內容概要：近年來世界直接還原鐵產量增長迅速，約占全球鐵總產量的7.4%；熔融還原工藝中僅COREX工藝和FINEX工藝實現了工業化生產，但國內生產成本未達到預期，有待完善。全球非高爐煉鐵產能增長態勢明顯。而數據顯示，2023年，我國高爐生鐵產量達8.71億噸，同比增長0.7%，幾近占全國生鐵總產量的100%。這意味著，相較于國外而言，目前我國仍是全球鋼鐵生產供應大國，但國內生鐵生產工藝依舊以高爐煉鐵為主，非高爐煉鐵工藝發展遲緩，與我國鋼鐵生產大國的地位極不適應。

關鍵詞：非高爐煉鐵、直接還原法煉鐵、熔融還原煉鐵、高爐煉鐵產能置換

一、非高爐煉鐵工藝發展概述

非高爐煉鐵指除高爐煉鐵以外的其它還原鐵礦石的方法。目前生鐵的生產仍是以高爐流程為主，高爐煉鐵技術是以焦炭為能源基礎的傳統煉鐵方法。它與轉爐煉鋼相配合，是目前生產鋼鐵的主要方法。高爐煉鐵的本質是鐵的還原過程，即焦炭做燃料和還原劑，在高溫下將鐵礦石或含鐵原料的鐵，從氧化物或礦物狀態（如Fe2O3、Fe3O4、Fe2SiO4、Fe3O4·TiO2等）還原為液態生鐵，焦炭是高爐冶煉不可或缺的原料之一。然而，面對焦煤資源有限、大氣污染嚴重等問題及可持續發展觀念日益提升的現狀，為提高節能減排效率，高爐煉鐵技術逐漸受到各種限制，非高爐煉鐵技術開始迅速發展。

按還原裝置分類，非高爐煉鐵技術可分為固定床法、回轉窯法、豎爐法、流化床法等類型；按所用還原劑的不同，非高爐煉鐵技術可分為固體還原法和氣體還原法兩類；按生產方式分類，非高爐煉鐵技術可分為預還原法、直接煉鋼法、熔融還原法、原子能煉鋼法等類型。

相比于傳統的高爐煉鐵技術，非高爐煉鐵技術提倡以非焦煤為主要能源，大大提升了環保水平，并且還省去燒結造塊工序，打破了傳統煉鐵技術的“長流程”限制。對現階段主要煉鐵工藝設計能力和能耗比較不難發現，現階段非高爐煉鐵技術以其節能、低成本、環保等特點成為各國煉鐵工藝發展的焦點。

從全球范圍看，早在18世紀就有人提出以直接還原法煉鐵，1873年建成第1座非高爐煉鐵裝置但不久便宣告失敗，以后的幾十年發展緩慢。

20世紀20年代由于電力工業的開發，實現了工業化電爐煉鐵:1930年德國克虜伯公司開發了回轉窯粒鐵法（Krupp-Renn）。1932年瑞典人馬丁·維伯爾發明了維伯爾（wibirg）法在瑞典建成第1座生產直接還原鐵裝置。

在50年代非高爐煉鐵生產總量尚不足鐵的總產量的1%，主要是電爐煉鐵和粒鐵法，海綿鐵產量僅占非高爐煉鐵法產量的5%。1954年瑞典建立第一座隧道窯直接還原法生產裝置。60年代石油和天然氣的大量開發推動了氣基直接還原煉鐵的發展。1957年墨西哥建立了一座稱為希爾法（HYL法）的生產裝置。1969年德國建立第一座米德萊克斯（Midrex）法生產裝置。

