原料
充分利用废钢减少CO2排放
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。
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。
在高炉流程炼钢工艺中,碱性氧气转炉(将富碳生铁精炼成粗钢)的每批炉料通常可加多达30%的废钢。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。在电弧炉炼钢工艺中,甚至全部使用废钢来生产新钢材。
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。钢制品的平均使用寿命既有短短几周的钢制包装,也有长达百年的钢制建筑和基础设施。
钢制品的平均寿命为40年。这意味着钢材从生产到回收有很大的延迟。钢材需求的持续增长意味着本世纪内,不太可能实现钢铁行业向完全基于废钢的生产方式的转型。
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。
世界钢铁协会预计,全球折旧废钢的供应量将在2030年达到约6亿吨,在2050年达到约9亿吨。未来30年,作为主要的炼钢原料之一,废钢增幅将超过5亿吨。
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。
铁矿石和炼焦煤
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。
排名 | 前十大铁矿石生产国 | 2022 | ||
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1 | 澳大利亚 | 944,052 | ||
2 | 巴西 | 420,000 | ||
3 | 中国 | 252,600 | ||
4 | 印度 | 247,839 | ||
5 | 俄罗斯 | 103,440 | ||
6 | 加拿大 | 68,974 | ||
7 | 南非 | 66,300 | ||
8 | 伊朗 | 57,546 | ||
9 | 美国 | 46,000 | ||
10 | 乌克兰 | 38,170 |
排名 | 全球十大铁矿石出口国 | 2022 | ||
---|---|---|---|---|
1 | 澳大利亚 | 887,984 | ||
2 | 巴西 | 346,181 | ||
3 | 南非 | 58,314 | ||
4 | 加拿大 | 53,744 | ||
5 | 乌克兰 | 23,994 | ||
6 | 瑞典 | 23,740 | ||
7 | 中国 | 22,316 | ||
8 | 马来西亚 | 21,363 | ||
9 | 荷兰 | 18,367 | ||
10 | 智利 | 16,191 |
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
有效利用自然资源对可持续发展至关重要
钢铁业利用先进技术和工艺提高产量收得率、降低能耗、有效利用共生产品。
全球平均每生产一吨粗钢消耗20吉焦能源,自1960年起,最高效的钢铁公司已实现每吨钢降低能耗60%。
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。
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