当代生命科学与生物技术发展的现状和前景

第一篇：当代生命科学与生物技术发展的现状和前景

当代生命科学与生物技术发展的现状和前景

点击次数：1533 发布时间：2009-8-2

当今世界，科学技术发展突飞猛进，新兴学科、交叉学科不断涌现，科技进步对经济社会的影响作用日益广泛和深刻。伴随着信息科技革命方兴未艾的浪潮，生命科学和生物技术的发展也正在展现出未可限量的前景。越来越多的人们已经预见到，一个生命科学的新纪元即将来临，并将对科技发展、社会进步和经济增长产生极其重要而深远的影响。

党的十六大指出，对于我国来说，二十一世纪头二十年是一个必须紧紧抓住并可以大有作为的重要战略机遇期，我们要集中力量，建设惠及十几亿人口的更高水平的小康社会。应当说，生命科学和生物技术及其产业的发展为我国提供了一次实现科技创新和社会生产力跨越发展的重大战略机遇。

无论是科技界还是产业界，都基本认同这样一个重要判断：在新的世纪里，生命科学的新发现，生物技术的新突破，生物技术产业的新发展将极大地改变人类及其社会发展的进程。日益成熟的转基因技术、克隆技术以及正在加速发展的基因组学技术和蛋白质组技术、生物信息技术、生物芯片技术、干细胞组织工程等关键技术，正在推动生物技术产业成为新世纪最重要的产业之一，深刻地改变人类的医疗卫生、农业、人口和食品状况。尽管世界各国对高科技领域范围的界定不完全相同，但几乎无一例外地将生命科学和生物技术放在重要位置。特别是近二十年来，生命科学与生物技术获得了飞速发展，为世界各国医疗业、制药业、农业、环保业等行业开辟了广阔发展前景。

作为“对全社会最为重要并可能改变未来工业和经济格局的技术”，生命科学与生物技术日益受到世界各国的普遍关注和重视。进入新千年后，生物技术产业显示出强劲发展势头，成为当今高技术产业发展最快的领域之一。2001年美国生物科技投资占到风险投资总额的11%，2002年美国在生物技术领域投入研究开发资金已高达157亿美元。日本政府2002年已明确提出生物技术立国战略，强调把“科研重点转向生命科学和生物技术”，并计划五年内将政府在生命科学和生物技术的研究预算增加一倍，达到8800亿日元，力争使日本生物技术达到世界领先水平。欧盟已成立生物技术委员会，继在第四个研究开发框架计划对生物技术研究大量投资后，又在第五个研究开发框架计划中专门制定了“生命科学计划”，进一步加强在这一领域的努力。在软件领域成就斐然的印度，早在1995就提出“人类基因组——印度起点”研究计划，明确提出通过发展生物产业实现经济结构的多元化。这些都表明，世界上许多国家已把发展生命科学、生物技术及其产业作为赢得未来竞争的战略选择。目前，生命科学的研究热点仍然集中在基因组学、蛋白质学等领域。继2000年人类基因组计划完成之后，水稻、疟原虫、蚊子和老鼠的全部DNA序列测定也在2002年完成，这

些研究成果都直接与粮食生产和人类健康有关。老鼠和河豚鱼基因序列的测定，将可能为人类提供关于脊椎动物进化的重要线索。特别是科学家们已经把目光投入到功能基因组学（Functional Genomics）和蛋白质组学（Proteomics）这两个极富挑战性的领域，这将带来更多与人类自身发展密切关联的重大研究成果。

生物技术方面的进展则更为迅速，基因工程、细胞工程、酶与发酵工程、组织工程、蛋白质工程、抗体工程、干细胞研究、克隆技术、转基因技术、纳米生物技术、高通量筛选技术等等，将大大加快基因工程药物和疫苗的研制，以及推进对重大疾病新疗法的研究进程。总体来看，生物技术目前仍主要应用于医药和农业，但在食品、环保、化工、能源等行业也有广阔的应用前景。据统计，全球生物药品市场规模1997年为150亿美元，2000年为300亿美元，预计2003年将达到600亿美元。在转基因技术方面，尽管人们对基因改造生物的讨论和疑虑仍然存在，但2002年全球转基因作物的种植面积仍然比上年增加了600万公顷，达5867万公顷。据有关资料分析，转基因食品市场的销售额2010年将达到250亿美元。随着人类基因组图谱的破译，将有力地促进生物药物的研究与开发。到2020年，利用生物技术研制的新药可能将达到3000种左右。这将对提高人类的医疗水平和健康水平产生极为重要的影响。

值得强调的是，当代科学技术发展正在呈现出前所未有的技术融合趋势。特别是生物技术与其他高技术的融合，形成了生物芯片、生物信息、生物材料、生物能源、生物光电、生物传感器等高技术领域，产生了生物技术群。比如，生物芯片技术的开发和运用，将在生物学和医学基础研究、疾病诊断、新药开发、食品、农业、环保等广泛领域中开辟一条全新的道路，改变生命科学的研究方式，革新医学诊断和治疗。据GoldmanSachs最新技术报告显示，美国的IBM、Sun、康柏和摩托罗拉等公司都已与生物技术公司达成了广泛合作意向，内容涉及到DNA敏感基因芯片、通过计算机模拟药效等各种技术领域。据有关专家估计，到2010年全球仅生物芯片的市场就将达到600亿美元。科技发展的这一突出现象以及由此带来的产业深层次变革，已经引起许多国家的高度关注。

当然，生命科学和生物技术的发展进程也并非一帆风顺。目前在转基因食品、克隆技术和基因诊断及治疗等方面，存在涉及生物安全、生态环境和对人类传统伦理、道理方面的争论，并已引起了世界各国的普遍重视。然而，各国在加强生物安全性研究和加快生物安全立法的同时，并没有停顿或放慢生物技术的研发和应用步伐，而且在国家层面上，从争夺未来科技及产业制高点出发，都进一步加大研发投入，加强了生命科学研究和生物技术开发与应用的力度。历史经验告诉我们，新的生产力发展在社会思想和体制方面总是呼唤变革，寻求支持。通过加强科学研究，积极制定相应的法律法规和政策，可以实现生物技术及其产业的快速、健康发展

第二篇：把握生命科学和生物技术发展的战略机遇

把握生命科学和生物技术发展的战略机遇

当今世界，科学技术发展突飞猛进，新兴学科、交叉学科不断涌现，科技进步对经济社会的影响作用日益广泛和深刻。伴随着信息科技革命方兴未艾的浪潮，生命科学和生物技术的发展也正在展现出未可限量的前景。越来越多的人们已经预见到，一个生命科学的新纪元即将来临，并将对科技发展、社会进步和经济增长产生极其重要而深远的影响。

党的十六大指出，对于我国来说，二十一世纪头二十年是一个必须紧紧抓住并可以大有作为的重要战略机遇期，我们要集中力量，建设惠及十几亿人口的更高水平的小康社会。应当说，生命科学和生物技术及其产业的发展为我国提供了一次实现科技创新和社会生产力跨越发展的重大战略机遇。