70年代德國克虜伯公司在克虜伯—瑞恩（Krupp-Renn）法基礎上創立了Krupp-CODIR法于1973年在南非建廠投產。1970年德國魯奇公司創立的SL-RN法在新西蘭建立第1座生產裝置。1983年戴維麥基公司在南非建立第1座DRC法生產裝置。這一時期直接還原生產能力增長了十余倍。到1997年世界直接還原鐵產量達到3613萬t比1996年增長9%氣基直接還原煉鐵量占世界直接還原鐵產量的91.6%，其中米德萊克斯法生產的占63.4%，希爾法生產的占19.4%，其他氣基法所產占1.8%，煤基直接還原煉鐵的產量占8.4%，其中SL-RN法的占3.6%，其他煤基法占4.8%。近年來，隨著社會環保意識日益增強，直接還原法又重新成為鋼鐵行業研發探究的熱點，相關工藝技術日益完善成熟。

全球范圍內，熔融還原煉鐵是20年代提出的。1924年Hoech鋼鐵廠提出在轉鼓形回轉爐內用碳還原鐵礦石得到鐵水的方案。以后開發的stara法、sturzeberg法均未成功。

50年代研究開發的熔融還原法大多數設想在一個反應器內完成全部熔煉過程，故稱一步法如Dored法、Retored法、CIP法等。但由于還原反應產生的CO的燃燒熱不能迅速傳遞到吸熱的還原反應區，迫使熔煉中止而告失敗。

70年代采用兩步法原則，即將整個熔煉過程分成固態預還原和熔融態終還原兩步，分別在兩個反應器內進行。預還原裝置有回轉窯、流化床和豎爐等形式，其中以流化床和豎爐為多。終還原裝置為轉爐型或電爐型COREX（KR）法已達到工業生產規模；DIOS法、HI熔融還原法、Plasmelt法、INRED法及ELRED法均進行了較大規模的半工業試驗；川崎熔融還原法、住友熔融還原法、COIN法、MIP法和CIG法進行了單環節或聯動半工業試驗；此外有AISI法、PJV法等還在試驗中。COREX法已于1989年在南非ISCOR公司建成一座30萬t/a工業生產裝置投入生產。又在韓國浦項投產了一座60萬t/a裝置。

二、中國非高爐煉鐵行業發展政策

“十四五”更趨嚴格的能耗“雙控”要求和“雙碳”目標約束，促使鋼鐵行業將碳減排擺在更突出的位置。“做好碳達峰、碳中和工作”已經成為“十四五”的重點任務之一，非高爐冶煉直接還原工藝與傳統長流程相比，可減少二氧化碳排放40%～65%、減少二氧化硫排放約30%，是當前冶金行業實現“碳達峰、碳中和”的優選方案。因此，“綠色、節能、環保”的非高爐冶煉技術迎來了難得的機會。為促進國內非高爐煉鐵工藝發展，中央部門早在2021年5月便以發布了《鋼鐵行業產能置換實施辦法》，提到新建氫冶金和Corex、Finex、HIsmelt等非高爐煉鐵項目仍須嚴格執行產能置換政策，需要相應的煉鐵產能指標，新辦法給予上述冶金工藝差異化的等量置換支持政策，鼓勵行業綠色低碳發展和工藝技術創新。

近幾年來，各地方政府也先后發布了多項政策。如，2023年7月，福建省工業和信息化廳發布的《福建省工業領域碳達峰實施方案》提出，大力推進非高爐煉鐵先進技術應用，重點推廣鐵水一罐到底、近終形連鑄連扎等先進節能工藝流程，推行全廢鋼電爐工藝，提升廢鋼資源回收利用水平；2024年5月，山西省工業和信息化廳、山西省發展和改革委員會、山西省財政廳等七部門聯合發布的《山西省制造業領域設備更新工作方案》提到，加快推動鋼鐵產業改造升級高爐、轉爐等限制類裝備，推廣短流程煉鋼、氫冶金、非高爐煉鐵等工藝流程。

