碳達峰
、tanzhongheshiyicishenkedechanyegeming
，gengshiyicijijutiaozhandekejigeming，jianggeiwoguojingjishehuixitongdailaiyingxiangshenyuandeshehuibiange。zuoweizhongguozhizaoyezhongtanpaifangliangzuigaodexingye，gangtiexingye2021年二氧化碳排放量為18.6億噸
，占全國的16%
，鋼鐵行業碳中和麵臨著巨大壓力。

　　在7月13日召開的第十五屆中國金屬循環應用國際研討會暨中國廢鋼鐵應用協會七屆三次會員大會上，中國工程院院士毛新平在做題為《再生鋼鐵原料的高質化利用》的報告時指出：“在‘雙碳’背bei景jing下xia，再zai生sheng鋼gang鐵tie原yuan料liao將jiang成cheng為wei我wo國guo鋼gang鐵tie工gong業ye生sheng產chan的de主zhu要yao原yuan料liao
，采cai用yong再zai生sheng鋼gang鐵tie原yuan料liao組zu織zhi生sheng產chan是shi實shi現xian鋼gang鐵tie工gong業ye碳tan中zhong和he的de重zhong要yao路lu徑jing。因yin此ci，其qi高gao質zhi化hua利li用yong勢shi在zai必bi行xing。”

　　未來已來，碳中和迫在眉睫

　　鋼鐵是重要的基礎結構材料
，鋼鐵工業的快速發展有力支撐了國民經濟
、社會發展和國防建設。毛新平表示：“過去30年，鋼鐵行業的平均利潤率不到6%，遠低於其他原材料行業，為經濟社會發展做出了巨大貢獻。”

　　毛新平認為，我們必須認識到鋼鐵行業在“雙碳”背景下麵臨的巨大壓力。這些壓力來源於：一是鋼鐵產能總量大。經濟社會發展需求推動鋼鐵產能不斷創新高，2020年我國粗鋼產量為10.65億噸
，占全球的56.8%。二是高爐—轉爐長流程占主導
，電爐鋼占比偏低。2018年
，我國電爐鋼比約為11.6%，世界平均約為29%（不含中國為47%）。三是以煤炭為主的能源結構。2020年煤炭在我國一次能源中的占比高達58%
，其中鋼鐵工業能源結構中煤炭的占比達到83%。四是行業集中度不高。2022年
，我國鋼產量排名前10位的企業（CR10）合計產量為4.34億噸，占全國鋼產量的42.8%，比2021年提升1.36個百分點。

　　與此同時
，市場層麵也對生態鋼鐵材料提出了迫切需求。在國內
，2022年8月份
，寶馬集團與河鋼集團簽署了《打造綠色低碳鋼鐵供應鏈合作備忘錄》，從2023年中期開始，河鋼需將汽車用鋼生產過程的二氧化碳排放降低10%～30%

；2026年起，基於綠電和電爐等工藝
，汽車用鋼生產過程中的二氧化碳排放將逐步降低95%。2022年11月份
，北京奔馳與寶鋼簽署《關於構建綠色鋼鐵供應鏈的合作備忘錄》，寶鋼將在2023年逐步提供碳排放強度大幅降低的汽車用鋼；從2026年起，借助氫基豎爐—電爐的技術路徑，寶鋼提供汽車用鋼的碳排放強度將逐步降低50%～80%，隨後還將進一步提供減碳95%的綠鋼。在國外，2023年2月份，歐洲議會通過了歐盟碳邊境調節機製（CBAM）
，歐盟將從2026年開始，針對鋼鐵等5個領域的產品征收碳關稅。

　　“這幾個事件說明，鋼鐵工業實現碳中和已迫在眉睫。鋼鐵行業實現碳中和，要將18.6億噸二氧化碳消納掉，是一件非常複雜的事情
，需要鋼鐵行業諸多領域全麵的技術創新才能實現，是一項艱巨的任務。”maoxinpingrucirenwei。tongshi
，taqiangtiao
，shixiantanzhongheduigangtiexingyeyiyizhongda，tanzhonghemubiaoshixiandeguochengshigangtiegongyejishuchuangxinnengliquanmiantishengdeguocheng，shizonghejingzhenglixianzhutigaodeguocheng
，gengshishixianconggangtiedaguoxianggangtieqiangguomaijindeguocheng。

　　解決業界“頭疼”的殘餘元素問題

　　實現再生鋼鐵原料高質化利用

　　汽車鋼這類高端產品過去須用長流程工藝生產
，而麵對大幅降低全生命周期碳排放量的需求，長流程卻無法實現。在原料結構調整、能源結構優化、流程簡約高效3條減碳路徑中，相對容易調整的還是原料結構。

