【低碳冶金】邢台钢铁搬迁工程炼铁设备采用HIsmelt工艺面临比较多的挑战

近期新闻看到：在省、市、县三级政府的全力支持下，以“开放、智慧、绿色、灵动、融合”为标志，采用国际首创的氢基熔融还原加电炉炼钢短流程工艺，总投资约132亿元，占地面积3271亩的邢钢转型升级搬迁改造项目，目前全力快速推进，长周期关键设备合同已签订完毕并完成首付款支付，进入设备设计及制造阶段。（目前资料未见氢基熔融还原的技术设置）

一、产能和设备规划

对现有生产线进行搬迁，通过产能置换在河北威县高新技术产业开发区(城东工业区)内建设转型升级搬迁改造项目，主要建设1座500t/d石灰窑、2座80万吨HIsmelt 熔融还原炉、2座双工位复合喷吹脱硫站、3座100吨电炉、3座100吨LF精炼炉、2座100吨VD真空精炼炉、1座100吨RH真空精炼装置、1台6机6流大断面矩形坯连铸机、3台6机6流小方坯连铸机、1条开坯生产线、5条高速线材生产线及1条大盘卷线，以及配套的制氧、精线、固废处理（钢渣与水渣微粉、钢渣处理）、工厂站等公辅设施和环保设施，设计年产铁160万吨、钢225万吨。

二、核心设备采购方

2座80万吨HIsmelt 熔融还原炉：山东墨龙

电炉：特诺恩(意大利)提供电炉设备合同。

轧机：普瑞特

三辊轧机  德国Kocks

三、核心设备介绍

2月6日，邢台钢铁有限责任公司与山东墨龙石油机械股份有限公司，正式就HIsmelt熔融还原技术在冶炼领域的推广与应用签署合同，邢钢董事长张育明与山东墨龙执行董事、总经理李志信分别代表双方进行签约，总投资132亿元的邢钢转型升级搬迁改造项目全面启动。

HIsmelt炼铁工艺是已实现工业化生产的熔融还原炼铁技术之一，是典型非焦熔融还原炼铁工艺。

ML-HISmelt工艺是基于澳大利亚HISmelt工艺商业化成功的基础上引进建设的，在引进过程中结合原澳大利亚的生产实践，对工艺路线、部分技术方案进行了优化改进。

山东墨龙公司在2012年决定将HISmelt奎那那工厂整体搬迁，并通过进一步优化工艺流程，建设新的HISmelt熔融还原炼铁生产厂，项目2016年8月建成投产建成，并于2017年9月山东墨龙取得原HIsmelt工艺有关的所有知识产权。

其工艺流程如下：生产所需的铁矿粉、煤和熔剂等炉料经原燃料输送系统输送到矿粉预热预还原系统、煤粉制备系统，在矿粉预热预还原内完成铁矿粉的预热预还原，被加热的铁矿粉经过热矿输送机进入热矿喷吹系统；原煤进入煤粉制备系统后，经过干燥破碎后进入煤粉喷吹系统，被加热的热矿粉和破碎后的煤粉分别经过各自的输送管道、水冷喷枪喷吹到熔融还原炉（简称SRV炉）内，其中煤粉喷入融池中后，煤开始裂解，碳元素溶于铁水中，矿石开始熔化并形成熔渣。铁水熔池中由于剧烈反应产生大量气体，在熔池中具有强烈的搅拌作用。由于熔池内的气体搅拌和顶部热风喷枪的射流，大量渣铁混合物被喷溅到熔池上部，形成过渡区，过渡区是发生还原反应及热传递的重要区域，对过渡区的控制是冶炼操作的核心部分。

生产的铁水经过前置炉排出，进入铁水罐，然后经铁水倒运装置依次经过铁水脱硫、铸铁机生产合格生铁。冶炼产生的熔渣经专用渣口排出，进入水渣粒化系统。

SRV炉生产的大量高温煤气经煤气室导出，依次进入汽化冷却烟道、高温旋风除尘器，进行降温及初除尘，降温后的半净煤气再进入余热锅炉，进一步回收煤气显热，降温后的煤气温度约200℃，进入煤气净化系统，完成最终净化，进入管网，供下游用户使用。汽化烟道和余热锅炉产生的饱和蒸汽，用于发电。