一、当代生命科学与生物技术发展的现状和前景

无论是科技界还是产业界，都基本认同这样一个重要判断：在新的世纪里，生命科学的新发现，生物技术的新突破，生物技术产业的新发展将极大地改变人类及其社会发展的进程。日益成熟的转基因技术、克隆技术以及正在加速发展的基因组学技术和蛋白质组技术、生物信息技术、生物芯片技术、干细胞组织工程等关键技术，正在推动生物技术产业成为新世纪最重要的产业之一，深刻地改变人类的医疗卫生、农业、人口和食品状况。尽管世界各国对高科技领域范围的界定不完全相同，但几乎无一例外地将生命科学和生物技术放在重要位置。特别是近二十年来，生命科学与生物技术获得了飞速发展，为世界各国医疗业、制药业、农业、环保业等行业开辟了广阔发展前景。

作为“对全社会最为重要并可能改变未来工业和经济格局的技术”，生命科学与生物技术日益受到世界各国的普遍关注和重视。进入新千年后，生物技术产业显示出强劲发展势头，成为当今高技术产业发展最快的领域之一。2001年美国生物科技投资占到风险投资总额的11%，2002年美国在生物技术领域投入研究开发资金已高达157亿美元。日本政府2002年已明确提出生物技术立国战略，强调把“科研重点转向生命科学和生物技术”，并计划五年内将政府在生命科学和生物技术的研究预算增加一倍，达到8800亿日元，力争使日本生物技术达到世界领先水平。欧盟已成立生物技术委员会，继在第四个研究开发框架计划对生物技术研究大量投资后，又在第五个研究开发框架计划中专门制定了“生命科学计划”，进一步加强在这一领域的努力。在软件领域成就斐然的印度，早在1995就提出“人类基因组——印度起点”研究计划，明确提出通过发展生物产业实现经济结构的多元化。这些都表明，世界上许多国家已把发展生命科学、生物技术及其产业作为赢得未来竞争的战略选择。

目前，生命科学的研究热点仍然集中在基因组学、蛋白质学等领域。继2000年人类基因组计划完成之后，水稻、疟原虫、蚊子和老鼠的全部DNA序列测定也在2002年完成，这些研究成果都直接与粮食生产和人类健康有关。老鼠和河豚鱼基因序列的测定，将可能为人类提供关于脊椎动物进化的重要线索。特别是科学家们已经把目光投入到功能基因组学(FunctionalGenomics)和蛋白质组学(Proteomics)这两个极富挑战性的领域，这将带来更多与人类自身发展密切关联的重大研究成果。

生物技术方面的进展则更为迅速，基因工程、细胞工程、酶与发酵工程、组织工程、蛋白质工程、抗体工程、干细胞研究、克隆技术、转基因技术、纳米生物技术、高通量筛选技术等等，将大大加快基因工程药物和疫苗的研制，以及推进对重大疾病新疗法的研究进程。总体来看，生物技术目前仍主要应用于医药和农业，但在食品、环保、化工、能源等行业也有广阔的应用前景。据统计，全球生物药品市场规模1997年为150亿美元，2000年为300亿美元，预计2003年将达到600亿美元。在转基因技术方面，尽管人们对基因改造生物的讨论和疑虑仍然存在，但2002年全球转基因作物的种植面积仍然比上年增加了600万公顷，达5867万公顷。据有关资料分析，转基因食品市场的销售额2010年将达到250亿美元。随

着人类基因组图谱的破译，将有力地促进生物药物的研究与开发。到2020年，利用生物技术研制的新药可能将达到3000种左右。这将对提高人类的医疗水平和健康水平产生极为重要的影响。

值得强调的是，当代科学技术发展正在呈现出前所未有的技术融合趋势。特别是生物技术与其他高技术的融合，形成了生物芯片、生物信息、生物材料、生物能源、生物光电、生物传感器等高技术领域，产生了生物技术群。比如，生物芯片技术的开发和运用，将在生物学和医学基础研究、疾病诊断、新药开发、食品、农业、环保等广泛领域中开辟一条全新的道路，改变生命科学的研究方式，革新医学诊断和治疗。据GoldmanSachs最新技术报告显示，美国的IBM、Sun、康柏和摩托罗拉等公司都已与生物技术公司达成了广泛合作意向，内容涉及到DNA敏感基因芯片、通过计算机模拟药效等各种技术领域。据有关专家估计，到2010年全球仅生物芯片的市场就将达到600亿美元。科技发展的这一突出现象以及由此带来的产业深层次变革，已经引起许多国家的高度关注。

当然，生命科学和生物技术的发展进程也并非一帆风顺。目前在转基因食品、克隆技术和基因诊断及治疗等方面，存在涉及生物安全、生态环境和对人类传统伦理、道理方面的争论，并已引起了世界各国的普遍重视。然而，各国在加强生物安全性研究和加快生物安全立法的同时，并没有停顿或放慢生物技术的研发和应用步伐，而且在国家层面上，从争夺未来科技及产业制高点出发，都进一步加大研发投入，加强了生命科学研究和生物技术开发与应用的力度。历史经验告诉我们，新的生产力发展在社会思想和体制方面总是呼唤变革，寻求支持。通过加强科学研究，积极制定相应的法律法规和政策，可以实现生物技术及其产业的快速、健康发展。

二、我国生命科学和生物技术发展的战略机遇

在近代历史上，中国曾经几次与世界科技革命的发展机遇失之交臂，留下诸多遗憾和教训。今天，生命科学和生物技术作为新兴的尖端科技领域，无论对发达国家还是对发展中国家来说都是一次全新的选择，这对我国来说更是十分难得的战略机遇。可以认为，生命科学和生物技术将成为我国最有希望后来居上并实现跨越发展的高科技创新及产业领域。

实现上述的目标，我们已具备独特的优势和条件。首先，我国是一个生物资源大国，拥有全球10%的生物遗传资源。据不完全统计，我国拥有动植物、微生物约26万种，其中植物3万种、动物20万种、微生物3万种。我国还是一个有着13亿人口的多民族国家，有着其他国家少有的丰富的人类遗传资源。目前我国保存的农作物种质资料种类达30余万份，位居世界第一。所有这些资源都为我国发展生命科学与生物技术提供了丰富材料。相对于世界上许多国家来说，这种优势是不可替代的，也是具有独占性的。

把握

其次，广阔的市场需求也为我国发展生物技术及其产业提供了强大动力。在农业领域，我国作为世界上少有的农业大国和农产品需求大国，必须努力实现农业高产、优质、高效、生态、安全，必须科学、合理地利用农业资源、保护生态环境、提高农产品的科技含量和国际竞争力，如杂交优势利用、转基因技术、植物组织培养、生物肥料、生物农药等技术，都将在我国未来农业发展中发挥重要和显著的作用。在医药与健康领域，如何利用生物技术进一步提高我国13亿人口的医疗与健康，始终都将是一个重大而紧迫的科技命题。目前，对恶性肿瘤、心脑血管疾病等威胁我国人民健康的主要疾病还缺乏有效的治疗手段，因此发展基因治疗、组织工程、干细胞治疗、生物芯片等新兴诊断和治疗技术已显得日益重要和紧迫。

