鋼渣內(nèi)部綜合利用碳減排效果的生命周期評(píng)價(jià)

陳 波 楊建新 歐陽(yáng)志云

(中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100085)

鋼渣內(nèi)部綜合利用碳減排效果的生命周期評(píng)價(jià)

陳 波 楊建新 歐陽(yáng)志云

(中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100085)

鋼鐵行業(yè)是重要的溫室氣體排放行業(yè)之一,消減單位鋼鐵產(chǎn)品碳排放是實(shí)現(xiàn)我國(guó)2020年碳減排目標(biāo)的重要保證。除改進(jìn)鋼鐵生產(chǎn)工藝外,鋼鐵工業(yè)固廢綜合利用也是鋼鐵行業(yè)溫室氣體減排的重要手段和途徑。鋼渣是鋼鐵冶煉過(guò)程排放的主要固廢之一,本文在調(diào)研鋼渣綜合利用途徑、工藝及現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,使用生命周期評(píng)價(jià)的方法,并結(jié)合情景分析手段,通過(guò)對(duì)4個(gè)轉(zhuǎn)爐鋼渣內(nèi)部綜合利用方案下GWP(G lobal Warming Potential)100a影響結(jié)果的比較和分析,研究轉(zhuǎn)爐鋼渣內(nèi)部綜合利用在消解粗鋼產(chǎn)品生命周期碳排放上的作用。結(jié)果顯示通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼渣內(nèi)部綜合利用方式的合理規(guī)劃,最多可在現(xiàn)有基礎(chǔ)上消解粗鋼產(chǎn)品溫室氣體排放量的14.2%。通過(guò)對(duì)其減排機(jī)制的深入研究,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐鋼渣內(nèi)部綜合利用可有效降低鋼鐵生產(chǎn)的資源與能源消耗,這是碳排放消解的主要途徑;此外廢鋼及鋼渣的內(nèi)部回用也是碳減排的途徑之一。結(jié)果也表明生命周期評(píng)價(jià)是研究工業(yè)產(chǎn)品碳排放,評(píng)價(jià)低碳方案碳減排效果的重要工具,可幫助決策者尋找最為合理的低碳方案。

生命周期評(píng)價(jià);綜合利用;碳減排;鋼渣

鋼鐵行業(yè)是重要的基礎(chǔ)工業(yè)部門之一,我國(guó)鋼鐵工業(yè)在世界鋼鐵工業(yè)中占據(jù)了重要地位,2009年,我國(guó)生產(chǎn)粗鋼5.68億t,占世界鋼鐵總產(chǎn)量的46.6%[1]。鋼鐵行業(yè)也是主要的溫室氣體排放行業(yè)之一,以二氧化碳排放量為例,當(dāng)前我國(guó)鋼鐵行業(yè)年排放的二氧化碳量已經(jīng)達(dá)到5億t以上[2]。

我國(guó)已明確了到2020年單位G DP的溫室氣體排放量在2005年排放量的基礎(chǔ)上減少40%的目標(biāo),這一背景下的鋼鐵行業(yè)因其溫室氣體排放大戶的地位而得到更多的關(guān)注。鋼鐵行業(yè)的溫室氣體減排,不僅需要關(guān)注生產(chǎn)工藝改進(jìn)對(duì)減排的作用,也需要關(guān)注鋼鐵工業(yè)固廢綜合利用對(duì)鋼鐵行業(yè)減排的影響。

生命周期評(píng)價(jià)(Life Cycle Assessment,LCA)是評(píng)價(jià)產(chǎn)品或服務(wù)的潛在環(huán)境影響和資源負(fù)荷的有效方法,已成為重要的環(huán)境管理與分析工具[3-4]。LCA同時(shí)也是評(píng)價(jià)工業(yè)產(chǎn)品碳排放影響的重要工具,由于LCA關(guān)注研究對(duì)象生命周期內(nèi)的碳排放,因而可以防止碳排放在不同工業(yè)部門間,以及產(chǎn)品的不同生命周期階段內(nèi)(生產(chǎn)、使用、報(bào)廢回收等)轉(zhuǎn)移的問(wèn)題。

以美國(guó)鋼鐵研究所(American Iron and Steel Institute,AISI)[5]和國(guó)際鋼鐵研究所(World Steel Association)[1]等機(jī)構(gòu)牽頭開(kāi)展的鋼鐵產(chǎn)品LCA研究,使得LCA在鋼鐵行業(yè)內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用,但目前鮮有利用LCA研究鋼鐵工業(yè)固廢綜合利用模式的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。而結(jié)合建設(shè)低碳社會(huì)背景,利用LCA研究鋼鐵工業(yè)固廢利用的碳減排效果的研究更是鮮見(jiàn)。

