原材料
导言
炼钢所需的主要原材料包括铁矿石、煤炭、石灰石和再生钢。
两条主要的钢铁生产路线及其相关投入是
路线 1： 综合炼钢路线以高炉（BF）和碱性氧气炉（BOF）为基础，使用的原材料包括铁矿石、煤、石灰石和回收钢。这条路线平均使用 1,370 千克铁矿石、780 千克冶金煤、270 千克石灰石和 125 千克回收钢来生产 1,000 千克粗钢。
路线 2： 电弧炉（EAF）路线主要使用回收钢和直接还原铁（DRI）或热金属以及电。平均而言，再生钢-电弧炉路线使用 710 千克再生钢、586 千克铁矿石、150 千克煤、88 千克石灰石和 2.3 千兆焦耳的电力，生产 1,000 千克粗钢。
全球钢铁总产量的约 70% 来自 BF/BOF 路线。全球电弧炉钢产量约占全球钢产量的 30%。
铁矿石和冶金煤主要用于高炉炼铁工艺。在这一过程中，炼焦煤被转化为焦炭，一种几乎纯粹的碳，用作高炉的主要燃料和还原剂。
通常情况下，生产一吨生铁需要 1.6 吨铁矿石和大约 450 千克焦炭，也就是高炉中产出的生铁。部分焦炭可以通过向高炉注入煤粉来替代。
铁矿石
铁是地球表面常见的矿物。大多数铁矿石在澳大利亚和巴西的露天矿开采，通过铁路运往专用港口，然后运往亚洲和欧洲的钢铁厂。
钢铁是一种合金，主要由铁和不到 2% 的碳组成。因此，铁矿石对钢铁生产和维持强大的工业基础至关重要。开采的铁矿石中有 98% 用于炼钢。
铁是最丰富的金属元素之一。其氧化物或矿石约占地壳的 5%。考虑到其他天然杂质，高品位矿石的平均含铁量为 60% 至 65%。
约有 50 个国家开采铁矿石。大部分铁矿石在澳大利亚、巴西、中国、印度、美国和俄罗斯开采。澳大利亚和巴西在全球铁矿石出口中占主导地位，各占出口总量的三分之一左右。
据估计，全球铁矿石资源量超过 8000 亿吨，含铁量超过 2300 亿吨。
| 排行 | 十大铁矿石生产国 | 2024 |
|---|---|---|
| 1 | Australia | 953,876 |
| 2 | Brazil | 449,174 |
| 3 | China | 300,116 |
| 4 | India | 282,420 |
| 5 | Russia | 100,900 |
| 6 | Canada | 70,002 |
| 7 | Iran | 67,651 |
| 8 | South Africa | 65,300 |
| 9 | Kazakhstan | 57,212 |
| 10 | Ukraine | 50,584 |
单位：千吨
| Ranking | Top 10 iron ore exporting countries | 2024 |
|---|---|---|
| 1 | Australia | 901,647 |
| 2 | Brazil | 389,232 |
| 3 | South Africa | 61,160 |
| 4 | Canada | 60,888 |
| 5 | India | 35,886 |
| 6 | Ukraine | 35,695 |
| 7 | China | 24,599 |
| 8 | Iran | 22,419 |
| 9 | Malaysia | 22,127 |
| 10 | Peru | 21,786 |
单位：千吨
铁矿石生产和出口数据来源：2024 年钢铁统计年鉴》，国际钢铁协会，订阅
煤和焦炭
炼焦煤是钢铁生产的关键原材料。由于铁在地壳中仅以氧化铁的形式存在，因此矿石必须用碳进行转化或 “还原”。这种碳的主要来源是炼焦煤。焦炭由炼焦煤渗碳（即在无氧的高温下加热）制成，是铁矿石的主要还原剂。焦炭可将铁矿石还原成含碳饱和的铁水，即所谓的铁水。
据估计，全球约有 10 亿吨冶金煤用于钢铁生产，约占全球煤炭消费总量的 15%。
世界上几乎每个国家都有煤炭储量，约有 80 个国家有可采储量。虽然储量最大的国家是美国、中国、俄罗斯、澳大利亚和印度，但有 70 多个国家正在积极开采煤炭。
中国是迄今为止世界上最大的炼焦煤生产国。
澳大利亚在冶金煤出口方面占据主导地位，在全球冶金煤出口总量 3.1 亿吨中，澳大利亚约占 2 亿吨。
据估计，将细煤颗粒注入高炉可节省约 30% 的煤炭，这种技术被称为喷吹煤粉 (PCI)。用于钢铁生产的 1 吨 PCI 煤炭可替代约 1.4 吨炼焦煤。与用于发电的蒸汽煤相比，用于高炉喷吹煤粉的煤炭具有更严格的质量要求。
废料
虽然 “废钢 “一词可能会让人认为这是一种废品，但实际上它是每一个炼钢过程中都会用到的宝贵原材料。由于其固有的磁性，钢铁非常容易分离和回收，因此钢铁是世界上回收最多的材料。