在能源领域，利用生物技术开发可再生清洁能源，包括利用微生物发酵生产沼气技术、利用玉米等生产燃料酒精技术、利用废弃油转酯化生产生物柴油技术、生物制氢技术等，将为解决我国的后续能源，展现出极其广阔的发展前景。在环保领域，生物技术将成为环境污染治理和修复最具潜力的手段。目前，利用微生物对城市垃圾和污水、海洋石油污染等有害物质进行降解日趋广泛，生物脱硫、生物漂白、农药残留的生物降解以及土壤重金属污染的生物富集和清除等技术也将为环境保护带来重大效益。此外，生物技术在轻工、化工业领域也都具有广泛和重要的应用价值。因此，无论是用生物技术改造传统产业还是生物技术产业本身的发展都极具潜力和前景。

第三，中国蕴含丰富的传统文化理念将对我国生命科学和生物技术的发展产业重要的影响。中国传统的哲学思想和科学方法具有得天独厚的优势。从先秦诸子的天人同流、齐一之辨，到汉代董仲舒的“天人之际、合而为一”之说，再到宋明理学家的“万物一体”之论，强调整体、和谐、统一的辩证思维方式始终贯穿于中国古代思想史的全过程。早在新中国成立之初，毛泽东同志就曾说过：“在自然科学方面，我们也要做独创的努力，并且要用近代外国的科学知识和方法整理中国的科学遗产，直到形成中国自己的学派。”在生命科学和生物技术发展上，中国只有发挥自身的优势，形成自身的特色，才能在国际舞台上占领一席之地。第四，经过多年来的不断努力，我国在生命科学和生物技术领域形成一支水平较高的研发队伍和相当的工作基础，创新和开发能力不断增强，具备了加快发展的基础和条件。早在20世纪60年代，我国科学家在世界上首次人工合成牛胰岛素；70年代，我国首创三系法杂交水稻技术，对解决中国粮食需求做出了重大贡献；80年代，我国又在人工合成酵母丙氨酸tRNA及其酶学、生物膜和蛋白质立体结构研究的部分领域取得了一批高水平成果，为生命科学的发展做出了历史性贡献。近年来，我国科学家又取得了一批令世人瞩目的研究成果。在生物技术基础研究方面，中国作为唯一的发展中国家参与了国际人类基因组计划，高效、准确地完成了1%的测序工作。中国科学家还独立完成了杂交水稻父本9311（籼稻）的基因组序列草图；在国际上首次定位和克隆了神经性高频耳聋基因、乳光牙本质Ⅱ型、汗孔角化症等遗传病的致病基因。在医药生物技术领域，一批基因工程药物和疫苗已经从实验室研究走向产业化，基因工程制药产业已初具规模，人工血液代用品即将进入临床研究，体细胞克隆和遗传病的基因诊断技术达到国际先进水平，B型血友病等6个基因治疗方案已进入临床疗效研究，肿瘤免疫治疗等技术也取得了重大进展。在农业生物技术领域，我国首创的杂交水稻技术已经推广到20多个国家，累计增产粮食3500多亿公斤；超级杂交稻研究又取得新的突破，每公顷产量突破1.2吨，率先实现了国际上提出的超级稻指标；转基因抗虫棉花种植面积已近70万公顷，占棉花种植面积的40%，五年来累计为农民增收50多亿元；植物组织培养和快繁脱毒技术、动物胚胎技术、生物肥料、生物农药等正在农业生产中发挥越来越重要的作用。总之，我国目前已经在国际生命科学和生物技术部分领域中占据了一定的有利位置，具备了冲击国际前沿，争夺“制高点”的基础和实力。

三、我国生命科学和生物技术发展的对策思考

虽然我国在发展生物技术及其产业方面取得了可喜的成就，但与发达国家相比，我们在整体创新能力、科技投入、人才队伍、科技成果转化等方面都还有较大差距。如何有效地应对这一严峻挑战，将直接关系到我国生命科学和生物技术的发展，关系到我国能否在未来的全球竞争中赢得主动。

为此，我们应采取更加积极有效的措施，大力支持生命科学和生物技术研究，促进生物产业快速、健康地发展。首先，我们必须树立把握重大发展机遇的战略意识。在当今瞬息万

变的国际环境下，抓住机遇对于一个国家加快发展至关重要。积极推进生命科学和生物技术及其产业的发展，决不只是一般意义上的市场份额问题，而是关系到我国国计民生和国家根本利益，关系到我国能否拥有未来国际竞争的主动权。其次，我们必须树立勇于争先的创新意识。在生命科学和生物技术的前沿领域，如果一味地步人后尘，就只能永远受制于人。充分发挥自身的特点和优势，充分利用已经形成的基础和能力，寻求新的突破和跨越，这是我们发展生命科学和生物技术的追求所在。第三，我们必须形成协调一致、贯彻始终的战略部署和政策扶持体系。生命科学和生物技术及其产业的发展是一个长期的过程，也是涉及到许多部门和地方的宏大事业。国家中长期科技发展规划应当把这一领域作为重点，进一步加强宏观调控，促进全社会相关创新资源的合理配置和高效利用，形成持续稳定的良好政策环境。

今后一个时期，促进我国生命科学、生物技术及其产业的快速健康发展，必须遵循三点基本方针：一是大力加强研究开发；二是积极推进产业化；三是高度重视并切实保障生物安全。今后5～10年，通过不懈努力，我们将实现如下目标：建立具有国际先进水平的生物技术创新体系；造就一支高水平、结构合理的科学技术队伍；培育和扶持一批新兴产业，使生物技术产品的年销售额达到3000亿元以上；使我国生物技术总体研究和开发水平达到或接近国际先进水平，在若干重要领域达到国际领先水平。我国生命科学和生物技术发展的重点主要包括以下几个方面：

(1)切实加强基础研究，提高原始性创新能力。优先支持基因组学、蛋白质组学等学科及其相关的新理论、新方法的研究，重点支持生长发育的基因调控，外源基因高效表达调控、定点整合技术，生物多样性，人类重大疾病和重要动植物病（虫）害防治分子机理等方面的研究。

(2)大力发展关键技术和平台技术，积极改造传统产业，促进新兴产业的发展。优先支持优质、高产、抗逆动植物分子育种及关键技术，生物技术药物等重要生物制剂研制，干细胞及组织（器官）工程、生物芯片和生物信息、动植物生物反应器、高通量药物筛选、生物治疗和基因治疗等平台技术及关键技术，农业、环保等微生物制剂、生化工程及大规模发酵产物分离纯化等生产工艺及平台技术等方面的研究。

(3)积极推进科技成果的应用和转化。开发重大生物技术产品，培育一批企业或企业集团，提高国际竞争能力。我们必须立足于国家战略需求和市场需求，优先支持符合国家重大战略需求并具有我国优势和特色的技术成果转化，支持具有国际竞争力、经济效益显著的重大产品及设备、装置的开发。

(4)加强生物资源的保护和开发利用。从维护国家利益的高度出发，采取有效措施，加大我国生物资源的保护力度，建立和健全国家生物资源保护的法律、法规体系以及合理开发利用的研究、服务体系。