本文通過(guò)情景分析,利用LCA這一工具,研究我國(guó)鋼鐵工業(yè)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐鋼渣在鋼鐵企業(yè)內(nèi)的綜合利用模式,評(píng)價(jià)各種應(yīng)用模式在消解鋼鐵產(chǎn)品生命周期碳排放上的效果,并探討LCA在工業(yè)固廢綜合利用中的應(yīng)用方式和應(yīng)用效果等問(wèn)題。

1 鋼渣及其主要鋼企內(nèi)部綜合利用方式

鋼渣是煉鋼過(guò)程產(chǎn)生的主要固體廢棄物,也是鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中排放的主要固廢之一,其產(chǎn)生量約為粗鋼產(chǎn)量的12%-15%[6]。資料顯示,我國(guó)目前鋼渣的堆存量已超過(guò)1億t,而綜合利用率只有約10%[7]。依據(jù)不同的煉鋼工藝,鋼渣可分為轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐鋼渣和電爐煉鋼過(guò)程產(chǎn)生的電爐鋼渣。目前我國(guó)煉鋼工藝以轉(zhuǎn)爐冶煉方法為主(轉(zhuǎn)爐鋼約占鋼產(chǎn)量的88%[8]),轉(zhuǎn)爐鋼渣是我國(guó)鋼鐵行業(yè)排放的主要類型的鋼渣。

鋼渣中含有金屬鐵及CaO等成分,具備較高的回收價(jià)值,主要的鋼鐵企業(yè)內(nèi)部綜合利用途徑包括:

(1)破碎磁選回收廢鋼鐵:鋼渣的廢鋼鐵含量在10%以上,鋼渣磁選工藝可得到含鐵量在55%以上的渣鋼。目前的鋼渣破碎磁選回收工藝的廢鋼回收率在90%以上[9]。

(2)作為燒結(jié)熔劑返回?zé)Y(jié)工序:鋼渣含有大量的CaO、MnO、MgO等成分,可代替石灰石用作燒結(jié)配料。但鋼渣中的P會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)礦中P含量升高,從而對(duì)后續(xù)的煉鐵及煉鋼環(huán)節(jié)產(chǎn)生不利影響,因此鋼渣回用做燒結(jié)熔劑必須注意對(duì)P含量的控制[10]。

(3)作為高爐配料返回?zé)掕F工序:鋼渣用作高爐配料,可減少高爐煉鐵工序的石灰石、白云石、螢石等的消耗,并降低高爐的能耗[7]。鋼渣用作高爐配料同樣存在P富集的問(wèn)題。

(4)作為轉(zhuǎn)爐造渣料:轉(zhuǎn)爐鋼渣可直接返回轉(zhuǎn)爐煉鋼工序,代替部分石灰石等熔劑,并可降低耐火材料的消耗并減少污染排放。但為保證粗鋼質(zhì)量,宜選用煉鋼終期渣作為返回渣[9]。

2 LCA研究系統(tǒng)定義

LCA通過(guò)對(duì)產(chǎn)品或服務(wù)生命周期內(nèi)的輸入、輸出進(jìn)行核算,進(jìn)而評(píng)價(jià)其潛在環(huán)境影響,已成為ISO14000環(huán)境質(zhì)量管理體系的核心環(huán)節(jié),是對(duì)產(chǎn)品或服務(wù)進(jìn)行環(huán)境管理的重要支持工具。LCA旨在辨識(shí)影響產(chǎn)品或服務(wù)潛在環(huán)境影響的關(guān)鍵工序或過(guò)程,并識(shí)別改善環(huán)境績(jī)效、節(jié)約資源消耗的潛力及可能途徑。

LCA的研究過(guò)程包括確定研究的目的和范圍、清單分析、影響評(píng)價(jià)、生命周期解釋等4個(gè)階段[11]。確定研究的目的和范圍階段需要:①確定研究的對(duì)象和目的;②依據(jù)研究的對(duì)象和目的確定研究的功能單位和系統(tǒng)邊界。清單分析的目的是收集工藝單元的輸入輸出數(shù)據(jù)并建立清單。生命周期環(huán)境影響評(píng)價(jià)(Life Cycle Impact Assessment,LCIA)的目的在于更加清晰地表達(dá)清單分析的結(jié)果,并將研究聚焦到所關(guān)注的問(wèn)題上,比如溫室氣體排放、酸化、資源耗竭等。生命周期解釋是依據(jù)研究目的和范圍,對(duì)清單分析及影響評(píng)價(jià)的結(jié)果進(jìn)行討論[12]。

