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钢铁行业严格的产能置换为特钢也带来显著影响，政策端不断呼吁产业向高精尖发展。“十四五”期间，在普钢市场下滑的形势下，势必会有更多的普钢企业向优特钢企业转型。
本文将为读者简述特钢主要原材料——铁合金行业的主要运行情况，并介绍关键生产设备矿热炉的数字化应用案例。
近年我国铁合金总产量维持在3000万吨以上，是世界第一大铁合金生产大国，未来几年仍将保持领先。我国铁合金产品品种较为齐全，产量最高的几种合金有硅锰铁（2021年产1000.04万吨）、高碳铬铁（2021年产588.56万吨）、硅铁（2021年产586万吨）等，上述三种合金产量均居世界第一。
铁合金行业产能长期分散、行业集中度不高，早年产能无序扩张导致行业利润不断被压缩。产能置换政策带来对小型矿热炉的淘汰，各地开始升级、限停≤25000KVA矿热炉，行业准入标准不断提高。近年各主产区相继出台能耗双控政策，电力成本持续走高，且生产企业频现限电停工。
硅锰产量90%用于钢铁行业，因此粗钢产量下降明显导致硅锰需求下降。然而硅锰依然是我国铁合金中产量最大品类。
内蒙、广西、宁夏三地为硅锰主要产区，内蒙产量占比全国产量35.2%。截至去年年底，全国在产及暂时停产硅锰合金企业共148家。内蒙古厂家数量占比40.5%，厂家集中于乌兰察布区域，企业规模均在中等偏大以上。2021年内蒙地区硅锰生产相关政策主要集中在电力和能耗双控方面。据不完全统计，在去年一年里，内蒙地区先后发布了8条有关电力的政策及措施，其中包括调整电费和电力供应两方面，倒逼企业严格节能减排。
就产能置换升级方面，2021年内蒙有硅锰炉120余座（淘汰落后化解过剩产能，当年已退出29座），其中乌兰察布地区91座。目前内蒙主流炉型逐步转为30000KVA，部分企业已建60000KVA大炉。
2021年我国高碳铬铁产量近600万吨，在产矿热炉共208台，产能集中度、优质产能占比、产能利用率仍有一定优化空间。铬铁合金的生产呈能源、资源临近分布，除内蒙古是北方地区代表外，西南方以四川、贵州为主，西北以青海、宁夏为主。上图附各产地的矿热炉、在产产能等信息供参考。
随能耗双控政策推进，我国铬铁产能呈现地区迁移、产能优劣及新增产能性质占比变化。内蒙古地区2021年度在产产能429.3万吨，占比总在产产能46.36%，较2020年度下降19%。
2022年及以后我国高碳铬铁计划新增投产共计351万吨，新增矿热炉共计33台。考虑能源消耗问题及全国产能释放情况，建设周期或将延长甚至取消投产计划。
我国硅铁的产能及产量增长明显， 2021年硅铁产量约占全球总产量74%。
硅铁合金最大主产区也是内蒙古，其次产区有青海、陕西、宁夏及甘肃等。内蒙古涉及硅铁炉193台，在产77台，其中≤25000KVA矿热炉产能约为910吨/天。（目前内蒙古区域≤12500KVA硅铁炉全部停产。）我国两家硅铁龙头企业均坐落于内蒙，2021年鄂尔多斯年产能160万吨，占全国产能30%；君正年产能30万吨。
电力占硅铁生产成本的62.3%。目前生产一吨硅铁耗电量大约在7800-8200度。受能耗双控影响，厂家生产成本已超7000元/吨。能耗双控也影响矿热炉投产，产能释放主要集中在陕西，甘肃区域，2021年陕西区域投产4台矿热炉，甘肃区域投产10台矿热炉。宁夏区域仅瑞资联投产，加上厂家进行炉型改造的基本投产，内蒙古区域投产2台。
前文已述铁合金生产主要依赖的矿热炉高度耗能，受能耗双控影响投产情况，目前已逐步限停小炉型。本段进一步对矿热炉相关信息做出介绍。
矿热炉是生产铁合金的主体设备，用于对矿石等炉料进行还原熔炼。除铁合金外，黄磷、工业硅等产业也使用大量矿热炉。以新疆地区工业硅生产为例，当地有工业硅生产企业共23家，涉及冶炼矿热炉170台。
2022年3月发改委等部联合下发《铁合金行业节能降碳改造升级实施指南》提出工艺技术装备升级要求，指出矿热炉炉型应≥25000KVA。据统计，2010年全国矿热炉约7000台。由于彼时小型炉产能约占比总产能50%，保守估计现存符合要求矿热炉（≥25000KVA）3000台左右。各财经板块网友评论也大致支持此数据。
