1 前言

废旧钢铁制品在使用后进行报废回收的钢铁材料，钢铁生产进程期间所产生的不合格品，钢铁材料于应用时出现的加工下脚料等，这些的统称是废钢，废钢属于可再生绿色资源类别，同时还是钢铁工业里不能缺失的铁素资源，经由在钢铁行业使用废钢，杜绝了从矿石开采开始，历经选矿继而再到烧结以及炼铁等一系列有着高碳排放情况的环节，每使用一吨废钢能够变少1.5至1.6吨二氧化碳的排放，还能够减少能源消耗350kg标煤。因废钢具备降碳属性，故而废钢的利用，对于中国钢铁行业朝着绿色方向发展，以及“双碳”目标得以达成来讲，有着极具重大意义的战略性呀。

2 废钢的利用现状

废钢使用量呈逐年递增态势 ，当下用于转炉的废钢量约占七成左右 ，用于电炉的废钢约占三成左右 ；转炉的废钢比平均约为百分之十六左右 、电炉的废钢比平均约为百分之六十左右 ，均存在相当大的提升空间。因废钢供应匮乏 ，价格高昂 ，经济性欠佳 ，致使电炉配置加大比例的铁水。见下表。

2016年，涵盖了钢铁行业范畴内的废钢总消耗情况。而在2016年至2023年期间，存在着转炉消耗，以及电炉消耗的相关状况。

3 废钢用于长流程和短流程炼钢中的碳排放情况

为达成“双碳目標”相关事宜，对于加速绿色低碳发展这个过程，会积极去培育并发展绿色生产力，会积极应对气候变化这一状况，还会积极投身于全球气候治理事务之中。到 2025 年时，全国碳排放权交易市场会将钢铁排放行业纳入范围内。碳排放权交易市场会进一步促使企业进行低碳转型，会让钢企主动去减少碳排放，在钢铁冶炼里，转炉炼钢以及电炉炼钢必然会为获取拥有低碳属性的废钢资源不断争夺。

3.1 废钢用于转炉长流程和电炉短流程中的碳排放分析

1）转炉炼钢和电炉炼钢在不同废钢比条件下的碳排放计算

计算前提条件：

计算结果：

当前，转炉炼钢企业当中，都存有努力提升废钢比这一情况了，借助采取废钢预热这般的举措，加入补热剂的方式，于铁水运输环节之中采用保温措施以此提升铁水温度，优化转炉冶炼操控等系列办法，废钢比得以大幅提升了，依据报道先进企业废钢比已经达成50%的能力了，众多企业转炉废钢比此刻已达到40%上下了。当转炉废钢比提升到35%的时候，碳排放就等同于电炉45%的废钢比所产生的碳排放了。根据上表呈现的情况来看，其中废钢比已从不占比多的35%提升到了占比较多的45%，且转炉长流程工序的碳排放量，是从每单位产量产钢1116千克排放降低到了更加低的每单位产量就产钢0.933千克排放，也就是说，废钢比提升的幅度是到达了10%，而在钢前工序，涵盖从铁矿石开始到粗钢产出这一整个过程，其碳排放量降低的幅度大致为16%。

2）100kg废钢用于转炉和电炉中的CO2排放量计算

当下，废钢的供应量处于不足的状况，转炉跟电炉在对废钢展开争夺，就经济性以及供应量这两方面而言，没办法对电炉全废钢冶炼起到支撑作用，并且电炉的产能利用率也是相对较低的。以下是针对计算将废钢应用于转炉以及电炉之中的降碳效果的相关内容。

按照废钢熔化耗热进行计算，计算如下：

⑴ 计算条件

⑵ 计算过程：

①每kg废钢熔化耗热=废钢熔化热+熔化潜热

它等于，零点六五乘以，一千五百减去二十五的差，再加上二百七十，结果等于，一千二百二十八点七五千焦每千克。

②100kg废钢于转炉里熔化废钢预热，依据以焦粉当作补热剂，其耗用焦粉量是这样计算的废钢预热，每kg废钢熔化所耗热量除以（转炉的热效率乘以焦炭热值），即1228.75除以（0.75乘以28乘以1000），结果等于0.0585kg/kg。