此外，2023年9月15日，由中國鋼鐵工業協會、四川省經濟與信息化廳指導，國家釩鈦產業聯盟、釩鈦資源綜合利用產業技術創新戰略聯盟、釩鈦資源綜合利用國家重點實驗室、四川省釩鈦鋼鐵產業協會、四川金屬學會主辦，攀鋼集團有限公司承辦，中冶賽迪集團有限公司協辦的四川省成都釩鈦磁鐵礦非高爐冶煉技術及產業化研討會上提出，要在四川省等釩鈦磁鐵礦主產地建設100萬噸氣基豎爐+電爐熔分低碳非高爐冶煉示范線，由生產企業、研究機構、主要裝備制造商共同出資成立創新聯合體。

此次會議以“探索釩鈦磁鐵礦非高爐冶煉新工藝，促使戰略資源高值化利用”為主題。會議討論結果顯示，在“雙碳”約束大背景下，低碳非高爐冶煉不僅是鋼鐵工業實現綠色低碳高質量發展的必由之路，也是釩鈦磁鐵礦資源實現高效綜合利用，助推國家釩鈦產業可持續高質量發展的必由之路，將持續助力國內非高爐煉鐵工藝發展。

相關報告：智研咨詢發布的《2024年全球及中國非高爐煉鐵專題研究報告》

三、國內外非高爐煉鐵行業發展現狀

1、全球非高爐煉鐵行業發展現狀分析

直接還原鐵在鋼鐵生產中是廢鋼的替代品，更是電爐冶煉潔凈鋼的重要原料。近年來世界直接還原鐵產量增長迅速，約占全球鐵總產量的7.4%。數據顯示，2023年全球直接還原鐵產量達到13551萬噸，與2022年12616萬噸的產量相比，增長了7.4%；在過去的7年里，全球直接還原鐵產量增長了近6500萬噸。按照國家或地區分布來看，2023年，印度是全球第一大直接還原鐵生產國，產量為4933萬噸，同比增長了16.7%，占全球總產量的36%。伊朗是全球第二大直接還原鐵生產國，產量達到3345萬噸，同比增長1.7%，全球占比達到24.7%。印度和伊朗直接還原鐵產量占全球總產量的60.7%。

從工藝技術方面看，目前全球57.8%的直接還原鐵由Midrex工藝生產，27.9%由回轉窯工藝生產，14.3%由HYL和Energiron工藝生產。數據顯示，2022年全球鋼鐵制造商采用MIDREX工藝生產了7355萬噸直接還原鐵，其中有1000余萬噸為熱態直接還原鐵。具體來看，伊朗鋼鐵制造商采用MIDREX工藝生產了3014萬噸直接還原鐵，其他地區鋼鐵制造商采用MIDREX工藝共生產了4342萬噸直接還原鐵。2022年，全球鋼鐵制造商采用MIDREX工藝生產的直接還原鐵總量占全球豎爐直接還原鐵總產量的80.2%。自MIDREX工藝面世以來，截至2022年底，全球采用了MIDREX工藝的工廠已累計生產了約13.2億噸各種形式的直接還原鐵（包括冷態、熱態直接還原鐵和熱壓鐵塊）。

此外，統計數據顯示，2022年，接近70.1%的直接還原鐵是使用天然氣還原的，29.9%是采用煤基還原的。2022年，印度直接還原鐵的總產量為4355萬噸，其中3539萬噸的直接還原鐵是采用回轉窯工藝生產的，816萬噸是采用氣基直接還原工藝生產的。

熔融還原煉鐵工藝開發的歷程僅70年，目前熔融還原煉鐵技術還處于技術成長期，還有很大的發展空間，其中實現了工業化生產的僅有COREX工藝和FINEX工藝。數據顯示，近年來全球熔融還原鐵的總產量在600萬噸/年左右，未有大的突破。在3種已工業化的熔融還原工藝中，Corex工藝除了寶鋼一座C3000裝置從上海搬遷至新疆八鋼投產外，未有新的建設項目。Finex工藝于2014年1月在韓國浦項投產200萬噸/年的裝置后，雖有多個計劃的項目，但未見實質啟動。Hismelt工藝在澳大利亞的工業示范裝置已被搬遷到我國山東，并于2017年投產，成為近幾年熔融還原工藝發展的新動向。一些新的熔融還原工藝，如Hisana工藝，仍在研究開發中，但其開發力度大大減弱，進度也放緩。

