鋼鐵行業(yè)固體廢物資源化利用碳減排研究

摘要：鋼鐵行業(yè)固體廢物資源化利用具有巨大的節(jié)能減排潛力。文章基于中國鋼鐵行業(yè)典型高爐一轉爐長流程，設計主要固體廢物的資源化利用途徑，建立碳減排貢獻計算方法，對不同固體廢物資源化途徑的碳減排進行定量化測算。結果表明：設計案例的長流程CO2排放量為1 860. 78 kg/噸鋼材，固體廢物資源化利用帶來的總CO2減排量達227.24 kg/噸鋼材，占長流程CO2排放總量的12.2％。CO2減排潛力與固體廢物利用量、利用方式以及固碳能力有關，鋼鐵行業(yè)應加大和推廣固體廢物資源化利用高效益技術的開發(fā)，企業(yè)間的合作以及替代燃料的使用。

關鍵詞：鋼鐵行業(yè)；固體廢物；資源化；CO2減排

中圖分類號：X22 文獻標志碼：A

前言

中國鋼鐵工業(yè)規(guī)模巨大，據相關數據顯示，2021年中國鋼鐵產量10.33億噸，位列全球第一，并且占比達到全球產量的52.9％。鋼鐵行業(yè)作為高耗能、高排放行業(yè)，能源消耗約占全國能源消耗總量的11％，碳排放量約占全國碳排放總量的15％，是中國制造業(yè)行業(yè)中名副其實的碳排放量大戶。鋼鐵行業(yè)每年產生大量固體廢物，一般全流程鋼鐵企業(yè)生產1噸鋼產生固體廢物約0.6噸，據此估算年總產量達6億噸以上，其中大部分固體廢物中含有豐富的鐵、硅、鋁等有價元素，可在鋼鐵行業(yè)內部或跨行業(yè)實現資源化利用。固體廢物的資源化利用通過節(jié)約物質或能源能實現CO2減排，而且還能有效減少環(huán)境污染和緩解中國資源短缺的問題，逐漸引起眾多研究者的關注。

然而，目前中國鋼鐵行業(yè)尚未形成統(tǒng)一的核算方法和清晰的核算邊界，在2015年國家發(fā)展改革委組織編制的《中國鋼鐵生產企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行）》中僅規(guī)定了固碳產品隱含的CO2減排量，而對于固體廢物綜合利用的減排放核算方法未作規(guī)定。因此，文章基于鋼鐵行業(yè)典型高爐－轉爐流程，建立碳減排貢獻計算方法，定量化測算固體廢物不同路徑資源化利用減排效應，分析碳減排的主要影響因素，為指導鋼鐵工業(yè)碳減排提供科學支撐。

1研究方法

1.1案例設計

中國鋼鐵企業(yè)的主導生產流程為高爐－轉爐長流程，2020年轉爐鋼產量占全國粗鋼產量的91.01％。高爐－轉爐長流程產生的固體廢物主要包括各生產工序生產過程中產生的塵泥、渣等，目前較為成熟度和普及度較高的資源化利用技術途徑主要包括在鋼鐵生產流程內部工序循環(huán)再利用以及作為建材行業(yè)的原材料進行再利用。

此研究通過文獻調研和現場調研中國鋼鐵長流程企業(yè)固體廢物資源化利用的實際情況，設計了如圖1所示案例。其中長流程以鐵礦石為主原料，包括焦化、燒結、球團、高爐煉鐵、轉爐煉鋼、精煉、軋鋼等生產工序。同時設計了如表1所示的鋼鐵行業(yè)主要固體廢物的資源化利用途徑。資源化利用途徑主要有三種：其中S-1、S-5、S-7和S-8是固體廢物并人其他工序進行資源化利用；S-2和S-3是固體廢物返回產生工序進行資源化利用；S-4和S-6是固體廢物跨企業(yè)資源化利用。