2.1 研究目的和范圍

本文的研究對(duì)象為轉(zhuǎn)爐鋼渣的鋼鐵企業(yè)內(nèi)部綜合利用,但為使下文的4個(gè)方案的結(jié)果具有可比性,本文以1 kg粗鋼為L(zhǎng)CA研究的功能單位。

針對(duì)本文的研究對(duì)象,建立的系統(tǒng)邊界見(jiàn)圖1,主要的工藝流程包括:①原材料采選(包括鐵礦石采選、煤炭開(kāi)采、石灰石、白云石開(kāi)采等);②洗精煤生產(chǎn);③煉焦過(guò)程;④燒結(jié);⑤生石灰生產(chǎn);⑥高爐冶煉;⑦制氧;⑧轉(zhuǎn)爐冶煉;⑨轉(zhuǎn)爐鋼渣處理及內(nèi)部綜合利用。其它的輔助過(guò)程,如輔料生產(chǎn)、原料、半成品運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程沒(méi)有在圖1列明。由于鋼材品種多樣且使用廣泛,追蹤鋼材在社會(huì)系統(tǒng)內(nèi)的使用、報(bào)廢、回收等過(guò)程存在較大的難度和不確定性,本文的系統(tǒng)邊界不包括鋼材、鋼制品的加工、使用、報(bào)廢回收等過(guò)程,此外社會(huì)廢鋼及工業(yè)廢鋼等的回收過(guò)程亦沒(méi)有包括在系統(tǒng)邊界內(nèi)。

圖1 粗鋼生產(chǎn)的系統(tǒng)邊界Fig.1 System boundaries of crude steel production system

如前所訴,本文的研究對(duì)象為轉(zhuǎn)爐鋼渣的鋼鐵企業(yè)內(nèi)部綜合利用,但轉(zhuǎn)爐鋼渣內(nèi)部綜合利用過(guò)程與鋼鐵生產(chǎn)的主工藝流程間存在復(fù)雜的能流與物流聯(lián)系,單獨(dú)核算轉(zhuǎn)爐鋼渣鋼鐵企業(yè)內(nèi)部綜合利用過(guò)程的能流物流是極為困難的?；谏鲜鲈?本文的系統(tǒng)邊界不僅括了轉(zhuǎn)爐渣處理及內(nèi)部綜合利用環(huán)節(jié),也包括原料開(kāi)采、選礦、煉焦、燒結(jié)、冶煉等工藝過(guò)程,從而將系統(tǒng)邊界擴(kuò)展到了整個(gè)粗鋼生產(chǎn)過(guò)程,并以1 kg粗鋼作為本文的功能單位。

2.2 方案設(shè)計(jì)

鋼渣回收前首先需進(jìn)行降溫破碎處理,目前國(guó)內(nèi)外鋼渣處理工藝較多,本文涉及的鋼渣處理工藝有:

(1)熱潑工藝:高溫紅熱液態(tài)鋼渣運(yùn)至爐渣車間后,被均勻潑在渣廂中,經(jīng)過(guò)集中連續(xù)噴水冷卻,并過(guò)濾多余水分后,鋼渣平均溫度降至75℃左右。經(jīng)此處理后的鋼渣被運(yùn)至渣場(chǎng)進(jìn)行回收及處理處置。熱潑工藝較為簡(jiǎn)單、處理能力大、運(yùn)行安全可靠;但由于需消耗大量的噴淋水,造成循環(huán)水量大,初期的冷卻水大量外排,廢水量較大,且缺乏配套的廢熱回收工藝。

(2)水淬工藝:水淬工藝將高溫紅熱液態(tài)鋼渣置于水中急速冷卻,在限制其結(jié)晶的同時(shí)發(fā)生?；?。目前普遍采用的水淬方法有渣池水淬和爐前水淬兩種。渣池水淬即將熔渣緩慢倒入水池中,熔渣遇水急劇冷卻成粒狀水渣,水渣用吊車抓出放置在堆渣場(chǎng),脫水后裝車外運(yùn);爐前水淬時(shí),高溫紅熱液態(tài)鋼渣從渣罐底部的開(kāi)口處自由落體下落,下降過(guò)程與高壓水柱相遇,熱熔鋼渣被壓力水分割、擊碎的同時(shí)急冷收縮而破裂,從而完成?；^(guò)程,水淬渣輸送到沉渣池,經(jīng)抓斗抓出,堆放脫水后外運(yùn)。

