圖4還表明，廢鋼增長(zhǎng)的大部分將是廢棄廢鋼（來(lái)自建筑和土木工程），其平均銅含量為0.3wt.%或更高。

圖5顯示了EAF中各種金屬爐料的殘留元素水平，以及各種鋼鐵產(chǎn)品對(duì)其含量的限制要求。很明顯，未來(lái)可用的大多數(shù)廢棄廢鋼將只適合于生產(chǎn)一些結(jié)構(gòu)鋼、螺紋鋼和小型型鋼，并且只有在使用OBM將熔融鋼液中的殘留元素降低到可接受的水平時(shí)，才能用于生產(chǎn)殘留元素要求較低的鋼鐵產(chǎn)品。

為了生產(chǎn)薄板、管坯鋼和許多特殊鋼棒材（SBQ），有必要通過(guò)添加OBMs來(lái)稀釋廢棄廢鋼中的殘留元素含量，OBMs由鐵礦石制成，殘留的金屬雜質(zhì)最少。在發(fā)現(xiàn)一種有效且經(jīng)濟(jì)可行的方法來(lái)去除廢鋼中殘留元素之前，解決方案就是用OBMs來(lái)稀釋。很明顯，作為一個(gè)行業(yè)，人們必須根據(jù)廢鋼的物理和化學(xué)特性來(lái)更好地分離廢鋼。不管怎么說(shuō)，為了實(shí)現(xiàn)鋼鐵的循環(huán)經(jīng)濟(jì)，顯然OBMs是必需的。如果在金屬爐料結(jié)構(gòu)中沒(méi)有OBMs，那將有很大一部分廢鋼無(wú)法被回收利用，最終將被運(yùn)往垃圾填埋場(chǎng)。

更好的產(chǎn)品（如汽車(chē)和電器）設(shè)計(jì)，必須考慮產(chǎn)品在使用壽命結(jié)束后要易于拆卸，以便更容易去除游離銅和其他殘留元素，從而不會(huì)導(dǎo)致廢鋼降級(jí)。例如，汽車(chē)車(chē)身鋼中的銅含量可能是0.10wt.%-0.12wt.%，但目前大多數(shù)汽車(chē)粉碎料廢鋼中的銅含量為0.15wt.%-0.35wt.%，這些額外的銅是 “游離”銅，為了保持汽車(chē)廢鋼的價(jià)值，需要去除這些銅。這種游離銅具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可以回收利用?，F(xiàn)在已經(jīng)有方法可以去除至少一部分游離銅，但在鋼鐵制造商認(rèn)識(shí)到廢鋼中銅含量的增加會(huì)引起冶煉成本不同程度的增加之前，大多數(shù)鋼鐵制造商不會(huì)支付額外的成本來(lái)進(jìn)行這種額外的分離。然而，現(xiàn)在一些鋼鐵廠(chǎng)正在廢鋼料場(chǎng)進(jìn)行這種額外的分離處理。在某些情況下，設(shè)備資本支出的回收期不到3個(gè)月。

更大的問(wèn)題是，在給定的廢鋼等級(jí)中，殘留元素含量水平可能相差很大。例如，從歷史上看，切碎廢鋼來(lái)自切碎的汽車(chē)和白色家電用鋼，銅含量從0.15wt.%-0.20wt.%不等。最近，一些地區(qū)的切碎廢鋼的銅含量為0.35wt.％，在極端情況下銅含量高達(dá)0.52wt.％。很明顯，現(xiàn)在的廢鋼破碎機(jī)能夠?qū)⑺衼?lái)的物件進(jìn)行切碎，與廢鋼的來(lái)源幾乎沒(méi)有關(guān)系。即使是許多鋼鐵市場(chǎng)情報(bào)機(jī)構(gòu)報(bào)告的廢鋼價(jià)格指數(shù)，其效用也有所降低，因?yàn)楦鞣N廢鋼等級(jí)的高度可變性在它們的報(bào)告中沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)。 

