原料

钢铁生产所需的主要原料包括铁矿石、煤炭、石灰石和回收的废钢。

两大主要钢铁生产工艺及其相关材料有：

工艺1：长流程生产工艺以高炉和碱性氧气转炉为主，它们所用的原料包括铁矿石、煤炭、石灰石和回收的废钢。该工艺生产一吨粗钢平均使用1.37吨铁矿石、0.78吨煤、0.27吨石灰石以及0.125吨废钢。

工艺2：电弧炉生产工艺主要使用回收的废钢、直接还原铁或铁水和电。电弧炉工艺平均生产一吨粗钢平均使用0.586吨废钢、0.15吨煤以及88千克石灰石和2.3吉焦电。

全球钢铁产量的70%通过高炉/转炉工艺生产。全球钢铁产量的30%通过电炉工艺生产。

铁矿石和炼焦煤通常用于高炉炼铁。用于炼铁之前，须将炼焦煤生产成焦炭（主要成分是碳单质），才能用作高炉的原料和还原剂。

通常情况下，高炉冶炼一吨生铁需要1.6吨铁矿石和450千克焦炭，焦炭也可用通过向高炉喷吹煤方式取代。

铁矿石

铁是地球表面常见的矿物质。大部分铁矿石产于澳大利亚和巴西露天矿山，通过铁路运输到专属港口，从那里销往亚洲和欧洲各钢厂。

钢是一种以铁为主且碳含量小于2%的合金材料。因此，铁矿石是钢铁生产的主要原料，而钢铁又是工业发展的基石。开采的铁矿石有98%用来制造钢铁。

铁是最为丰富的金属元素之一。含铁的氧化物或者矿石占地壳的5%。计入其他天然杂质后，高品位矿石的平均铁含量为60%到65%。

目前有50多个国家开采铁矿石。多数铁矿石是在巴西、澳大利亚、中国、印度、美国和俄罗斯开采的。澳大利亚和巴西共同主导世界铁矿石出口市场，各自约占总出口量的1/3份额。

全世界的铁矿石资源估计超过8000亿吨原矿，其中含铁量超过2300亿吨。

单位：千吨

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铁矿石生产和出口数据来源：《钢铁统计年鉴》，世界钢铁协会，订阅

煤和焦炭

炼焦煤是钢铁生产的主要原料。铁在地壳中只以铁氧化物的形式存在，因此矿石必须通过碳来进行提炼或还原。该种碳主要通过炼焦煤提取。焦炭是铁矿石的主要还原剂，由碳化焦煤(即在无氧状态下进行高温加热)炼制而成。焦炭将铁矿石还原为饱和碳的液态铁，即铁水。

全球的钢铁生产消耗约10亿吨煤，约占全球煤炭消费的15%。

几乎全球各个国家都有煤炭资源，其中80多个国家有可开采的煤炭资源。虽然最大储量在美国、俄罗斯、中国和印度，由超过70个国家正在积极开采煤矿。

中国是迄今为止世界上最大的焦煤生产国。

澳大利亚的冶金煤出口占据主导地位，约占全球冶金煤出口总量3.1亿吨的2亿吨左右。

向高炉喷入磨细的煤粉可节省约30%的煤，这种技术称为“煤粉喷吹技术”。钢铁生产过程中1吨喷吹煤可替代1.4吨的炼焦煤。与发电用的动力煤比较而言，用于高炉的喷吹煤有更为严格的质量要求。

回收钢材（废钢）

废钢作为一个专有名词，是指已经达到使用寿命的钢材（也称为“消费后废钢”）或在钢铁产品制造过程中产生的边角料（也称为“消费前废钢”）。

虽然“废钢”一词可能会让人感觉这是一种废品，但它实际上是每道工序中最有价值的原材料。钢由于其固有的磁性，很容易分离和回收，这使得它成为世界上回收利用率最高的材料。

当一种产品的生命周期结束，钢铁的100%可回收性确保了在其生产中的投入不会丧失，并且能够无限重复使用。在废钢使用寿命结束时将其熔化，可以生产新的钢材，同时调整新品的化学成分和形状。所有钢铁生产过程都使用到废钢，每座钢厂也是一座再循环工厂。