矿热炉涉及的冶炼过程为火法冶炼，能源高度密集，因此合金、矿石等生产成本的很大部分与能耗直接挂钩。每台矿热炉年耗电至少7000~8000万度。据发改委2021年10月《关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知》：高耗能企业市场交易电价不受上浮20%限制。预计2022年工业用电的电价或维持在0.4-0.6元/度。电力成本持续居高不下，这对铁合金生产企业而言依然是严峻考验。
近年政策端严控工业能耗。从去年来看，宁夏吉元冶金集团由于7-8月能耗超出指标4%，因而至年底均需采取严格限产措施，每月锰硅合金产量减少6000吨左右。南方锰业集团核心生产基地大新锰矿分公司在限电最严格时期只能开足负荷能力的35.7%进行生产。这两个例子只是铁合金生产行业面临问题的小缩影，然而能耗问题带来的影响已可见一斑。
面对“双控”影响，部分企业选择将有限电力针对性面向重点领域应用并不断提高相关产品品质，也有不少企业积极发展循环经济，对工业尾气、固废等资源的高效清洁利用。如何更高效地利用电力，数字化显然是一条明路。
作为高能耗设备，数字化升级能为矿热炉的生产冶炼带来成本的显著节省和生产效率的提高。各地相继出台政策，支持行业的智慧化升级。目前矿热炉数字化应用少，多偏向于正在建设中，部分案例在下文列举介绍。
2022年4月，博实股份与内蒙古君正集团君正化工签订合同，打造电石矿热炉领域智能工厂整体解决方案。合作除基本的矿热炉、配套余热和煤气综合利用设施外，也包括有电石成品后处理智能工厂工程设计及技术服务、自动出炉机器人成套设备（高温炉前作业机器人）、电石锅搬运系统及成品电石转运装置（电石成品后处理智能工厂）。
博实股份矿热炉冶炼作业机器人系列产品为国内首创，是国内目前该领域唯一得到“国家智能机器人专项”支持的产品。
图：吉元集团铁合金矿热炉大数据平台展示，宁夏吉元循环发展有限公司
吉元集团矿热炉智能大数据平台于2021年4月正式投用，系统集成了物料采购、原料投用、工具使用、设备运行、工艺设计、成本控制、工序操作过程、能源消耗、仓库库存、质量检测等等产品生产全流程数据。近年来，吉元集团推进两化融合进程。在智能大数据平台帮助下，已初步实现了由人工操作向电脑操控的转换，达到增产降耗的目的。
除大数据平台外，吉元也自主研发了新型矿热炉出炉机—矿热炉炉前作业机器人，并积极发展循环经济。
图：大连重工宣布承建神木市电视集团电石炉设备总承包项目，大连重工
神木电石项目于2020年10月启动，是陕西省重点项目，聚焦智能工厂建设。应用基于生产现场的智能仪表、智能巡检、作业机器人、智能物流等智能化设备，采用DCS、SIS、GDS等自动化过程控制系统，可实现电石炉电极控制、出炉锅车系统及料面处理、锅车搬运等作业全流程的智能化，最大程度地实现生产岗位无人值守、无人巡检。
作为我国大型埋弧矿热炉行业的龙头骨干企业，大连重工开发了智能矿热炉冶炼工厂整体解决方案，并在新太元铬铁、硕丰铬铁项目中得成功到应用。系统包含能效评估系统、故障诊断系统、调度管理系统、生命周期管理系统、智能巡检系统、数字孪生系统和远程运维平台的冶炼工程智能化解决方案。
图：企业为什么要进行数字化转型和智能化升级，麦肯锡
据麦肯锡统计数据，数字化升级可为企业带来5~8%的能耗节省。按硅铁生产成本7000元/吨，电费成本占比62.3%，仅以5%能耗节省计，就将为企业带来218元/吨的成本节省。考虑到能耗双控政策仍将贯穿2022全年，数字化升级已成为铁合金生产行业的大势所趋。
钢铁、电力等行业已经实现较高程度的信息化，逐步实现智能升级，而黄磷、电石、铁合金这些较为基础性的冶炼和石化领域却迟迟没有进入信息化的时代。随技术水平不断发展、政策端的大力支持，基础性冶炼、石化行业已逐步开展数字化尝试。今年3月发布的《铁合金行业节能降碳改造升级实施指南》也已为行业指出智能升级路径。
无论是出于对生产过程智能化、人员安全/友好性、生产运营成本控制的考量，或是对严格能耗限制的积极响应，矿热炉的数字化在已具备技术水平的当下已成必然。矿热炉的数字化、大型化，铁合金生产过程的绿色化，当这些趋势得到逐步落实，我国铁合金产业的升级也将成为现实。