如果廢棄廢鋼的平均銅含量為0.30wt.%，那么要生產(chǎn)最大銅含量為0.08wt.%的扁平材產(chǎn)品，金屬爐料中將需要包含大約三份OBM和一份廢棄廢鋼。即使是生產(chǎn)最大銅含量為0.15wt.%的管坯鋼，也需要用一份OBM和一份廢棄廢鋼的金屬爐料配比來(lái)生產(chǎn)。這些例子說(shuō)明OBMs對(duì)未來(lái)EAF煉鋼的作用是多么重要。

隨著回收利用廢鋼中平均銅含量的增加，需要越來(lái)越多的OBMs稀釋廢鋼中的殘留元素，以生產(chǎn)某些鋼鐵產(chǎn)品。目前，北美地區(qū)所有回收的廢鋼平均銅含量約為0.25wt.%-0.3wt.%，即使在這個(gè)水平上，也可以看出，為了生產(chǎn)最大銅含量為0.08wt.%的產(chǎn)品，需要混合大約70%的OBM以達(dá)到這一目標(biāo)規(guī)格要求。

表1顯示了基于廢鋼中平均銅含量和目標(biāo)產(chǎn)品銅含量的要求，爐料結(jié)構(gòu)中必需的OBM含量。表中的黃色區(qū)域描述了北美地區(qū)廢棄廢鋼中銅含量的現(xiàn)狀，預(yù)計(jì)到2050年左右，廢棄廢鋼中的平均銅含量可能達(dá)到0.50wt.%，這種情況由表中的紅色區(qū)域描述。

由此表可知，根據(jù)廢鋼來(lái)源和殘留元素含量來(lái)分離廢鋼的重要性變得清晰起來(lái)。目前這在經(jīng)濟(jì)上可能還是不可行的。廢鋼通過(guò)較小的經(jīng)銷(xiāo)商轉(zhuǎn)移到較大的廢鋼處理商，這些經(jīng)銷(xiāo)商將來(lái)自許多來(lái)源的廢鋼合并在一起。除非有激勵(lì)措施，否則這些較小的經(jīng)銷(xiāo)商不會(huì)傾向于根據(jù)廢鋼來(lái)源將廢鋼分離。

另一個(gè)障礙是有許多不同的廢鋼來(lái)源，而來(lái)源的龐大數(shù)量可能會(huì)使按來(lái)源進(jìn)行跟蹤難以管理，即使這是人們想做的事情。在短期內(nèi)，根據(jù)銅含量進(jìn)行分類(lèi)似乎是最可行的選擇。鑒于殘留銅含量低于0.20wt.%的廢鋼供應(yīng)已經(jīng)很有限，關(guān)鍵是這種材料不能與含銅量更高的廢鋼混在一起而受到污染。將廢鋼直接加工成殘留元素含量與廢鋼相似的產(chǎn)品的必要性也很明顯。隨著優(yōu)質(zhì)廢鋼供應(yīng)的減少，這變得越來(lái)越必要。

可以看出，未來(lái)如果廢鋼的殘留元素水平繼續(xù)攀升，那么在爐料結(jié)構(gòu)中需要相當(dāng)一部分OBMs。即使某些傳統(tǒng)上從來(lái)不需要OBMs作為廢鋼爐料的一部分長(zhǎng)材產(chǎn)品，在未來(lái)也確實(shí)會(huì)需要OBMs。