2、中國非高爐煉鐵行業發展現狀分析

近年來世界直接還原鐵產量增長迅速，約占全球鐵總產量的7.4%；熔融還原工藝中僅COREX工藝和FINEX工藝實現了工業化生產，但國內生產成本未達到預期，有待完善。全球非高爐煉鐵產能增長態勢明顯。而數據顯示，2023年，我國高爐生鐵產量達8.71億噸，同比增長0.7%，幾近占全國生鐵總產量的100%。這意味著，相較于國外而言，目前我國仍是全球鋼鐵生產供應大國，但國內生鐵生產工藝依舊以高爐煉鐵為主，非高爐煉鐵工藝發展遲緩，與我國鋼鐵生產大國的地位極不適應。

隨著國家供給側結構性改革進程推進，為了化解鋼鐵行業過剩產能，推動行業高質量發展，在2017年年底工業和信息化部出臺了《鋼鐵行業產能置換實施辦法》，2018-2020年間，鋼鐵行業持續去產能。后于2021年6月，工信部重新印發了修訂的新版《辦法》，疊加其他政策推動，近幾年來我國加速淘汰高爐煉鐵產能。數據顯示，在2021-2023年間，國內高爐煉鐵凈產能呈現逐年減少態勢，其中，2022年新增高爐產能5790萬噸，淘汰高爐產能大約為6468萬噸；從產能置換比例的角度來看，2023年是高爐產能淘汰率最高的一年，全年新增高爐產能大約為4888萬噸，淘汰高爐產能大約是6250萬噸，產能置換比例大約為1.28：1。

從不同高爐型號的產能置換情況來看，2021-2023年，主要表現為淘汰1000以下，新增1000以上，在新增高爐中，產能新增比例最大的是2000-3000。而今年數據體現出，1000-2000的高爐也開始出現凈淘汰產能。這也意味著鋼廠高爐大型化生產正加速到來，推動高爐冶煉往優質、高效、穩定的目標發展。

結合國內高爐煉鐵產能置換情況分析，近三年來，我國有許多鋼廠正計劃朝著非傳統高爐煉鐵的方式進行嘗試改造，即通過淘汰舊高爐來置換Corex、Finex、HIsmelt等非高爐煉鐵項目。這是一種技術的改革，通過新型技術可以降低更多的生產成本，減少環保問題以及增加操作的靈活性。這意味著，目前雖然國內非高爐煉鐵工藝建設產能仍占比極小，但我國非高爐煉鐵工藝項目呈現逐步發展態勢。根據我國的資源狀況，能源條件和發展需要綜合分析，熔融還原與煤制氣—豎爐直接還原技術將具有廣闊的發展前景。2022年以來，國內非高爐煉鐵領域相關投融資動態開始逐漸回溫。例如，中晉冶金公司宣布自主投資20億元建設了全國首個氫基直接還原鐵示范基地，其中主要包括核心項目30萬噸/年直接還原鐵項目和氣源項目100萬噸/年焦化項目，完成了具有完全自主知識產權的氫基直接還原鐵（CSDRI）技術的工業化轉化應用，驗證了氫基直接還原鐵技術的可行性和可靠性，實現了氫基直接還原鐵生產“零”的突破，填補了我國氫基豎爐生產直接還原鐵的技術空白。

四、非高爐煉鐵行業競爭格局

1、中晉冶金科技有限公司

中晉太行投資有限公司成立于2012年7月，2016年7月中晉太行投資有限公司重組為中晉冶金科技有限公司。公司的經營范圍涉及新能源、新材料研發、煤制品轉化及還原鐵等生產、技術咨詢和推廣、建設工程總承包業務以及項目管理和相關的技術與管理服務等。公司下設全資子公司中晉太行礦業有限公司、山西冶金工程技術有限公司。控股中晉太行煉化有限公司、北京中晉中石冶金化工技術有限公司，參股左權永興煤化有限公司。