最大限度地利用废钢有助于减少二氧化碳排放

钢铁生产每年消耗约6.5亿吨废钢（相比之下，粗钢总产量约为每年19亿吨），长流程喝短流程使用的废钢总量基本相当。这样每年可避免约9.75亿吨二氧化碳排放，并大幅减少了其他自然资源的使用，如铁矿石、煤炭和石灰石。

理论上，所有新钢材都可以用回收的钢材生产。然而，由于废钢短缺，目前这种做法并不可行。这是因为鉴于钢材的强度和耐久性，钢材的使用寿命很长。

钢铁需求的增长速度要快于“在役钢材池”释放废钢的速度。目前收集的所有废钢都得到回收利用。因此，废钢供应量的增幅有限，预计未来废钢供应量的增加将主要来自消费后废钢。

钢铁是少数磁性金属之一，它易于从废物堆中分离出来。

按行业分，建筑业的钢铁回收率约为85%，汽车业约为90%（在美国接近100%），机械制造业约为90%，电气和家电业约为50%。

回收钢材（废钢）可从钢铁厂和铸造厂的过剩材料（厂内废料）或下游生产流程（工业废钢）以及废弃物品（废旧钢铁）中收集。

厂内废料和工业废钢的获取量与当前国内钢铁生产水平密切相关，而废旧钢铁的获取量则与过去的钢铁生产水平、平均产品寿命和回收方式的效率紧密相连。

回收钢材是所有炼钢工艺所需要的重要材料来源。废钢起到冷却剂的作用，能够吸收放热脱碳过程中产生的多余热量。在某些情况下，废钢作为铁元素的来源，被直接添加到高炉，从而减少温室气体的排放量。

电弧炉可使用100%废钢进行生产，而碱性氧气转炉则最多可使用30%的废钢。

钢铁回收在能源和原料节约方面成效显著：每吨废钢制成新钢材可以至少节约1.4吨铁矿石，0.74吨煤，和0.12吨石灰石。

工艺能够去除废钢中可能存在的大部分杂质。因此，所谓废钢转向更低质量产品的“下行循环”，对钢铁行业而言并不是问题，这一点有别于玻璃行业和铝行业。

然而，炼钢过程中无法去除部分元素，尤其是铜。铜含量升高会导致钢材的延展性变差，并造成表面缺陷。目前通过分类和稀释相结合的方式，谨慎管理铜含量。为确保所有钢种都能通过电弧炉工艺生产，改进废钢分类和完善分离技术以减少污染具有重要意义。

钢铁材料市场

按产量、消耗量和运输量计算，钢铁生产原料是世界上最主要大宗商品之一。例如，铁矿石的产量约为23亿吨，出口量约为16亿吨，按产量计算，是第三大的大宗商品，仅次于原油和煤炭，以及交易量第二大的大宗商品，仅次于原油。

废钢，全球回收量超8亿吨，是世界上回收率最大的大宗商品。

说明：

• 废钢消费量：全球废钢消费量估算数据主要基于对粗钢产量的预测，包括不同工艺路线在粗钢产量中的占比以及原材料配比。这里统计的数据主要来自各国钢铁协会和海关发布的相关数据。因此，相比世界钢铁协会发布的其他统计数据（粗钢产量和铁矿石消费量），这项数据具有更高的的不确定性和误差。
• 废钢供应量（到达使用寿命的钢材供应量，也称为折旧废钢供应量）：这些数据是我们的模型基于含钢产制品或建筑、汽车等结构型产品的寿命估算出来的。根据产品寿命建模的工作涉及大量的数据处理和假设，需要提供产品的平均含钢量、平均使用寿命和回收率等信息。我们采用的计算方法没有考虑某些政策，如汽车报废计划和废品价格，对丢弃含钢商品或收集和回收活动带来的潜在影响。因此，某一年的废钢供应量估算数据与该年回收的实际废钢量之间可能存在很大差异。但是，我们相信我们统计的废钢供应量数据合理地反映了废钢供应随时间变化而发生的变化，特别是从中期来看。