幾年前，國(guó)際鐵金屬協(xié)會(huì)（IIMA）委托進(jìn)行了一項(xiàng)研究，以得出廢鋼中單位銅含量的內(nèi)在價(jià)值（成本）。這項(xiàng)研究利用了來(lái)自美國(guó)的不同等級(jí)廢鋼的10年市場(chǎng)定價(jià)。時(shí)間范圍涵蓋了廢鋼價(jià)格非常高的時(shí)期和市場(chǎng)價(jià)格較低的時(shí)期。從這些數(shù)據(jù)中得出廢鋼中銅的含量因制造產(chǎn)品的類(lèi)型（長(zhǎng)材與扁平材）的不同而不同，這并不奇怪?？傮w來(lái)說(shuō)，10年期間單位銅含量的成本增加值為1美元到3美元不等。無(wú)論如何，有證據(jù)表明，成本可能與廢鋼中的銅含量和其他殘留元素含量相關(guān)，而且在未來(lái)，這一成本可能成為廢鋼采購(gòu)決策過(guò)程的一部分，事實(shí)上，一些鋼鐵制造商已經(jīng)根據(jù)廢鋼中的銅含量實(shí)施了罰款。鋼鐵制造商應(yīng)該愿意以較高的價(jià)格來(lái)購(gòu)買(mǎi)較低殘留元素廢鋼，并且預(yù)期殘留元素較高的廢鋼價(jià)格會(huì)更低。

限制廢鋼殘留元素含量上升影響的一個(gè)重要內(nèi)容是現(xiàn)在就開(kāi)始采取行動(dòng)。首先，經(jīng)濟(jì)激勵(lì)措施最有可能引起行業(yè)的注意：越早建立一個(gè)基準(zhǔn)系統(tǒng)，對(duì)低殘留元素廢鋼給予溢價(jià)，并激勵(lì)鋼鐵終端用戶(hù)和廢鋼處理商采取必要的行動(dòng)，承認(rèn)和保留低殘留元素廢鋼的價(jià)值，就越有可能防止廢鋼積蓄質(zhì)量的加速退化。

追蹤每一種廢鋼商品類(lèi)型，并將定價(jià)與基于使用價(jià)值（VIU）的銅含量基線(xiàn)以及基于偏離基線(xiàn)的一組溢價(jià)或處罰聯(lián)系起來(lái)的系統(tǒng)，似乎是解決這一問(wèn)題的一個(gè)可管理的、公平的辦法。

對(duì)這一問(wèn)題采取一種可管理的、公平的解決辦法，即跟蹤每一種廢鋼商品類(lèi)型，并根據(jù)使用價(jià)值將廢鋼定價(jià)與基準(zhǔn)銅含量聯(lián)系起來(lái)，根據(jù)偏離基準(zhǔn)的情況制定一套廢鋼的溢價(jià)或罰款制度。

氫基DRI 

一些鋼鐵制造商正在評(píng)估采購(gòu)用氫氣生產(chǎn)的DRI的可能性，如果100%使用氫氣，產(chǎn)品將不含碳，如果在DR模塊的冷卻部分使用一些天然氣，可以生產(chǎn)出含碳量高達(dá)約1%的產(chǎn)品。

基于氫氣的DRI方案給EAF的運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了一些有趣的挑戰(zhàn)，在碳含量為零的情況下，需要在EAF中提供一些其他的還原劑來(lái)源，以還原DRI中以FeO形式存在的鐵元素。分析表明，隨著球團(tuán)中總鐵的增加，對(duì)于給定的DRI金屬化率，球團(tuán)中剩余的FeO更多。這有點(diǎn)違反直覺(jué)，但最終，這種影響被總鐵含量高的DRI用于每噸鋼生產(chǎn)中需求更少的原料所抵消。然而，如果目標(biāo)是減少在電爐中進(jìn)行的鐵回收工作，最好的選擇是生產(chǎn)高金屬化率的DRI，而不是高總鐵本身。

EAF面臨的其他挑戰(zhàn)：

1） 零碳DRI可能需要更高的鋼液溫度，以便以與含碳DRI相同的速度熔化。相反，與含碳DRI相比，零碳DRI的進(jìn)料速率可能需要降低。

2） 一些研究指出，DRI顆粒中的C和FeO的反應(yīng)有助于加速顆粒在爐渣中的分解，導(dǎo)致更快的溶解速率。如果這一點(diǎn)得到證實(shí)，氫基DRI的進(jìn)料率可能會(huì)受影響。