在产品使用寿命结束时，钢材 100% 的可回收性确保了生产钢材所投入的资源不会流失，并且可以无限重复使用。在钢材使用寿命结束时熔化废钢，可以使我们生产出新的钢材，并对其化学成分和新产品的形状进行调整。
最大限度地利用废料有助于减少二氧化碳排放
废钢对钢铁行业至关重要，在减少二氧化碳排放、节约资源和能源以及推动行业经济发展方面发挥着关键作用。
所有钢铁生产都使用废钢作为原材料组合的一部分，在电弧炉（EAF）中最多使用 100% 的废钢，在高炉（BF）中最多使用 30% 的废钢。因此 每个钢铁厂也是一个回收厂。
最大限度地利用废钢可以全面减少二氧化碳排放量。我们的生命周期清单（LCI）计算显示，钢铁生产中每使用一吨废钢就可避免排放 1.5 吨二氧化碳，减少消耗 1.4 吨铁矿石、740 千克煤炭和 120 千克石灰石。
虽然一些国家已经拥有完善的废钢供应链，可以通过使用废钢满足大部分钢材需求，但并非所有国家都是如此。在许多钢铁生产和使用仍在不断扩大的国家，废钢供应量仍然很低，供应链仍需发展。
实际上，根本没有足够的废钢来满足全球钢铁需求.
虽然预计未来几十年报废废料的供应量将大幅增长，但增加的供应量仍不足以满足全球需求。
因此，以铁矿石为原料的钢铁生产很可能继续占全球钢铁生产的一半以上。
所有收集到的废料都被回收利用，目前的回收利用率估计约为 85%。如此高的回收率意味着改进的空间有限。虽然铁矿石的供应可以随需求而变化，但全球废钢的可用性取决于历史上的钢铁产量、回收的难易程度以及钢铁产品的使用寿命，据估计，钢铁产品的平均寿命为 40 年，但从包装的几周到建筑物的 200 年或更长不等。一个正常运作、健康的国际废钢市场可以确保每吨废钢都被用于能带来最大利益的地方。
| Type of scrap | Source | Challenges |
|---|---|---|
| Internal scrap, also known as home scrap | Scrap recovered from processes inside steel plants, such as hot rolling | As processes become more efficient in their production and use of steel, less internal and home, prompt scrap becomes available. This means industrial processes will improve, representing an opportunity as well as a challenge. |
| Prompt scrap | Scrap generated during the production of goods using steel in controlled industrial settings, for example, during the production of household appliances, automobiles, and electronics, among others. The concentrated volume generated in one location with low levels of traces of other materials makes this type of scrap more valuable and widely used to its full extent | As processes become more efficient in their production and use of steel, less internal and home, prompt scrap becomes available. This means industrial processes will improve, representing an opportunity as well as a challenge. |