目前中晉太行投資有限公司擁有總資產約5億元（不包括專利技術等無形資產），是一家具有一定實力的生產型技術企業，是我國在建的第一套氣基豎爐直接還原鐵企業、氣基豎爐直接還原鐵技術提供商、還原鐵裝備集成管理商。公司已經擁有了從氣基豎爐還原鐵技術、技術推廣、工程設計、EPC總承包、人員培訓、售后服務等一條龍全產業鏈式的服務能力，可為廣大客戶提供全流程高水平的服務。

還原鐵板塊由中晉冶金科技有限公司旗下全資子公司中晉太行礦業有限公司具體承擔。該公司成立于2010年5月20日，注冊資本15000萬元。中晉太行礦業有限公司新建焦爐煤氣制合成氣生產30萬噸/年直接還原鐵工業化試驗裝置位于左權縣龍泉鄉循環經濟工業示范園區，是園區產業創新的重要示范項目，為國家鼓勵項目。該項目不僅是使用氣基豎爐直接還原鐵裝置，而且是一套以焦爐煤氣為氣源的氣基豎爐直接還原鐵項目。

中晉太行礦業有限公司從2010年開始，瞄準我國尚無的氣基豎爐直接還原鐵技術，通過自主研發和國外引進，現已整合為CSDRI技術。CSDRI技術的核心是我公司和中國石油大學合作研發的焦爐煤氣用作豎爐生產的干重整技術和我公司從德國MME公司引進、我公司國際技術團隊改進的氣基豎爐技術。在研發過程中，我公司還先后獲得了利用焦爐煤氣制還原氣生產海綿鐵的方法和設備、氣基豎爐爐頂布料裝置、直接還原鐵氣基豎爐爐頂氣除塵裝置等多項技術專利。

該項實驗裝置節能減排優勢非常明顯。具體表現在節能60%以上，減排二氧化碳32%、二氧化硫74%、氮氧化物62%。項目符合《中國制造2025》規劃、工信部《綠色制造工程實施指南》、科技部《國家自然科學基金“十三五”規劃》，屬于國家產業目錄中鼓勵類項目。

中晉太行礦業有限公司擬將30萬噸/年焦爐煤氣制直接還原鐵工業化實驗裝置打造成示范性工程，培育一流的產、學、研綠色冶煉示范性基地，推廣綠色冶金工程化技術，有力支撐我國做強鋼鐵企業和實現產品轉型升級以及完成節能減排的戰略國策，引領中國鋼鐵行業的未來和技術革命，填補國內高端裝備業優質鐵素材料空白，為中國企業低碳發展、綠色冶煉樹立標桿和典型，戰略意義深遠。

此外，中晉冶金科技有限公司旗下的中晉太行礦業有限公司（CSTM）經過7年的研發和技術整合，將我公司和中國石油大學（北京）合作研發的焦爐煤氣干重整制還原氣工藝與德國MME公司PERED豎爐工藝有機結合，形成了CSDRI氣基豎爐還原鐵技術方案。該技術方案破解了中國不能生產直接還原鐵的困境，為鋼鐵行業轉型升級、產品結構調整、提高鋼鐵品質探索出了一條新的途徑。

2、韓國浦項制鐵集團公司（POSCO）

韓國浦項制鐵集團公司（Pohang Iron and Steel Co. Ltd），簡稱POSCO，成立于1968年，是全球最大的鋼鐵制造廠商之一，每年為全球超過六十個國家的用戶提供二千六百多萬噸鋼鐵產品。浦項制鐵公司分別在韓國浦項市（Pohang）和光陽市（Kwangyang）設有完善的廠房，生產各種先進的鋼鐵產品，包括熱軋鋼卷、鋼板、鋼條、冷軋鋼板、電導鋼片和不銹鋼產品等，被美國Morgan Stanley投資銀行評定為“全球最具競爭力的鋼鐵制造商”。