3）含碳的DRI往往會(huì)自然地導(dǎo)致?tīng)t渣發(fā)泡，這個(gè)過(guò)程對(duì)能源效率和電爐中噴入材料的回收都非常有利。氫基DRI不會(huì)提供這種礦渣發(fā)泡的好處，這可能對(duì)EAF的效率產(chǎn)生負(fù)面影響。

隨著行業(yè)參與者在未來(lái)幾年進(jìn)行各種試點(diǎn)試驗(yàn)，零碳DRI對(duì)EAF操作影響的理解將繼續(xù)深入。

一些研究工作表明，氫基DRI傾向于產(chǎn)出一種具有更細(xì)的孔隙結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，比傳統(tǒng)的天然氣基DRI更具活性（自燃）。如果是這樣的話(huà)，氫基DRI的儲(chǔ)存可能會(huì)帶來(lái)一些額外的挑戰(zhàn)。

與增加DRI產(chǎn)量有關(guān)的一個(gè)重要問(wèn)題是DR級(jí)顆粒的可用性。一些企業(yè)已經(jīng)進(jìn)行了試驗(yàn)，用高達(dá)25%的BF級(jí)球團(tuán)代替DR級(jí)球團(tuán)，這導(dǎo)致了由于較高的脈石含量和相關(guān)鐵損的增加，能源消耗的增加和生產(chǎn)力的下降。此外，較高的脈石含量增加了對(duì)助熔劑的需求，以抵消酸性脈石成分，生產(chǎn)這些熔劑的碳足跡會(huì)影響到煉鋼的凈碳足跡。

另一個(gè)問(wèn)題是，低等級(jí)的球團(tuán)可能含有更高的磷含量。這是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，因?yàn)榻饘僭现械牧缀枯^高，可能需要在較高的爐渣堿度下進(jìn)行電弧爐操作，以達(dá)到鋼中可接受的磷含量。在較高的爐渣堿度下操作只會(huì)加劇爐渣量的問(wèn)題，甚至造成更大的鐵損失和更多的熔劑需求。

目前，還不清楚生鐵在未來(lái)的EAF煉鋼過(guò)程中會(huì)扮演什么角色。通常情況下，生鐵含有4.5%C。如果這些碳在電爐中全部被去除，那么對(duì)于使用生鐵作為50%的金屬爐料的操作，對(duì)二氧化碳排放的貢獻(xiàn)將是82.5kg/t鋼液。同時(shí)，顯然需要OBMs來(lái)稀釋回收廢鋼中的殘留元素，而且殘留元素含量正在上升，導(dǎo)致對(duì)OBMs的需求更多。在短期內(nèi)，基于氫氣的DRI不是答案，因?yàn)镈R級(jí)球團(tuán)嚴(yán)重短缺，無(wú)法滿(mǎn)足國(guó)際能源署（IEA）預(yù)計(jì)的需求（在其可持續(xù)發(fā)展方案下，IEA預(yù)計(jì)到2050年DRI產(chǎn)量需要超過(guò)400Mt/a）。

高爐煉鐵是一種高效的工藝，其產(chǎn)品中的金屬氧化物被去除，因此不會(huì)對(duì)EAF工藝產(chǎn)生負(fù)面影響。目前，生鐵是EAF操作中大多數(shù)希望稀釋廢鋼殘留元素含量的首選材料。 

此外，正在開(kāi)發(fā)高爐中利用氫氣，并實(shí)施使用生物質(zhì)來(lái)替代碳。在日本，廢塑料已被噴入高爐以減少煉鐵的碳足跡。毫無(wú)疑問(wèn)，從現(xiàn)在到2050年，高爐煉鐵將繼續(xù)發(fā)展，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，生鐵將繼續(xù)發(fā)揮關(guān)鍵作用，實(shí)現(xiàn)廢鋼循環(huán)利用。

很明顯，如果在電爐中化學(xué)能源的使用降到最低，在電爐中利用OBM的動(dòng)力就會(huì)變成純粹的“清潔”鐵元素的來(lái)源，而不一定是碳的來(lái)源。已經(jīng)提出了一些混合工藝，其中低等級(jí)球團(tuán)在DR工藝中被還原，然后被冶煉以生產(chǎn)生鐵。因此，有些人可能會(huì)調(diào)查碳含量較低的生鐵在未來(lái)是否可行，其他研究正在尋找回收/提供干凈的鐵元素作為EAF的原料。