四、简单总结设备特点

煤基熔融还原，技术出不是气基预还原工艺是流化床改为回转窑的直接还原工艺，回转窑本身从能耗，效率，碳减排上不是先进的技术。铁水低磷高硫，不含硅锰，不适合直接入转炉冶炼，需要加合金，降硫后使用。

目前资料显示费龙的熔融还原不具备氢基的条件！是完全的煤基还原。技术本身商业化时间，产能规模有限。成熟度不如直接还原竖炉工艺。一旦出现问题直接影响整个钢厂的运行。原料适应性好，投资便宜，工艺成熟度偏低，单机产能小，产品纯度较高，碳减排潜力不足，投产后的日常生产成本高于高炉铁水！

综合前面两种不同工艺技术的介绍，以下就高炉、欧冶炉、ML-hismelt三种不同炼铁工艺分别从原燃料适应性、铁水质量、技术成熟度、投资等指标进行比较分析。

a）在原燃料适应性方面，ML-HISmelt工艺适应性最好,也是目前唯一不使用焦炭的熔融还原炼铁工艺，COREX(欧冶炉)工艺与高炉工艺因对焦炭、以及熟料的依赖，ML-HIsmelt技术独特的工艺特性为其在钒钛矿和高磷矿资源利用提供了更多可能，未来在推动资源综合利用方面将会取得新的突破。

b）单机产能而言。依次为，高炉工艺最大达到410万吨/a，CORECX(欧冶炉)设计产能150万吨/a，而HISmelt工艺产能最小，目前商业化的产能为80万吨/a，通过改造升级同级别的SRV炉有望实现100万吨/a，基本可以满足大部分钢厂产能的需求。c）技术成熟度方面。高炉工艺较有优势，但是HISmelt与COREX(欧冶炉)属于先进的炼铁工艺，属于国家提倡鼓励的先进冶炼工艺。没有大规模长期的商业化使用！与同为非高炉炼铁的直接还原竖炉技术相比，产能规模，d）投资而言。HISmelt因工艺流程短，需要建设的工序环节少，投资具有明显优势。e）产品质量。HISmelt工艺因为独特的冶炼特性，所生产的铁水质量较其他工艺流程而言优势明显，其产品不仅可以生产炼钢生铁，而且可以作为高端铸件的原料。

五、墨龙公司和技术设备近况

今年2月7日山东墨龙公告，为推动HIsmelt熔融还原技术在冶炼领域的推广与应用，公司作为许可方于近日与河北邢钢科技有限公司签署了《技术实施许可合同》，双方就HIsmelt熔融还原技术实施许可开展合作，许可费用含税总额为1850万元，次日公司股票涨停。

山东墨龙的这项技术来自2017年澳洲力拓集团正式转让，设备直接由澳洲运回，为了引进这项技术山东墨龙历经9年、投资及研发投入超过16.5亿元。

“经过9次开炉过程探索，墨龙首次实现了HIsmelt技术连续工业化生产，取得了一系列的技术进步。”山东墨龙官网介绍称，从2016年12月份正式生产，截止2018年4月份共计产出40万吨产品，当前日最高产量达到1920吨、月产量达到50572吨，已超过HIsmelt技术的历史最高纪录。

离奇的是，这项投资十几亿的先进技术投产以来就未曾盈利，子公司寿光懋隆在频繁的停产、检修中陷入年年亏损，2020年至2022年净利润分别为-6729万元、-1.61亿元、-1.56亿元，近六年累计亏损7.2亿元，2022年的亏损原因主要系原材料价格上涨及订单需求不足。

目前，山东墨龙短期借款占总资产比例达到48%，19.63亿短债压顶，有息负债35.72亿元，有息负债率达到68.16%，货币资金4.6亿，流动资产16.48亿，未来在HIsmelt技术上的投入恐怕只能靠寿光国资予以支撑。

六、与建龙赛思普技术的异同分析

与建龙内蒙的赛思普相比，同为回转窑预还原配熔融还原技术，建龙赛思普在煤粉熔融还原炉的基础上增加了一定比例的富氢气体喷吹，有点儿像高炉改良增加富氢气体喷吹，从能耗和碳减排来说都不是革命性的改变，只是小幅度改良型的技术。

中联钢研究中心，低碳冶金研究员  史文飞