用补热剂（焦粉）后吹氧量增加：焦粉量×22.4/12

=0.0585×22.4/12=0.1092m3/kg。

每100kg废钢在转炉中熔化时，其CO2排放量为：

那一百乘以零点零五八五再乘以三，加上，那一百乘以零点一零九二再乘以零点五三四六，等于，二十三点四千克二氧化碳。

③100kg的废钢，是在电炉里进行熔化的，要是按照用电方式来熔化， 那么所耗用电量是这样计算的：每kg废钢熔化所耗的热量，除以电炉的热效率与电的热值的乘积，即1228.75除以（0.70乘以3.6乘以1000），其结果等于0.0487kwh/kg。

每100kg废钢在电炉中熔化时，其CO2排放量为：

100×0.487×0.841=41kgCO2。

转炉的废钢比是百分之四十，其碳排放等同于电炉废钢比为百分之五十时的碳排放，一百千克废钢用于转炉时的碳排放比用于电炉时的碳排放低十七点六千克二氧化碳，所以，在废钢供应量不足的情况下，把废钢用于转炉具有更明显的减碳优势。

4 在未来不同的阶段合理利用废钢，发挥废钢减碳优势

钢铁行业发展背景正发生极大变化，正历经从增量至减量的转变，正走入减量提质发展阶段，废钢资源量步步递增，粗钢产量会渐渐减少。

4.1 2025年⁓2035年，废钢利用情况

到2035年时，粗钢产量为8亿吨，其中用于钢铁冶炼的废钢量约是3.96亿吨。转炉炼钢按照废钢比35%来考虑，转炉消耗的废钢是2.36亿吨。电炉消耗废钢1.6亿吨。由于钢铁企业碳排放被纳入碳交易，转炉工序会大幅提升废钢比，围绕废钢资源的争夺会越发激烈，废钢价格会变得更高，电炉采用全废钢冶炼时的经济性面临更为严峻的压力。

4.2 2036年之后，电炉炼钢产能快速增加

伴随粗钢产能逐年递减，废钢供应量逐年在增多，转炉钢产量快速下降，电炉钢产量迅速攀升，2036年往后电炉也会步入快速建设阶段，以满足充分运用废钢资源的需求，预测2025年至2050年粗钢产量、转炉钢产量、电炉钢产量情况如下图。

4.3 预测2025年⁓2050年钢铁行业CO2排放和电炉钢比

当钢产量需求呈现下降态势，同时废钢供应量出现增加情况时，鉴于废钢供应处于充足的形势状况下，废钢价格会跟着降低，废钢在钢铁行业的消费量会有所增加，尤其是在2035年之后电炉钢比会迅速增加，钢铁行业的CO2排放也会就此降低。

5 小结

那作为可循环利用的铁素资源而存在的废钢，要是提高其比例的话，能大幅度地降低CO2排放，还能够降低综合能耗，它具有比较高的经济方面效益，还有环保方面效益以及社会效益。

现阶段，废钢资源处于短缺状态，要充分借助废钢具备的降碳特性，来提升钢铁行业整体的废钢比例。转炉长流程与电炉短流程相较而言，在转炉中使用废钢时，CO2排放较低。在2035年之前，从经济性以及合理运用废钢以充分降碳的角度予以考量，需尽力提高转炉废钢比，还要提高电炉的利用率。所以，应当依据废钢资源量，合理规划电炉的建设与生产，只有电炉使用绿电时，碳排放才会低。

随着社会当中Fe元素不断积累起来，废钢循环的数量变得越来越大，电炉钢所占的比例一步一步地增加。预计到2050年的时候，电炉钢所占比例将会提升到大概65%，钢铁行业的CO2排放量将会下降到大致5亿吨，到那个时候电炉采用绿色电力进行冶炼，CO2排放将会进一步下降。

作者 | 魏新民 于国华