近年来，中国电炉钢的产量占中国粗钢总产量的比例约10.50%，但中国电炉钢的产能、产量已超过美国，成为世界电炉钢产量第一大国。虽然中国电炉钢的产量世界第一，但由于电炉钢生产的铁源原料等问题制约了中国电炉钢生产的发展。本文仅就废钢铁料以外，电炉钢原料的生产技术及直接还原铁做概要分析、讨论，以引起电炉钢专业的同行们的关注，推动中国直接还原事业的发展。
中国电弧炉炼钢的原料
传统的电弧炉炼钢以废钢铁料为主要铁源材料，随着技术发展对电炉钢的质量、数量要求不断提高，节能、减排的要求不断提高，生铁块、热铁水、直接还原铁也逐步成为电弧炉炼钢的重要的铁源材料。中国电弧炉炼钢原料的铁源结构与其他国家及世界平均状况有较大差异。主要的差异为废钢铁料的比例低，生铁块、热铁水的比例高，直接还原铁的比例过小。造成这些差异的的主要原因是：废钢短缺，国际市场采购的废钢价高，质量远不能满足生产的需要；中国直接还原铁生产仍处于起步阶段，产品数，质量均不能满足生产的需要，而国际市场直接还原铁极为紧俏，价高且采购困难；电炉被迫大量使用生铁块、热铁水。这些原因严重地影响、限制中国电炉钢健康发展，造成中国钢铁生产能耗高，CO2排放量大，电炉钢品种、质量不能满足经济发展需要的局面。
表1、表2是21世纪以来世界钢铁生产以及中国钢铁生产的概况。从表中可看出，中国电炉炼钢原料的铁源结构与其他国家及世界平均状况的差异。
表1 21世纪世界钢铁生产概况
年
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2008(扣除中国)
钢总产量/Mt
833.75
885.76
950.79
1046.23
1107.14
1230.48
1322.22
1329.72
829.23
生铁产量/Mt
578.46
611.07
670.09
724.08
800.77
875.02
946.42
926.70
455.6
DRI产量/Mt
40.32
45.08
49.45
54.60
56.99
59.79
67.22
68.45
67.85
生铁＋DRI/Mt
618.78
656.15
719.54
778.68
857.76
934.81
013.64
995.15
523.45
生铁/钢
0.694
0.690
0.705
0.692
0.723
0.711
0.716
0.697
0.550
DRI/钢
0.048
0.051
0.052
0.052
0.051
0.049
0.051
0.050
0.080
总铁/钢
0.742
0.741
0.757
0.744
0.774
0.760
0.767
0.747
0.630
电炉钢/Mt
295.88
304.39
326.82
348.13
358.18
387.42
417.00
435.00
389.44
电炉钢/钢总量/%
34.79
33.68
33.72
32.57
31.54
31.23
31.54
32.71
46.60
DRI/电炉钢
0.136
0.148
0.151
0.157
0.159
0.154
0.161
0.157
0.174
表2 21世纪中国钢铁生产概况
年
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
钢总产量/Mt
150.91
182.25
222.41
280.49
355.79
422.66
489.90
500.49
生铁产量/Mt
155.54
170.79
213.67
251.85
344.73
413.64
476.60
471.10
DRI产量/Mt
0.11
0.22
0.31
0.43
0.41
0.41
0.60
0.60
生铁/钢
1.03
0.94
0.96
0.90
0.97
0.98
0.97
0.94
DR厂钢
0.00073
0.0012
0.0014
0.0015
0.0012
0.00097
0.0012
0.0012
吨钢废钢消耗/(kg·t-1)
227
215
217
191
178
160
140
144
电炉钢/Mt
24.01
30.49
