物尽其用不言废

二、物尽其用不言废

（一）废钢回炉：再铸辉煌

钢铁业是耗材大户，又是循环利用物料的典范。2010年，世界铁矿石的消耗达到22.4亿吨。以如此大的规模向大自然取材，实属可怕。但让人放心的是，钢铁还有可喜的另一面：废旧了还能回到炉膛，重放青春的异彩，再铸时代的强梁。废钢回炉，不仅节省矿石、减少海运，最重要的是可以大大降低能耗。吨钢能耗90%集中在炼铁工序及之前的烧结和焦化工序。转炉炼钢工序实际上是不耗能的。进入转炉的铁水温度在1250℃以上，适当加入的废钢可以用做冷却剂，无须额外的能量输入，因而其炼铁及之前工序90%的能量都可节省。即便用电炉冶炼废钢，普通钢能耗不大于95千克标准煤/吨钢，特殊钢能耗不大于130千克标准煤/吨钢，较之从矿石炼铁起步的长流程节能可谓多也。可见，最大限度地开发利用废钢铁资源，不仅能有效缓解铁矿石的资源危机，而且特别有利于推进绿色钢铁的发展进程。随着钢铁的历史累积越来越深厚，折旧废钢资源越来越丰富，电炉炼钢将会逐步改变转炉炼钢的主流格局，废钢炉料终将逐步替代铁矿石的主导地位。一个废钢支撑的生态钢铁世界将回炉浴火而生。

废钢可分为三类：来自钢铁企业内部的自产废钢；来自机械制造加工行业的加工废钢；来自社会和各产业部门的折旧废钢。自产废钢来得快去得快，循环周期不过几天、几个星期，短的甚至几个小时就重返生产流程。加工废钢来去也从容，短则流连几个月，长则盘桓一两年。只有折旧废钢是长期废钢。成品合格的钢铁制品，不担纲几十年，也得挺拔十几年。总体而言，钢铁制品的平均使用寿命为20年（美国为19年）。2009年，全球钢厂（除中国外）共回收利用3.77亿吨废钢材，废钢使用比例达到58.26%，而中国的废钢单耗只有14.6%。大量使用废钢，回收使用铁素资源及其他合金，开发利用渣料和各种废弃物将极大地改变钢铁业的黑色饕餮形象。

历史上的钢铁王国——美国是今天的废钢大国。从1939年至2009年，美国产生的废钢量累计达到51.1亿吨，占其同期成品钢材的93.9%，同期粗钢产量的76.7%。美国平均每年产生的废钢高达7199万吨。其中，自产废钢约占25%；加工废钢约占15%；折旧废钢约占60%。在折旧废钢中，从报废车辆和建筑废钢约占70%。美国年报废汽车废钢1400多万吨。约占折旧废钢的35%。前苏联曾经也是钢铁巨无霸，废钢产量在20世纪80年代曾达到1亿吨（美国曾在1973年和1974年达到过1亿吨）。前苏联解体后，独联体中主要产钢国俄罗斯和乌克兰的钢产量锐减，但折旧废钢不减反增。日本也是钢铁大国，其废钢产量一直保持在4500万～4800万吨的水平。

中国的废钢产量与当前的钢铁产量和消费极不相称。主要是折旧废钢的比例太小。一般而言，折旧废钢与20年前的钢铁消费量密切相关。20年前，中国的钢铁消费还处在6000万～7000万吨的低水平。而且，这些钢铁多半埋藏在比较“长寿”的建筑物里，比较短寿和移动回收性能较好（如车辆一类）的钢铁制品在中国还相对较少。至今，中国的废钢还很不“给力”。据统计，“十一五”期间，中国的废钢产生量共计4.6亿吨，其中社会产出3.17亿吨。钢厂实际利用废钢3.78亿吨，其中2010年消耗8670万吨废钢。由于废钢资源短缺，废钢单耗一路下降至138千克/吨钢。这个数字太低，相信今后会逐步改观。不过，由于众多产能落后的小厂消耗的废钢未在统计之列，实际废钢单耗可能会被低估20%以上。

中国吨钢消耗废钢量（2000—2010年）

中国的废钢事业已成其为再铸辉煌的行业。虽然废钢单耗走低，但废钢总量已赶上美国。钢铁企业全面回收生产废钢，物资回收企业大力回收社会废钢。据统计，全国各类回收企业有10万多家，2009年国内回收总量约1.4亿吨，其中废钢铁为主要成分。随着汽车保有量的猛增（7000万辆的存量，年报废汽车应该在300万辆以上），中国的报废汽车拆解业日益红火。中国的确是“拆哪”，拆旧城房屋，拆车、拆船，拆得不亦乐乎。中国拆船业已具相当规模，年拆解能力达到250万轻吨，居世界前列。不足的是，中国废钢铁回收供应体制还较分散和零乱，产业集中度不够高。废钢需要回炉再铸辉煌，废钢事业更需要重新打造。

铁石疯狂，废钢的身价自也不菲。不过可以预期，再过十几年，中国的折旧废钢就会以沉甸甸的脚步登上历史舞台，废钢的身价或许会有所贬抑。但大量废钢的投入使用，必将为绿色钢铁增添亮色。

（二）覆水回流：再漾碧波

钢铁是用水大户。2010年，中国重点大中型钢铁企业工业循环用水率达到97.2%；吨钢耗新水量下降到4.11立方米。如果全行业都达到重点大中型企业的节水标准，则中国钢铁工业耗新水总量为25.9亿立方米。钢铁用水基本上都是循环反复使用，所消耗的新水多是补充损耗和少量外排。若非循环使用，钢铁工业使用的吨钢水量将达到146.8立方米，总量高达925亿立方米。