具体行动措施包括：一是实施专利战略，在产业发展和国际竞争中掌握主动权。通过国家重点科技计划的实施，努力产生更多的创新性研究成果：强化知识产权意识，获得一批具有重要应用前景的专利；遵循国际惯例和中国加入WTO后应承担的义务，尊重和保护国外的专利和知识产权，同时利用我国自身优势，通过平等互利的国际合作取得一批专利。二是实施人才战略，培养和造就一支高水平的生物技术研究开发和产业化队伍。制定激励措施，加速国内人才队伍培养；进一步加大对海外优秀留学人员的吸引力度；扩大国际合作，引进海外智力资源。通过以上方式，凝聚一批生物技术的拔尖人才。运用国际通行的管理办法和机制，构建具有国际一流水平的科学研究机构，吸引海外留学人员回国和以多种方式为国服务。三是实施标准战略，建立具有中国特色并符合国际惯例的生物技术产业标准体系。针对生物技术产业发展的需求，以新兴产业和产品为重点，研究制定相应的产品标准与生产工艺规范。同时运用GLP、GCP和GMP等国际标准，对现有生物技术研究开发和产业化体系进

行更新改造，提高中国生物技术产业的国际竞争力。四是实施竞争力战略，培育在未来生物技术前沿领域能够有所作为的龙头企业。发展生物产业，开拓新的产品和市场，形成新的经济增长点，是国家发展生物技术的重要目的。通过机制创新，培育一批具有现代企业机制的，既有较强的市场开发能力和盈利能力，又有较强技术和产品创新能力的龙头企业。五是实施国际化战略，开拓中国生物技术的国际合作渠道和国际发展空间。本着“平等互利，成果共享，保护知识产权，遵从国际惯例”的原则，进一步拓宽生物技术领域的国际合作范围，引进和借鉴国际先进的理论、技术和管理经验。同时面向国际市场开发新产品，努力培育具有国际竞争能力的新兴生物技术产业。

第三篇：2018国际生命科学与生物技术发展态势

2018国际生命科学与生物技术发展态势

? ? 随着以纳米孔为标志的第三代基因测序技术迅猛来袭，测序技术迈向高通量、高精度、低成本与便携性时代。与此同时，表观转录组分析技术、单细胞测序分析技术与基因编辑技术加速了人类生命蓝图的绘制与完善。这些生命科学手段与生物技术不断创新、交叉与融合，广泛地应用到科学前沿、临床应用乃至产业研发等诸多领域，从而涌现出了越来越多的生命科学研究：脑-机接口技术的重大突破，改造生命和创造生命的深入研究，干细胞与再生医学疗法的临床转化，微生物组与人类健康和疾病的重大关联，乃至细胞免疫疗法的无限潜力，无一不彰显出生命科学和生物技术向个体化、精准化迈进的趋势。

（一）重大研究进展

?

1.生命组学研究继续推动生命科学发现 技术创新和交叉推动生命组学研究向更精确的方向发展。在基因组方面，韩国首尔大学医学院利用PacBio单分子测序技术结合BioNano（生物纳米）单分子光学图谱技术，发表了最为连续的人类二倍体基因组组装结果。在转录组方面，德国马克斯-普朗克学会（马普学会）生物物理化学研究所开发了瞬时转录组测序技术，绘制了人类瞬时转录组图谱；美国斯克利普斯研究所协同多家机构完成了大脑单神经元转录组的大规模评估。在蛋白质组方面，美国系统生物学研究所和瑞士苏黎世联邦理工学院合作开发了人类SRMAtlas分析方法，首次定量检测了完整的人类蛋白质组；美国多家机构联合开展了大规模蛋白质基因组学（proteogenomics）研究，探索了驱动乳腺癌和卵巢癌的关键因子。在免疫组方面，哈佛大学医学院在一系列免疫细胞中进行了干扰素诱导基因表达和染色质的分析，构建了干扰素诱导调节网络；新一代基因测序技术推动了免疫组库分析的临床应用。

2．脑科学酝酿全球合作研究，脑-机接口技术实现重大突破 脑科学持续稳步发展，并酝酿全球合作。在美国、欧洲和中国的脑计划不断推进的同时，全球神经科学家积极探讨开展全球协作，共同解决脑科学研究三大挑战，获得了系列成果，尤其在脑-机接口技术上取得了重要突破，推动基础研究快速发展。美国冷泉港实验室开发的标记大脑神经元MAP-seq新技术，有望实现深度神经网络的重大突破；美国洛克菲勒大学首次精确定位并定量了哺乳动物大脑中的基因表达。脑图谱绘制方面，美国加州大学伯克利分校成功绘制了大脑语义地图，迈出了解读人类思想的关键一步；美国华盛顿大学完成了人类大脑皮层图谱，97个大脑皮层区域首次亮相；美国艾伦脑科学研究院绘制了迄今最完整的数字版人脑结构图谱，将成为大脑研究的最新指南。美国俄亥俄州立大学、瑞士联邦技术研究所分别利用脑-机接口技术，实现了脊髓损伤后人类和黑猩猩对自身部位而非假肢的控制，标志着脑-机接口技术在2016年迈出了重要一步。3．合成生物学发展突飞猛进

合成生物学在改造生命和创造生命方面的研究愈发深入。随着软件工具的迅速发展与大数据技术的广泛应用，美国克雷格·文特尔研究所等机构在以前工作的基础上，人工合成了目前世界上最小、仅含有473个基因的“合成细菌细胞”Syn3.0；美国哈佛大学通过计算机软件设计出了只包含57个密码子的大肠杆菌基因组，这一事件入选了我国两院院士投票评选的2016年世界十大科技进展新闻；美国华盛顿大学通过计算、建模、预测与优化，首次人工设计出了超级稳定的二十面体蛋白，该重大成果入选了2016年《科学》杂志评选的十大科学突破，为合成生物学、药物装载提供了良好的工具。此外，人类基因组编写计划日益受到研究人员的关注；能够合成硅-碳键生物体的诞生预示着合成生物学未来具有无限可能性。

4．干细胞与再生医学研究展现临床应用巨大前景

全球各国继续大力支持干细胞与再生医学研究，同时强化监管体系建设，进一步加速了干细胞与再生医学疗法的临床转化进程，干细胞基础研究持续深入。日本九州大学首次实现了干细胞体外生成成熟卵细胞，为理解卵子形成进程提供了新的蓝图，该成果入选了2016年《科学》杂志评选的十大科学突破；美国加州大学旧金山分校利用化合物把皮肤细胞成功转化为心肌细胞与脑细胞；美国马里兰大学医学中心首次利用成人干细胞修复新生儿心脏。与此同时，包括干细胞在内的细胞技术与组织工程、3D打印等工程化技术的融合，逐渐指明了工程化组织器官修复的发展方向。美国韦克福雷斯特大学利用“组织和器官集成打印系统”（ITOP）打印出人造耳朵、骨头和肌肉组织，将其移植给动物后都能保持活性，有望解决人造器官移植难题。