39.06
41.67
41.79
44.20
51.00
45.56
电炉钢占总钢产量/%
15.89
16.73
17.57
15.27
11.83
10.50
10.42
9.10
DRI/电炉钢
0.0046
00072
0.0079
0.010
0.0098
0.0093
0.012
0.013
进口废钢总量/万t
979
785
945
1023
1014
538
339
359
进口普废均价/(美元·t-1)
104.2
110.0
148.7
207.8
236.1
288.3
467.9
541.8
进口DRI总量/万t
70
130
168
156
75
31
33
60
进口DRI价格/(美元·t-1)
109.9
104.4
138.5
194.1
281.3
210.4
209.6
266.8
中国电弧炉炼钢的原料的现状可归纳为以下几个方面。
（一）国内可供电炉炼钢的废钢铁料且少、质差，不得不大量进口废钢
中国是一个发展中的国家，社会的钢铁积蓄量不足，可回收供电炉炼钢用的废钢铁料数量少、质量差，加上连铸技术的发展，钢铁生产实现了全连铸生产，钢铁生产的自产废钢减少，国内自产废钢铁料远不能满足电炉炼钢生产的需要，不得不大量进口废钢维持生产。
国际市场废钢价格高，且随经济形势大幅度波动，由于许多国家限制优质废钢出口，国际废钢市场优质废钢短缺，因此，进口废钢中汽车废钢、轻废钢、打包料多，而机械废钢、重废钢少，进口废钢难以满足电炉生产优质钢、纯净钢的需要。
（二）生铁块是重要铁源材料，钢铁工业整顿、重组后形势将发生变化
中国钢铁生产发展迅速，高炉炼铁能力大量过剩，生铁块资源丰富。中、小铁厂生产的生铁块成为中国电炉钢生产的重要铁源材料，但这些生铁块通常质量及质量的稳定性较差石含量较高，大量使用生铁块造成电弧炉脱碳任务加重，氧气消耗增加，在生铁块S含量较高时熔剂用量增加。大型钢铁企业生产的优质生铁块电炉钢厂难以获得。
钢铁工业的整顿、重组，压缩落后产能后，小高炉的产能将大幅度减少，生铁块的来源将发生改变。
（三）热铁水是中国电弧炉炼钢重要的铁源材料
热兑铁水是中国电弧炉炼钢的一大特色。使用热铁水可降低电耗，缩短冶炼周期，提高电炉的产能，中国许多电炉钢厂筹备或建成了为电炉配套的小高炉。热兑铁水占金属料总量的比例取决于钢厂原料条件，最高超过50%。但热兑铁水过多会造成脱碳任务过重，氧气消耗增加，操作难度大，电炉综合指标下降。通常热兑铁水占金属料总量不宜超过40%。
电弧炉热兑铁水炼钢是中国电炉钢发展中应对废钢短缺，不得已的手段。电弧炉大量热兑铁水炼钢从总能耗、CO2排放量、氧气消耗等方面是不尽合理的，不应成为电炉钢发展的主要模式。
（四）直接还原铁短缺，进口和国内生产的直接还原铁远不能满足生产的需要
直接还原铁质地纯净，碳含量低，可采用连续方式加料有利于最大限度发挥电炉变压器的能力，在世界范围通常将直接还原铁视为电炉炼钢最佳残留元素稀释剂和铁源材料。
由于直接还原铁易于氧化，长期保存困难，直接还原厂通常以销定产，国际市场直接还原铁价高、货源有限，进口困难，进口数量难以满足生产的需要。
中国直接还原铁生产处于起步阶段，不仅直接还原铁产量少，更重要的是质量无法满足生产的需要，中国直接还原铁的生产有很大的增长空间。国家将直接还原铁生产列为钢铁工业发展振兴计划中鼓励、支持的范围，可以预期在不久的将来中国的直接还原铁生产将会得到快速的发展。
（五）脱碳粒铁、碳化铁、复合金属料等新型铁源材料出现
碳化铁、脱碳粒铁、复合金属料等新型铁源材料，通过试验研究、工业化试验证明可以作为电弧炉炼钢的原料，但这些材料未形成大型工业化生产，现实生产中没有长期运用的实践及经验。脱碳粒铁、碳化铁、复合金属料等新型铁源材料至今在电炉炼钢铁源材料中的比例甚微。
综上所述，中国电炉炼钢的铁源材料中废钢铁短缺的问题在短期内难以得到解决，生铁块的供应形势将发生变化，热铁水又非所有电炉钢厂能经济、合理地获得，发展直接还原铁生产是解决中国电炉炼钢的铁源材料供应问题的重要途径之一。
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