中国属于贫水国家，人均淡水资源占有量低于世界平均水平。2010年，全国平均降水量682毫米，折合降水总量为64582亿立方米。全国水资源总量为28470亿立方米。全年总供水量5990亿立方米，其中，工业用水占23.5%。全年全国用水消耗总量3042亿立方米，其中，工业耗水占10.2%。钢铁工业耗水占全国工业耗水的9%，权重不可谓不大。

事实上，通过不断提高循环用水率，中国钢铁工业吨钢新水用量已经锐减。20世纪90年代冶金行业吨钢用水年均递减6.8%，吨钢耗新水年均递减17%。新建钢厂或车间均配套建设完善的循环水系统，独立循环系统可使循环用水率达到98%以上。吨钢排水量从1996年的31.7立方米下降为2000年的17.2立方米。外排废水中污染物总量下降幅度也较大。吨钢耗新水从1995年的45.1立方米降低到2005年的8.03立方米，进而下降到2010年4.11立方米的水平（重点大中型企业），已与国际先进用水水平差距不大了。

（三）废渣回收：再生价值

钢铁业固体废弃物数量最大的是两渣：炼铁的炉渣（水渣）和炼钢的炉渣（钢渣）。中国对渣料的开发已进入综合利用阶段。在钢渣分离的基础上，研制开发尾渣的深加工产品。一是进一步粉碎磁选后尾渣，选出其中的废钢铁微粒烧结回炉。二是将剩余的废弃物加工制成冶炼熔剂、矿棉、墙体材料、水泥添加剂等。三是将除尘灰、工业污泥、氧化铁皮泥处理加工制成球团矿回炉炼钢。现在中国所有的老钢渣山已被基本开采处理完毕，新渣即排即加工。中国的钢渣处理能力和处理技术在世界上居领先地位，正向着钢铁工业固体废弃物零排放的目标而努力。

（1）高炉水渣　高炉液态炉渣的温度一般为1450～1550℃，用水急剧冷却即化为细小的固体颗粒，故称为水渣。水渣中的4种主要成分CaO、MgO、SiO₂和Al₂O₃占总量的95%以上。除此之外，渣中还含有少量FeO、MnO和CaS及一些微量化合物，其碱度（CaO/SiO₂）一般为0.9～1.25。冶炼1吨生铁一般产生300～500千克炉渣。中国钢铁行业的平均渣量为350～400千克/吨铁，先进大企业的渣量在250～300千克/吨铁的水平。入炉铁矿石的品位越高，脉石含量就越少，相应加入的熔剂和燃料也越少，渣量就越小。中国的一些地方小高炉利用当地低品位资源炼铁，渣量会超过600千克/吨铁，而欧洲的一些高炉使用铁含量为65%左右的炉料，渣量可降到185～250千克/吨铁。

2010年，中国大中型钢铁企业共产生1.32亿吨高炉水渣，平均渣量为260千克/吨铁。大量的高炉水渣曾被废弃，而今被多方利用，利用率高达97.09%。主要用途是制造矿渣水泥，以及渣砖和隔热填料等。块渣可代替天然碎石作混凝土骨料、公路路基、铁路道枕、基础垫层等，还有少量可制作渣棉、膨球、铸石、微晶玻璃等。有的高炉渣还可用来改良土壤或用作肥料。

（2）转炉钢渣　造渣材料如石灰石、白云石、萤石、铁矿石、硅石等是钢渣的主要来源，其次为金属炉料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蚀的炉衬和补炉材料等。钢渣的产生率一般约为粗钢产量的10%～20%。中国主要钢铁厂的转炉钢渣基本上属硅酸二钙或硅酸三钙渣。碱度低时，常出现的矿物有橄榄石（CaO·RO·SiO₂）、蔷薇辉石（3CaO·RO·2SiO₂）、RO相。碱度高的钢渣含有硅酸二钙（2CaO·SiO₂）和硅酸三钙（3CaO·SiO₂）。

出炉的钢渣可以采用热泼法、盘泼法、水淬法、风淬法和粉化法等5种方法处理，但均不能处理到位。水淬法产品虽可供直接使用，但水淬率只有50%。钢渣要处理成为工程上直接能用的材料，还需深加工。国内外普遍采用机械破碎、磁选、筛分的处理工艺，包括自磨机处理工艺和干破碎处理工艺。

2010年，中国大中型钢铁企业共产生5368万吨转炉钢渣，平均渣量为99千克/吨钢，利用率为93.64%。钢渣在冶金生产中可代替石灰石或石灰做烧结熔剂、高炉熔剂、化铁炉熔剂和炼钢返回渣等。用作冶金原料时须注意防范磷的富集。含游离氧化钙低，含磷高而不适宜作冶炼熔剂的钢渣，可以考虑用作筑路、河道和水工建筑的建筑材料。用作建筑材料时须解决钢渣中fMgO、fCaO遇水膨胀而导致道路和建筑物开裂的问题。研究和实践证明，钢渣只有经过热闷处理，钢渣中的fMgO、fCaO才能消解，才能实施钢渣100%的资源化利用。该技术已列入中国钢铁工业可持续发展支撑技术之一。钢渣中含有CaO，可用来改良酸性土壤。钢渣可作磷肥，也可作硅钙肥。