5．人类微生物组展现与人类健康和疾病重大关联

人类微生物组被称为人类的第二套基因组，该领域已经成为生物医学研究的热点，并获得各国的广泛关注。近年来，对待微生物组的观念更是从“影响人类健康和疾病”转变为“将人体微生物组视作一个人体器官”，显示人类微生物组的重要作用。目前，肠道微生物组是其中最受关注的领域。2016年，肠道微生物组与人类健康和疾病的关系研究持续推进，研究发现，肠道微生物对代谢疾病、心血管疾病、神经系统疾病、癌症等多种疾病均具有重要的调控作用，同时与免疫应答和营养水平也具有紧密联系。美国耶鲁大学解释了肠道菌群引起肥胖的机制，解决了困扰学界多年的难题；美国加州理工学院阐述了肠道微生物与帕金森病的联系，证明肠道中特定种类微生物的分泌物会与α-突触核蛋白“携手”导致帕金森病的发生；美国华盛顿大学、法国里昂第一大学同时发现在热量匮乏的情况下，肠道菌群的组成可以决定个体是健康生长还是发育不良。这三项研究被评为“全球健康尤其是营养学的一个分水岭”。

在机制探索的基础上，肠道微生物也为多种疾病的诊断和治疗带来了新的机遇。美国贝勒医学院发现一种肠道细菌能够逆转小鼠的自闭症状；比利时鲁汶大学发现一种名为Akkermansia的肠道细菌能够减缓小鼠的肥胖和糖尿病进程；微生物疗法公司Seres Therapeutics宣布启动全球首个合成性微生物药物SER-262治疗原发性艰难梭菌感染的Ⅰb期临床试验。

6．首个PD-L1免疫疗法药物上市，细胞免疫疗法有望攻克实体瘤

近年来，免疫疗法研发热度持续不减，被视为肿瘤治疗的新希望。2016年《麻省理工科技评论》（MIT Technology Review）将应用免疫工程治疗疾病评为十大突破技术。免疫检查点抑制剂和细胞免疫疗法是当前肿瘤免疫疗法研究的热点。在免疫检查点抑制剂方面，2016年美国食品药品监督管理局（FDA）批准了首个以PD-L1为靶点的免疫疗法药物Tecentriq。2016年，细胞免疫疗法在攻克实体瘤方面取得了多项突破性成果。美国宾夕法尼亚大学在小鼠模型中证明了靶向癌细胞表面蛋白Tn-MUC1的嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法治疗白血病和胰腺癌的有效性；美国希望之城医学中心贝克曼研究所利用靶向白细胞介素的CAR-T疗法治疗脑癌患者，患者肿瘤显著缩小，且肿瘤曾完全消失；美国国立卫生研究院（National Institutes ofHealth，NIH）下属癌症研究所利用靶向KRAS突变的肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）回输，治愈了一名晚期结肠癌患者。7．个体化和精准化是医药技术发展的方向

随着精准医学的快速发展，全球新药研发模式逐渐从传统的重磅炸弹式向精确制导式发展，特别是以个体化和精准化为特征的靶向药物发展迅速。2016年，FDA批准的22个新药中，靶向药物有18个。与此同时，许多重要的新的疾病靶点正在被不断发现。2016年，美国加州大学旧金山分校、美国凯斯西储大学分别发现了三阴性乳腺癌（TNBC）的新靶点PIM1激酶、肿瘤免疫疗法新靶点免疫检查点蛋白Cdk5，美国加州大学圣地亚哥分校发现了172种肿瘤基因突变与靶向药物的组合。生物大数据成为靶向药物研发、指导精准用药的重要资源。2016年，美国Regeneron遗传学中心将50 000余人的基因组数据与其电子病历相结合，发现了家族性高胆固醇血症致病基因；英国维康信托基金会桑格研究所研究了11000个患者样本中的肿瘤基因突变，发现了癌症基因突变与对特定药物的敏感性之间的关联。

（二）技术进步

?

生命科学新技术不断革新，推动生命科学研究朝着精准化、定量化和可视化的方向进一步发展。

1．基因测序技术迈向高通量、低成本与便携性时代 高通量、高精度、低成本和便携性是测序技术和仪器研发的方向。纳米孔测序技术入选了2016年《科学》杂志评选的十大科学突破。Oxford Nanopore公司便携式纳米孔测序仪MinION完成了对埃博拉病毒的现场检测，在国际空间站对鼠、病毒和细胞的DNA测序及人类全基因组进行测序，这些应用证实了纳米孔测序技术在测序中的应用潜力。一系列新型测序技术也不断涌现，由英国诺丁汉大学开发的Read Until测序技术通过与纳米孔测序联用，实现了高度选择性的DNA测序。第二代基因测序技术也在不断改进，Illumina在2017年初推出了NovaSeq新型测序仪，有望将人类全基因组测序成本降至100美元。

2．表观转录组分析技术揭示RNA修饰调控机理

开发新型测序技术，发现RNA修饰标志物及其修饰位点，揭示其调控机理，是目前表观转录组领域发展的重点。2016年，美国加州大学洛杉矶分校开发出了一种新型RNA测序技术m6A-LAIC-seq，可以提供RNA化学修饰的详细信息；比利时布鲁塞尔自由大学开发出了hMeRIP-seq技术，绘制了RNA的hm5C转录组图谱，全面揭示了这一RNA修饰的分布、位置和功能；芝加哥大学与霍华德·休斯医学研究所及北京大学分别开发出两种新技术m1A-seq和m1A-ID-seq，实现了全转录组水平上的谱图鉴定，同时发现了一种新的RNA甲基化修饰形式——m1A，扩展了mRNA中的修饰种类，为该领域提供了新的研究方向。表观转录组分析技术被《自然-方法》杂志（NatureMethods）评为2016年的技术。

3．单细胞测序与分析技术加速人类细胞图谱绘制

单细胞测序新技术不断涌现，美国麻省理工学院开发出了新型RNA测序技术Div-Seq，可以揭示新生神经元的动态；我国北京大学开发出了单细胞三重组学测序技术，首次实现对单细胞进行三种组学同时高通量测序。在单细胞分析技术方面，美国加州理工学院开发出光学原位读取人工突变存储（memory by engineered mutagenesis with optical insitu readout，MEMOIR）技术，能够读取动物细胞的生命历史和“谱系图”。得益于这些单细胞技术的进步，国际人类细胞图谱计划得以酝酿实施。

4．基因编辑技术日益精准，得以广泛应用

基因编辑技术的精确性及脱靶问题逐步改善，其应用范围也进一步扩大。美国哈佛大学实现了对单个碱基的编辑，提高了其精确性；美国麻省总医院（MGH）减少了Cas9酶与靶DNA的非特异性互作，从而降低了脱靶效应；美国加州大学圣地亚哥分校首次实现了RNA编辑，美国索克生物研究所开发出了可编辑眼睛、大脑、胰腺及心脏细胞等非分裂细胞的新技术，为基因编辑技术应用于疾病治疗带来了更广阔的前景。同时，法国艾克斯-马赛大学、日本神户大学及我国南京大学先后分别开发了巨型拟菌病毒噬病毒体抵抗元件（MIMIVIRE）新系统、Target-AID新技术、以结构引导的内切酶（structure-guided nuclease，SGN）技术，均有望成为新型基因编辑工具。

5．体外诊断技术高速发展，液体活检走向应用

体外诊断技术迎来高速发展期，为疾病的精准诊疗奠定了基础。作为体外诊断分支技术的液体活检技术已从科研走向应用，成为疾病早期筛查和预后的重要工具。2015年，《麻省理工科技评论》将液体活检评为十大突破技术。液体活检的检测物包括循环肿瘤细胞（CTC）、循环肿瘤DNA（ctDNA）、循环肿瘤RNA和外泌囊泡小体（exosome）4类，其中CTC和ctDNA是目前的研究热点。2016年4月，美国FDA批准了首款基于ctDNA进行肿瘤筛查的产品——Epigenomics公司的Epi proColon试剂盒（用于筛查大肠癌）。