FINEX技術是POSCO與奧鋼聯合作開發的一種非高爐煉鐵工藝，于1992年啟動FINEX技術的基礎研究；1996年建成15t/d的FINEX模型廠；1999年建成150t/d示范工廠；2003年7月公司將原有60萬噸/年的COREX改造成為同等規模的1#FINEX示范廠；2007年4月，建設產能為150萬噸的2#FINEX工業化生產廠；2014年6月，建成200萬噸/年的3#FINEX工業化生產工廠。目前，POSCO既擁有燒結、焦化、高爐長流程煉鐵工藝，又擁有FINEX短流程煉鐵工藝，旗下1#FINEX示范廠已停產，爐子涼后觀察里面的爐型，供研究用。2#、3#爐正常生產，2018年7-8月2#爐檢修，增加煤氣余熱回收系統，更新部分老化設備。

此外，據韓國經濟報報道消息顯示，POSCO正在開發氫氣直接還原煉鐵技術——HyREX。該技術是在POSCO研發的FINEX流化技術基礎上進一步開發的氫氣直接還原煉鐵技術。POSCO正以氫氣還原煉鐵技術為未來50年做準備，公司計劃在2030年前實現HyREX技術的商業化應用，并在2050年前將其浦項和光陽鋼鐵廠改造為完全基于新的HyREX技術生產鋼材的鋼廠。根據公司投融資動態顯示，2023年6月，POSCO正準備于本月在其位于慶尚北道的浦項鋼鐵廠破土動工建設年產30萬噸的氫基直接還原中試工廠，計劃于2026年完工，將開始測試低碳鋼的生產。2023年7月，POSCO宣布，到2030年投資121萬億韓元（約合6715億元人民幣，約合920億美元）打造氫還原鋼鐵廠、蓄電池、氫能源等核心業務的“綠色未來材料百年企業”。綜上，POSCO公司計劃在2030年前實現氫氣直接還原煉鐵。

五、非高爐煉鐵行業發展趨勢

隨著全球對環境保護意識的提高和環保法規的加強，非高爐煉鐵行業將面臨更加嚴格的環保要求。企業需積極應對，采用更加環保的生產工藝和技術，減少污染物排放，提高資源利用效率。因此，在碳達峰和碳中和發展目標推動下，鋼鐵行業將繼續積極響應并推動目標的實現。即通過推廣先進適用技術、深挖節能降碳潛力、鼓勵鋼化聯產等措施，推動行業的綠色低碳轉型。在此背景下，具備更高環保效能的非高爐冶鐵工藝將成為各鋼鐵廠商研究關注的重心。疊加國家政府政策支持能效不斷釋放，國內非高爐煉鐵相關研發建設公司在財政、人才培養、技術研發等方面獲得的政策支撐力度將不斷增強，這都將為國內非高爐煉鐵工藝發展提供有力保障。

此外，目前焦煤資源呈現全球性短缺趨勢，供應緊張和價格高漲已成為制約傳統鋼鐵工業發展的重要因素；環保政策日益嚴格，環保投資不斷提高，鋼鐵工業發展承受的環境保護壓力逐漸加大。據了解，為實現超低排放改造，鐵前環保投資需增加200元/噸左右（鐵前環保成本占全工序成本的70%左右）。同時，高爐產生大量返礦、返焦和粉塵等固廢，需實現固廢資源綜合利用。此外，未來人力成本越來越高，需減員以提高勞動生產率。綜上分析，非高爐煉鐵技術是實現鋼鐵工業低碳煉鐵的必然趨勢，行業前景廣闊。

以上數據及信息可參考智研咨詢（www.szxuejia.com）發布的《2024年全球及中國非高爐煉鐵專題研究報告》。智研咨詢是中國領先產業咨詢機構，提供深度產業研究報告、商業計劃書、可行性研究報告及定制服務等一站式產業咨詢服務。您可以關注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業動態。