋說，裝置對原料鐵礦石的選擇性強(qiáng)，當(dāng)時(shí)他們使用了巴西、瑞典等國家的多個(gè)品種的礦石做試驗(yàn)，只有一種礦石使用效果最好。周渝生還表示，煤制氣生產(chǎn)海綿鐵，對原料鐵礦石品位要求很高，含鐵量一般要達(dá)到67%以上。

張友平告訴記者，我國的鐵礦資源以貧鐵礦為主，高品位的鐵礦少，有少量的天然富礦，品位也只有60%左右。當(dāng)時(shí)，國內(nèi)基本沒有找到可以直接供海綿鐵生產(chǎn)的大型富礦基地，而如果將普通礦石細(xì)磨精選，生產(chǎn)成本又會升高。他還表示，目前，天津等地的煤基回轉(zhuǎn)窯直接還原海綿鐵生產(chǎn)廠都是采用國外礦石原料，生產(chǎn)成本高，受原料制約。

那么現(xiàn)如今上馬的煤制氣生產(chǎn)海綿鐵項(xiàng)目，又能否解決這兩個(gè)瓶頸問題？

多位專家告訴CCIN記者，目前煤氣化技術(shù)已經(jīng)比較成熟，已有長期運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，且煤制氣成本比當(dāng)時(shí)已大幅降低，達(dá)到了0.5元/立方米左右，基本能滿足項(xiàng)目的需求。

另一個(gè)原料問題，也有解決的希望。有專家指出，我國礦產(chǎn)資源雖然天然富礦少，但隨著我國地質(zhì)勘探和礦石精選水平的提高，近幾年新勘探發(fā)現(xiàn)的鐵精礦（經(jīng)破碎、磨碎、選礦等加工處理成礦粉的鐵礦石）資源較充足。根據(jù)現(xiàn)有資料，河北、遼寧、黑龍江等地區(qū)的鐵精礦都符合要求。天津奧沃冶金技術(shù)咨詢有限公司經(jīng)理陶江善認(rèn)為，我國一些地區(qū)的鐵精礦可以選到需要的品位，只不過對生產(chǎn)工藝還需要做進(jìn)一步的深入研究。

最好兩行業(yè)聯(lián)手

盡管煤制氣生產(chǎn)海綿鐵已不存在工藝技術(shù)上的問題，但不少專家提醒，該項(xiàng)目還是不宜單個(gè)行業(yè)單打獨(dú)斗，最好還是由化工企業(yè)和冶金企業(yè)合建項(xiàng)目，這樣有利于發(fā)揮各自的優(yōu)勢。

陶江善向記者介紹說，煤制氣生產(chǎn)海綿鐵投資很大，合理的經(jīng)濟(jì)規(guī)模投資也要30多億元，成本太高。因此，合建有利于分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。

周渝生認(rèn)為，煤價(jià)也是影響海綿鐵生產(chǎn)成本的重要因素。上馬煤制氣生產(chǎn)海綿鐵項(xiàng)目對煤價(jià)要求高，如果煤價(jià)為200～300元/噸，成本優(yōu)勢最明顯。因此，原料成本是否有競爭力，能否得到便宜的主要原料煤和鐵礦石，是煤制氣生產(chǎn)海綿鐵項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵。煤化工企業(yè)一般有煤炭資源，冶金企業(yè)有鐵礦資源，如果是煤化工企業(yè)與冶金企業(yè)聯(lián)合建設(shè)，這樣不僅可以降低投資成本，也避免為產(chǎn)品找銷路，可解決市場渠道問題，還可以避免在開發(fā)市場時(shí)由于討價(jià)還價(jià)，降低市場價(jià)格，影響裝置的經(jīng)濟(jì)性。

國家水煤漿氣化研究中心總工程師張鴻林也表示，煤制氣生產(chǎn)海綿鐵項(xiàng)目適合化工企業(yè)與鋼鐵企業(yè)就地聯(lián)合做，不適合單獨(dú)的煤化工企業(yè)來搞，因?yàn)檫€原的海綿鐵溫度高、熱量高，如果再長途運(yùn)輸?shù)戒撹F企業(yè)，很多能量將不能被利用。

還有專家表示，煤制氣生產(chǎn)海綿鐵項(xiàng)目涉及到化工、冶金兩個(gè)行業(yè)，中間的技術(shù)銜接、合作中還會有一些問題，這有待兩個(gè)行業(yè)共同來解決。

來源：中國化工報(bào) 作者：張興剛

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