廢鋼的碳含量通常在0.04wt.%-0.80wt.%之間，平均為0.2wt.%-0.35wt.%。因此，鋼鐵方面的循環(huán)經(jīng)濟(jì)預(yù)先假定碳不能完全從電爐中消除。因此，3.6-6.4kg/t鋼液的二氧化碳排放將繼續(xù)發(fā)生。

廢鋼和鋼鐵的循環(huán)經(jīng)濟(jì)：關(guān)鍵要點(diǎn)

因此，人們現(xiàn)在應(yīng)該做什么來(lái)確保廢鋼回收的循環(huán)性，并為鋼鐵行業(yè)提供可持續(xù)性？以下是幾個(gè)關(guān)鍵啟示：

1）對(duì)廢鋼成本強(qiáng)調(diào)得太多了——對(duì)廢鋼價(jià)值強(qiáng)調(diào)得不夠，需要對(duì)廢鋼VIU有更全面的了解，以證明與廢鋼效用有關(guān)更適當(dāng)?shù)膹U鋼定價(jià)。

2） 需要更好地定義和跟蹤廢鋼特性，這些可以用來(lái)更好地理解VIU，并推動(dòng)有利于根據(jù)這些參數(shù)更好地分離廢鋼的行為。

3）煉鋼廠(chǎng)家還必須與廢鋼加工廠(chǎng)家更緊密地合作，以隔離低殘留元素含量、高價(jià)值的廢鋼，并減少低等級(jí)材料與 “清潔”廢鋼的混雜。這可能意味著各種廢鋼的定價(jià)結(jié)構(gòu)將顯示出與殘留元素含量有關(guān)的更大分離，基本上，鋼鐵制造商將不得不支付更多的錢(qián)來(lái)維持更清潔廢鋼等級(jí)的供應(yīng)，不過(guò)，與此同時(shí)，需要有經(jīng)濟(jì)上的激勵(lì)措施，讓廢鋼加工者更好地去除游離銅，讓汽車(chē)制造商在設(shè)計(jì)車(chē)輛時(shí)更容易去除游離銅。

4）必須改進(jìn)和普遍應(yīng)用能夠經(jīng)濟(jì)地減少?gòu)U鋼中游離銅的技術(shù)，以減緩廢鋼中殘留銅（和其他有害的）含量的上升。

5）廢鋼和廢渣模型可以非常有效地跟蹤廢鋼質(zhì)量，需要應(yīng)用這些模型來(lái)更好地了解廢鋼特性。

6）鋼廠(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)的廢鋼處理是一種非常有效的去污方法，這將改善運(yùn)營(yíng)成本，提高金屬收得率，減少熔劑和能源消耗，并減少EAF煉鋼的碳足跡。

7）需要更好地跟蹤廢鋼中的C、Si和Al水平，以了解其對(duì)酸性渣成分的影響、FeO生成的起點(diǎn)以及爐渣發(fā)泡的起點(diǎn)（即這些過(guò)程在EAF中的時(shí)間順序）。

8） 在許多成熟的經(jīng)濟(jì)體中，隨著制造商效率的提高和廢鋼數(shù)量的減少，“優(yōu)質(zhì)”廢鋼的供應(yīng)正在減少。此外，隨著鋼鐵技術(shù)的發(fā)展（如先進(jìn)的高強(qiáng)度鋼），汽車(chē)中使用的鋼材數(shù)量也在減少。

9） 原材料市場(chǎng)是非常動(dòng)態(tài)的，所以解決方案不會(huì)是“一刀切”的。以開(kāi)放的心態(tài)對(duì)待各種選擇，并定位正確的工具，以便在條件變化時(shí)迅速調(diào)整原料戰(zhàn)略。