| End-of-life scrap, also known as obsolete scrap | What consumers most likely think of when we think of steel scrap. Originates from home goods, vehicles, buildings and other products that have fulfilled their use purposes and have found their way to a recycling collection point. This category also includes collecting scrap from sources not often thought of, such as dismantled ships and obsolete industrial installations | While magnetic properties of scrap facilitate its collection and sorting, the sheer variety of sources and potential trace elements in increasingly complex product designs can pose significant challenges to collecting, transporting, and sorting end-of-life scrap for use in steel facilities in an efficient, environmental and safe manner. Investment and incentives to facilitate design for circularity measures are needed in order to maximise the range of steel grades and products that can be made with increasing amounts of scrap. |
国际钢铁协会估计，在未来 30 年内，废钢供应量将增加约 5 亿吨。虽然前景良好，但仍存在重大挑战。废钢供应量的增长将主要集中在世界上的发展中地区；因此，这些国家及时发展废钢收集和分离基础设施，对于为钢铁行业提供越来越多的废钢供应量至关重要。
改进废钢分拣工艺也具有重要价值：炼钢的一个关键废钢质量参数是残余金属含量，如铜、锡等。
不同钢种对此类金属的公差临界值不同，要求最高的是汽车板等扁平产品。
在这些产品中，即使是少量的这些杂质也会在热轧、成型和冲压过程中造成表面开裂。
虽然更具挑战性，但如果能获得杂质含量极低的废料，这些产品仍可在电弧炉中生产。即便如此，仍有必要添加矿石类金属，如 DRI，以进一步稀释微量金属元素。另一方面，含有铬、镍和其他合金的废钢对不锈钢生产也很有价值，因为这些合金元素对耐腐蚀性和其他理想性能是必需的。对这些高合金废钢进行分拣并将其用于不锈钢生产，而不是碳钢设备，也可以减少对初级合金的需求。
这凸显了全球废料收集、分类和利用行业需要一个积极、充满活力的行业。
随着世界各国政府努力实现其气候减缓目标，一些国家–尤其是较成熟的经济体–正在考虑采取措施在国内保留废料。而其他国家（主要是发展中经济体）则强烈反对此类限制，因此各国政策出现分歧的可能性正在不断增加。在这种情况下，重要的是政策框架应支持废料的使用，使其对全球去碳化目标做出最大贡献。
未来几十年，钢铁行业将继续增加废钢的使用，电弧炉在全球炼钢中的份额也将继续增长。
炼钢材料市场
就生产量、消费量和运输量而言，炼钢材料是世界上最重要的商品之一。例如，铁矿石的生产量约为 23 亿吨，出口量约为 16 亿吨，按生产量计算是仅次于原油和煤炭的第三大商品，按交易量计算是仅次于原油的第二大商品。
在全球范围内，废铁的回收量超过 8 亿吨，是世界上最广泛的商品回收活动。
备注
- 废钢消耗量：这一全球废钢消耗量数字是根据假定的粗钢产量、不同炼钢工艺在粗钢总产量中所占的比例以及原材料费率估算得出的。因此，与我们报告的其他一些统计数据（如粗钢产量和铁矿石消耗量）相比，它的不确定性和误差幅度更高，因为这些统计数据是基于从各国钢铁生产商协会和海关收集的报告。
- 废钢可用性（报废废钢可用性，也称废弃废钢可用性）：这些估算数据来自我们的废料可用性估算工作，该工作对含钢产品和结构（如建筑物和汽车）的生命周期进行建模。建立产品生命周期模型是一项需要大量数据和假设的工作，需要了解产品的平均含钢量、平均使用寿命和回收率等信息。我们的方法没有考虑某些政策的潜在影响，如汽车报废计划和废料价格、含钢产品的丢弃或收集和回收活动。因此，某一年的废钢可利用量估算值与该年实际回收的废钢量之间可能存在很大差异。尽管如此，我们相信，我们的废钢供应量估算应能合理反映废钢供应量的预期变化，尤其是中期变化。