第四篇：中国沼气发电技术发展现状与前景展望

摘要：本文通过对中国沼气利用现状和沼气发电工程市场前景的调查与分析，描述了沼气发电技术发展现状及其能源利用市场潜力，对影响沼气发电商品化和市场化的社会经济因素和主要障碍进行了分析评价，并提出了一些对策和措施。

关键词：沼气 工程 发电

1、引言

生物质能是来源于太阳能的一种可再生能源，具有资源丰富、含碳量低的特点，加之在其生长过程中吸收大气中的C02，因而用新技术开发利用生物质能不仅有助于减轻温室效应和生态良性循环，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成为解决能源与环境问题的重要途径。

随着对环境的日益重视，人们开始利用各种方式来减少工农业生产对环境的破坏。近十几年来，在各级政府有关部门和企业的帮助协调下，用于处理畜禽粪便及各种生产、生活污水的大中型沼气工程纷纷上马，至1998年底，我国已建成大中型沼气工程742处，年产沼气量为16393.94万立方米；垃圾填埋法产生沼气是处理城市垃圾的主要方式之一，具有简单易行和费用较低的特点，同时还可回收能源，正受到世界各国的普遍欢迎。目前，全世界共建成4817座垃圾填埋场，每年可回收沼气51.42亿立方米。

沼气是一种具有较高热值的可燃气体，与其它燃气相比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料，传统上大多利用沼气进行取暖、炊事和照明，随着沼气产量的不断增加，如何更高效地利用沼气，成为摆在我们面前的一项课题。

2、沼气发电技术进展状况

沼气燃烧发电是随着沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术，它将沼气用于发动机上，并装有综合发电装置，以产生电能和热能，是有效利用沼气的一种重要方式。目前用于沼气发电的设备主要有内燃机和汽轮机。

国外用于沼气发电的内燃机主要使用Otto发动机和Diesel发动机，其单位重量的功率约为27 kW／T。汽轮机中燃气发动机和蒸汽发动机均有使用，燃气发动机的优点是单位重量的功率大，一般为70～140kW／T；蒸汽发动机一般为10kW／T。国外沼气发电机组主要用于垃圾填埋场的沼气处理工艺中。目前，美国在沼气发电领域有许多成熟的技术和工程，处于世界领先水平。现有61个填埋场使用内燃机发电，加上使用汽轮机发电的装机，总容量已达340兆瓦；欧洲用于沼气发电的内燃机，较大的单机容量在0.4～2兆瓦，填埋沼气的发电效率约为1.68～2kWh／m3。

我国开展沼气发电领域的研究始于八十年代初，1998年全国沼气发电量为1,055，160kWh。在此期间，先后有一些科研机构进行过沼气发动机的改装和提高热效率方面的研究工作。我国的沼气发动机主要为两类，即双燃料式和全烧式。目前，对“沼气一柴油”双燃料发动机的研究开发工作较多。如：中国农机研究院与四川绵阳新华内燃机厂共同研制开发的S195—1型双燃料发动机：上海新中动力机厂研制的20／27G双燃料机等。成都科技大学等单位还对双燃料机的调速、供气系统以及提高热效率等方面进行过研究。潍坊柴油机厂研制出功率为120 kW的6160A一3型全烧式沼气发动机，贵州柴油机厂和四川农业机械研究所共同开发出60 kW的6135AD(Q)型全烧沼气发动机发电机组；此外，还有重庆、上海、南通等一些机构进行过这方面的研究、研制工作。可以说，目前我国在沼气发电方面的研究工作主要集中在内燃机系列上。表1是我国部分12kW以下沼气发电机组的测试性能比较。

3、沼气发电前景广阔

沼气发电工程本身是提供清洁能源，解决环境问题的工程，它的运行不仅解决沼气工程中的一些主要环境问题，而且由于其产生大量电能和热能，又为沼气的综合利用找到了广泛的应用前景：

1)有助于减少温室气体的排放

通过沼气发电工程可以减少CH4的排放，每减少1屯CH4的排放，相当于减少25吨C02的排放，对缓和温室效应有利。

2)有利于变废为宝，提高沼气工程的综合效益

我们以沼电在酒厂中的的综合效益为例：四川荣县进行了120 kW沼气发电的生产和示范。用酒糟废水经厌氧消化产生沼气，发电效率为1.69 kWh／m3，当年成本为0.0465元／kWh。沼电能够基本满足该厂的生产用电：山东昌乐酒厂安装2台120 kW的沼气发电机组，170m3酒糟日产沼气4800m3，发电8640kwh，全年能源节约开支29万元，工程运行一年即收回全部成本。

杭州天子岭填埋场发电工程在运行过程中，在平均电价为0.438元／kWh的条件下，投 资回报率可达14.8%。

3)可减少对周围环境的污染。

由于综合利用手段单一，很多沼气工程产生的沼气大量排入大气中，不仅严重污染周围的环境，也对工作人员的安全和健康产生了极大的威胁，沼气发电则为沼气找到了一条合理利用的途径。

4)小沼电为农村地区能源利用开辟新途径

我国农村偏远地区还有许多地方严重缺电，如牧区、海岛、偏僻山区等高压输电较为困难，而这些地区却有着丰富的生物质原料。因地制宜地发展小沼电，犹如建造微型“坑口电站”，可取长补短就地供电。

表1 12kW以下沼气发电机组测试表

研制单位产品型号功率（KW）甲烷含量（%）比气耗(m3／kWh)节油率（%）热效率（%）

四川省农机所0.8GFZ1.357730.868100 23.45

四川省农机所19512.9789.40.37100 30.7

泰安电机厂12GFS3212.8578.450.49281 31.99

泰安电机厂10GFsl311.1886.50.24862 37.89

南充农机所19513.5370.90.32281.38.8

武进柴油机厂195-Z13.5271.20.40100 35.39

上海内燃机所5GFZ5.6272.350.687100 26.78

重庆电机厂1.2kW1.5277.050.76100 294、沼气发电商业化发展的主要障碍

80年代是我国沼气发电研究的起始阶段，也是较为活跃的时期。但近十年的发展比较 缓慢。主要存在以下障碍：

4.1技术障碍

我国沼气发动机的开发研究主要集中在内燃机系列上，一般只是对柴油机和汽油机进行较浅层次的改装，对发动机的热工性能研究不深，由于产品质量不过关，在运行使用中出现诸多问题，给用户带来不便，从而影响其发展进程。导致这种情况的根本原因是没有对沼气发动机进行深入的研究，技术不过关，缺乏足够的生产实践。致使发动机在运行中产生热负荷高、可靠性差、起动困难；另外我国研制的全烧沼气发动机的排气温度过高，气阀易烧坏，使气缸盖等成为易损件等诸多技术问题。