　　“為(wei)此(ci)，使(shi)用(yong)低(di)碳(tan)屬(shu)性(xing)優(you)異(yi)的(de)再(zai)生(sheng)鋼(gang)鐵(tie)原(yuan)料(liao)生(sheng)產(chan)低(di)碳(tan)的(de)高(gao)端(duan)產(chan)品(pin)，就(jiu)成(cheng)為(wei)迫(po)在(zai)眉(mei)睫(jie)的(de)技(ji)術(shu)選(xuan)擇(ze)。實(shi)現(xian)再(zai)生(sheng)鋼(gang)鐵(tie)原(yuan)料(liao)的(de)高(gao)質(zhi)化(hua)利(li)用(yong)，殘(can)餘(yu)元(yuan)素(su)的(de)問(wen)題(ti)必(bi)須(xu)解(jie)決(jue)。”毛新平表示。

　　殘餘元素主要來源於兩方麵。一類是在初次冶煉過程中就沒有完全剔除掉的
、與生俱來的一些元素

；lingyileishizaihouxujiagongguochengzhong

，weiletiaozhengzuzhixingnengjiarudeyuansu，zhexieyuansuzaiercihuozheduocishiyongguochengzhongjiuchengweicanyuyuansu。muqian
，zhexiecanyuyuansudayueyouCu、Ni、Cr、Mo等19種，容易導致偏析偏聚、熱塑性低、銅脆等問題，惡化材料性能及其加工性。

　　毛新平表示：“過去再生鋼鐵原料主要用於生產建築用鋼等一般性產品，往往通過原料配比、稀釋的方式調整殘餘元素，但在未來，再生鋼鐵原料成為鋼鐵生產的主要原材料之後，這條路徑將不再可行。”

　　他坦言
，再生鋼鐵原料的高質化利用是一項世界級難題。2020年，德國科學基金會與中國教育部啟動“鋼鐵循環—麵向碳中和的鋼鐵循環”合作項目
，開展再生鋼鐵原料高質化利用的基礎和應用基礎研究；2021年(nian)，英(ying)國(guo)基(ji)金(jin)會(hui)設(she)置(zhi)研(yan)究(jiu)機(ji)構(gou)，開(kai)展(zhan)鋼(gang)鐵(tie)資(zi)源(yuan)高(gao)效(xiao)循(xun)環(huan)利(li)用(yong)研(yan)究(jiu)，目(mu)的(de)是(shi)為(wei)英(ying)國(guo)鋼(gang)鐵(tie)資(zi)源(yuan)高(gao)質(zhi)化(hua)利(li)用(yong)和(he)鋼(gang)鐵(tie)工(gong)業(ye)碳(tan)中(zhong)和(he)提(ti)供(gong)最(zui)前(qian)沿(yan)的(de)科(ke)學(xue)支(zhi)撐(cheng)。

　　毛mao新xin平ping分fen享xiang了le自zi己ji對dui於yu解jie決jue這zhe項xiang世shi界jie級ji難nan題ti路lu徑jing的de思si考kao。他ta認ren為wei
，在zai原yuan料liao層ceng麵mian，要yao強qiang化hua原yuan料liao的de分fen類lei管guan理li，盡jin可ke能neng提ti高gao廢fei鋼gang智zhi能neng分fen選xuan的de技ji術shu含han量liang。“從基於外形
、尺寸等的評級和分析發展到從化學成分的角度進行分類分級，這必然是未來的發展趨勢。”他指出。

　　在冶煉層麵，要盡可能剔除相應的殘餘元素（包括銅，表麵的鋅
、錫、鉛等），實現潔淨化冶煉。“特別是大量使用廢鋼、采用電爐工藝時，會產生氮含量高的問題，這對生產汽車鋼等材料會產生致命性問題。如何解決這一問題，也是全球的技術難題。”毛新平指出。

　　同時
，在連鑄層麵
，建立殘餘元素熱力學數據庫，明確殘餘元素的作用機製
，形成殘餘元素無害化連鑄集成技術；在製備加工層麵，揭示殘餘元素對製備加工過程產品質量的影響機製，通過成分設計和工藝優化形成無害化加工技術。

　　在產品端
，還需要研究殘餘元素賦存狀態對材料服役性能的影響規律和作用機製，比如對成型性能
、疲勞性能、氫致延遲開裂和焊接性能等的影響
，進而研發出改善材料服役性能的殘餘元素調控技術。

　　“解決了這些問題，就基本能夠生產出符合質量標準的合格產品。”毛新平表示，“還可以通過采用新的工藝技術，實現殘餘元素從有害到無害的轉變，生產出高性能的鋼鐵材料。”例如，利用近終形製造快速凝固和直接軋製的技術特點
，可以解決殘餘元素的偏析、偏聚問題，提高容忍極限；充分發揮近終形特點和部分殘餘元素對材料強度、耐蝕性能的有益作用，研發出高性能的鋼鐵材料。

　　毛新平表示，基於行業發展需求，他們承接了國家自然科學基金委員會重大項目——“變革性低碳鋼鐵製造流程理論與技術”，開展一些基礎研究工作
，其中便設立了殘餘元素潔淨脫除
、殘餘元素耦合作用機理等相關課題。“隻有把相關的基礎科學問題和關鍵技術問題解決好，未來廢鋼的使用領域才會更廣闊，廢鋼產業才能發展好。”毛新平強調。