4.2市场障碍

由于我国沼气发动机存在许多问题，先前应用国产发电机组的沼气发电工程有许多长 期处于停机状态。这就使后来发展的绝大多数沼气工程放弃了沼气发电方式，转而寻求其他的利用途径。少数沼气发电工程(如天津、杭州等)依靠贷款引进购买较为成熟的国外发电机组设备来维持运行。我国生产厂家则由于技术不够成熟而造成买方市场的严重匮乏，沼气发动机和发电机组无法形成规模化批量生产，使科研生产单位缺乏相关的研究经费，没有对其作深入研究开发的积极性，不能提供质量过关的产品，进一步阻碍产品的市场化进程，对生产科研单位自身以及沼气发电领域的发展都不利。

此外，沼气发电市场不规范，没有相应的较为完善的行业标准，也不利于其商业化开发和利用。

4.3政策障碍

缺乏相应的激励政策和限制性政策，不能有效地动员和吸收投资，成为影响其技术发展的一个重要原因。

由于目前沼气发电工程在技术和市场化方面面临许多问题，这就需要国家在这个领域给予政策方面的扶持。如果国家给予在税收、贷款方面的优惠政策、投资补贴和产业保护措施，以及电力部门在沼气电力并网方面给予支持和帮助，制定优惠的上网电价，将大大改善沼气发电的经济性和市场前景，对其进入市场具有很积极的作用。

5、促进沼气发电商业化发展的建议

从以上沼气发电商业化所面临的主要障碍来看，如果要克服其障碍，达到促进沼气发电技术商业化发展的目的，还需要采取一些措施和行动。

5.1制定发展规划

对我国沼气利用现状和市场前景进行成分调查，描述沼气发电能源利用市场，确定本项目建设发展领域，并评价发展沼气发电商品化和市场化的社会经济因素，分析沼气发电的技术开发和市场潜力，制定相关工艺开发利用的规划，明确开发的目标。

5.2加强技术保障体系的建设

引进吸收国外先进技术和经验，加强技术支持和保障体系的建设、扶持和培养，制定国家级的沼气发电工程技术规范和标准，逐步建立和完善可持续的、市场化的推广沼气发电综合性服务网络。

5.3引入竞争机制，创新投资体系

针对目前我国沼气发电技术发展资金匮乏的现状，认真总结分析我国外现行的资金筹措和运行管理经验，学习国外技术成熟的商业化运营沼气发电工程先进优惠政策以及市场化融资体系建设模式。转变观念，鼓励和动员更多的公司和企业投入到沼气发电技术的竞争行列。

5.4研究制定国家级的配套政策

进一步加强同环保部门、工业企业、科研院所和金融机构的合作与协调，研究制定激励性政策，地方性和全国性相结合的政策。同时应对沼气发电技术的产业化、商业化研究制定配套政策。

参考文献：

[1]蒋同昌等，《我国沼气发电机的研究和生产概括》，《中国沼气》，1992；10(2)：44—46。

[2]孙俊华．沼气发电机的使用与维修。中国沼气，1990；8(4)：23～24。

[3]中国农业部／美国能源部项目专家组。中国生物质能技术商业化策略设计．北京：中国环境科学出版社，1999。

[4]中国农业部／美国能源部<

第五篇：欧洲炼钢技术发展现状与趋势

欧洲炼钢技术发展现状与趋势

2012年，27个欧盟国家的产量为1.685亿吨，其中有19个国家年粗钢产量超过300万吨。这些国家主要的工艺路线是转炉炼钢和电炉炼钢，其中转炉炼钢比例为58.3%，电炉炼钢为41.7%。但各国工艺路线区别很大。意大利和西班牙电炉炼钢比例超过2/3，卢森堡、葡萄牙和斯洛文尼亚这一比例达到100%。与此相反，在奥地利、荷兰、捷克、斯洛伐克和匈牙利，转炉炼钢比例超过90%。在德国，电炉炼钢比例占32%，转炉炼钢比例占68%。

转炉与电炉：结合显优势

相比于电炉炼钢，转炉炼钢具有更大规模生产特定钢种的能力。精细的钢种用于供应扁平材及长材产品、半成品、线材、热轧卷和冷轧卷的生产使用。氧气转炉炼钢工艺主要分为3种：顶吹LD炉、底吹BOP炉、为了增加废钢比例的顶底复吹Q-BOP炉。

1952年~2007年，底吹BOP转炉粗钢产量远远低于顶吹LD转炉粗钢产量。许多优化LD转炉的工艺和装备技术使其在世界范围内得到广泛使用，其中包括改善工艺自动化的副枪技术、实现出钢温度和成分命中的动态工艺模型的发展、各种形式的出钢挡渣系统和通过炉底透气砖喷吹惰性气体搅拌熔池实现顶底复吹。

底吹转炉改善了炉渣熔池反应和脱碳效果。在出钢时具有相似碳含量的情况下，相比于LD转炉，BOP转炉渣中铁含量降低。

可生产多样性钢种是转炉炼钢和电炉炼钢的共同特征。较少种类的高品质结构钢、耐腐蚀耐热钢和工具钢多采用电炉生产。许多化学元素可以当作合金原料用于生产多种市场所需的钢材产品以满足客户要求。1980年~2011年，欧盟国家电炉炼钢产粗钢比例从20%增长到42%，增幅超过1倍。可持续发展是这些数字背后的驱动力，因为各种级别废钢的循环利用是电炉炼钢的重要任务。此外，电炉炼钢相对于长流程炼钢来说也减少了CO2的绝对和相对排放量。

在德国，28座电炉中有3座是直流电炉，分别位于翁特威伦博恩、派尼和乔治玛林。直流电炉主要具有低噪音、低电耗、长炉龄、对电网冲击小等优点。

就电炉炼钢流程来说，伊斯肯德伦MKK冶金公司拥有300吨容量的电炉（交流电），东京钢铁公司拥有420吨容量的电炉（直流电）。这些电炉炼钢厂粗钢年产能达到250万吨，接近中等规模转炉炼钢厂的产能水平。

Conarc工艺代表了转炉炼钢和电炉炼钢技术的结合。根据原材料的不同，两个独立的熔池可以同时冶炼或者分别作为转炉和电炉冶炼。原材料可从全铁水到全废钢变化，充分考虑原材料的灵活性是Conarc工艺的特点。

采取改善转炉传感器技术和工艺建模等措施的目的在于增加转炉的有效性及保证转炉在换衬和缓冲期的安全准确维护。此外，其也有助于改善能量利用率、二次燃烧率、转炉炉气回收和增加原料废钢比等。但是，电炉炼钢炉气利用仍然是一个重要问题。

因为高品质废钢数量的有限性限制了电炉炼钢生产粗钢比例的提升，所以电炉熔化废钢和海绵铁、转炉冶炼铁水、化石燃料熔炼废钢等复合工艺得到发展。

目前，用气体作为还原剂已经不仅限于研究阶段，奥钢联在德克萨斯投资了新的热压块铁厂。一些地区的天然气价格较低，使得这项技术具有重要意义。

炉外精炼：精细灵活

转炉炼钢厂典型的炉外精炼工艺开始于出钢过程中加入合金元素。LF炉可以用电作为能源对钢液进行加热，这给炼钢工人带来了许多便利且具有其他优点：①出于工艺考虑可以降低转炉出钢温度，②可以延长转炉炉衬寿命，③使加入大量合金原料成为可能。

加热钢液也可以在HALT或者CAS-OB通过铝脱氧放热实现。VD/VOD或者RH可以进行脱气和脱碳。在钢包脱气过程中，利用适宜的炉渣条件可以将钢中硫含量降至最低值。而RH炉为脱碳提供了最适宜的条件。

钢种的多样性和客户的需求导致炉外精炼的工艺路线比较复杂，转炉炼钢和电炉炼钢都是如此，其中考虑到了炼钢、搅拌、RH和VD/VOD脱气、LF和化学升温等因素。实际工艺路线的选择由冶金需求决定，可以同时采取多种工艺路线，而且这些工艺路线互相关联。因此，炼钢厂的调度安排变得越来越重要，这也对工人操作水平和设备有了更高的要求。

客户需求和产品种类决定了所需要的炉外精炼装备。通常来讲，满足残余元素或者微量元素的下限与生产有合金元素上限的钢种是两个不同的任务和工艺。此外，从不同元素的需求来看，LF炉的关键地位是显而易见的。钢种合金元素总体含量越高，采用LF精炼就越重要。这是由于工艺所允许的温度上限有要求，炼钢时输入钢液的能量不能保证添加大量合金元素的需求。

自20世纪50年代装备了第一台炉外精炼设备以来，人们付出了巨大的努力推动精细冶炼工序的发展，这也可以从钢中残余元素最低值要求的变化看出：1960年，钢中[C]、[S]、[N]、[O]、[H]含量总和为600ppm，到2010年，这一值降低到了70ppm。显然，这一数值已经没有必要再向更低的水平发展了。

现在，炉外精炼的主要类型有VD/VOD和RH。采用RH工艺，钢液终点碳含量仅为采用VD/VOD工艺终点碳含量的1/3。另一方面，由于VD可以优化炉渣成分进行脱硫，钢中硫含量约为RH的1/4。因此，VD在中厚板和管线钢的生产中扮演着重要角色。

从欧洲1990年~2010年每5年中新建成的脱气装置可以看出，主要趋势是在转炉炼钢厂装备RH，在电炉炼钢厂装备VD/VOD。但是，也有不同工序的不同组合。大约50%的RH使用的钢包容量超过150吨，而大部分VD/VOD使用的钢包容量都小于150吨。

对LF工艺技术来说，可以总结出以下趋势：转炉炼钢生产高合金钢种是需要LF炉的原因；LF炉可以降低转炉出钢温度以降低钢中磷含量，这也有利于延长炉衬寿命；开发出水冷铜元件可以避免结壳。

预期LF今后会在转炉炼钢中扮演重要的角色。炼钢工艺需要更高的灵活性与更加精细钢种数量的增加相结合，这给炉外精炼带来了一个新挑战。炼钢物质流的持续改善是另一个主要任务。在高合金钢的生产中，合金系统必须升级到更大效率，同时保证更好的分析弹性。在线工艺建模的重要性已经增加，光学检测和摄像系统配合图像分析软件的应用是此技术发展的另一个趋势。炉外精炼设备数量的稳定增加和精细技术的投入使用，确保了该工艺操作的最大灵活性，从而有利于更好地满足当今和未来的市场需求。

连铸：稳中求“精”

比较7年间欧洲吨钢研发投入与吨钢附加值之间的关系和技术差别可看出，薄带连铸仍有很多问题。也就是说高研发投入却获得低附加值。未来几年工艺优化的一个重要方向可能

是提升薄带连铸产品的附加值。薄板坯连铸处于较好态势，但是要获得高附加值仍然需要高研发投入。

当今95%的钢材仍由传统连铸工艺生产，因为其能够以较低的研发投入获得较高的产品附加值。德国厚板厂商迪林格公司正准备采用一种近终型连铸工艺，旨在建造一台可生产最大厚度500mm板坯的连铸机以满足客户在厚板市场的需求，预计将在2014年投产。

薄板坯连铸。自1984年纽科公司第一家薄板坯厂在克劳福兹维尔建成以来，这项技术在高质量热轧板卷的生产中扮演了重要的角色。薄板坯连铸主要的优势在于相对低的能量消耗，约比传统板坯连铸-热轧工艺低一半。

据统计，全世界薄板坯连铸工艺产能总和达到8150万吨。有44家工厂采用CSP工艺，有12家采用FTSC工艺，5家采用其他工艺，如DSP、ESP、ISP。这些技术在电炉炼钢厂和转炉炼钢厂都有使用。这些工厂主要分布在欧洲和北美，也有的部分位于印度、韩国和中国。

目前，欧盟国家有7家薄板坯厂正在运营，年产能达到900万吨，分别采用ESP、ISP、CSP或DSP工艺。为使产量实现最大化，这些厂不断提高连铸坯拉速。比如克雷莫纳厂采用的ESP工艺，最高拉速可达到8.5m/min；土耳其伊斯肯德伦也有一家工厂采用FTSC工艺。

薄带连铸。为了生产厚度为1mm~5mm的近终型产品，双辊薄带连铸工艺被开发出来。由于产品厚度降低，可以减少轧钢机架数量，从而大幅缩短生产线。相对于传统（厚板坯）连铸-热轧工艺，双辊薄带连铸工艺能量消耗最多可降低90%；由于钢液凝固时间为传统连铸的1/700，微观组织也能得到改善，且可以避免微观偏析和宏观偏析，从而允许更高的残余元素含量。在生产高锰和高铝含量的钢种时，薄带连铸具有极大的吸引力。

目前，主要有3家薄带连铸厂正在运营。韩国浦项在2002年建成了一座类似的工厂用于生产不锈钢和硅钢。2002年，纽科公司在美国克劳福兹维尔建成一台双辊轧机，年产能54万吨。此后，其又在美国布莱斯威尔建成了第2台，生产的钢种包括碳素结构钢和低合金钢。

一般来说，表面缺陷不能通过火焰清理和修磨去除，这是双辊薄带连铸技术的主要问题。该技术在侧板密封技术、边缘板型控制、凝固过程控制和工艺收益率等方面还尚待改进优化。

德国扁钢厂商萨尔茨基特公司在世界上首次实现了BCT薄带连铸工业化，相应的试验工厂位于克劳斯塔尔大学。通过旋转，钢液从类似于中间包的容器中浇出，冷却成钢带。初级冷却主要在连铸滚带上进行，凝固过程在惰性气体气氛下进行。浇铸成的钢带厚度在10mm~15mm之间。

相对于双辊薄带连铸工艺来说，BCT薄带连铸工艺表面缺陷没有那么严重，且具有偏析轻、在线轧制能耗低、轧钢机架数量少等优势。同时，由于不用经过弯曲和矫直，该工艺避免了热致裂纹的发生，可专门用于高锰钢的生产。

技术展望。在德国钢铁协会会员公司中，当前连铸技术的发展趋势主要集中在提升工艺可靠性和工艺稳定性、装备模块化和改善灵活性方面。对于传统连铸工艺的优化策略是根据产品市场定位来确定进一步发展的方向。短期来看，薄板坯连铸工艺将会引起极大关注；长远来看，则必须发展精细的设备和工艺流程。然而，未来薄板坯连铸的发展也要取决于技术可行性和经济效益情况。