(3)風(fēng)淬工藝:高溫紅熱液態(tài)鋼渣由中間罐底部小孔流出后,與從特別設(shè)計(jì)的噴嘴噴出的空氣相遇,熔渣被破碎成球形微粒,其平均粒徑只有2 mm。沖渣后的高溫空氣和粒渣進(jìn)入罩式鍋爐,回收熱量并收集渣粒。風(fēng)淬法具有工藝簡(jiǎn)單、安全可靠、投資成本及運(yùn)行成本低、處理能力大、?；瘡氐?、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn),風(fēng)淬法得到的渣粒無(wú)需再次破碎即可進(jìn)入磁選工序;但風(fēng)淬法對(duì)鋼渣的流動(dòng)性要求較高,因此僅部分鋼渣可使用風(fēng)淬法冷卻破碎。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐鋼渣內(nèi)部綜合利用方式的調(diào)研(包括文獻(xiàn)調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研),本文設(shè)定了四種轉(zhuǎn)爐鋼渣鋼鐵企業(yè)內(nèi)部綜合利用方案,即:

方案1:方案1使用熱潑工藝?yán)鋮s轉(zhuǎn)爐鋼渣,冷卻后轉(zhuǎn)爐鋼渣經(jīng)破碎后進(jìn)入磁選工序,得到的廢鐵大部分返回?zé)Y(jié)工序,部分返回高爐煉鐵工序和轉(zhuǎn)爐煉鋼工序,余渣則外售,在系統(tǒng)外得到綜合利用。方案1主要工序見(jiàn)圖2a。

方案2:方案2使用水淬工藝處理轉(zhuǎn)爐鋼渣,冷卻后的轉(zhuǎn)爐鋼渣進(jìn)入破碎磁選工序,得到的廢鐵約有44%返回?zé)Y(jié)工序,47%返回高爐煉鐵工序,大約7%返回轉(zhuǎn)爐煉鋼工序;部分余渣返回?zé)Y(jié)工序用作燒結(jié)原料,剩余余渣則在系統(tǒng)外得到綜合利用。方案2的主要工序見(jiàn)圖2b。

方案3a和方案3b:方案3a和方案3b的工藝較為相近。兩者使用風(fēng)淬或水淬工藝處理不同煉鋼環(huán)節(jié)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐鋼渣。對(duì)使用水淬工藝處理的轉(zhuǎn)爐鋼渣,使用與方案2相同的破碎及磁選方式;而風(fēng)淬后的轉(zhuǎn)爐鋼渣由于粒徑較小,因此無(wú)需破碎工序即可進(jìn)入磁選工序,磁選的廢鋼大部分可作為高爐煉鐵的原料。轉(zhuǎn)爐鋼渣可細(xì)分為脫硅渣、脫磷渣、脫硫渣、轉(zhuǎn)爐渣、精煉渣等。脫硫渣及部分脫磷渣可返回?zé)Y(jié)工序作為燒結(jié)配料,脫硅渣及剩余的脫磷渣則在系統(tǒng)外得到綜合利用。對(duì)轉(zhuǎn)爐渣和精煉渣而言,既可作為高爐煉鐵的原料,也可作為煉鋼的原料,在方案3a中,轉(zhuǎn)爐鋼渣和精煉渣作為煉鋼原料;而在方案3b中,轉(zhuǎn)爐渣和精煉渣則作為高爐煉鐵的原料。方案3a及3b的主要工序見(jiàn)圖2c。

圖2 轉(zhuǎn)爐鋼渣內(nèi)部綜合利用方案Fig.2 Flow chart for the treatment and recycling processes of BOF slag for all scenarios

3 清單分析

本文生命周期清單的數(shù)據(jù)包括多個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)源:①通過(guò)與國(guó)內(nèi)某特大型鋼鐵企業(yè)以及某大型鋼鐵企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)訪談及調(diào)查問(wèn)卷的方式,獲取了其工藝過(guò)程的主要物料數(shù)據(jù);②上述企業(yè)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告、循環(huán)經(jīng)濟(jì)報(bào)告等內(nèi)部報(bào)告也是本文重要的數(shù)據(jù)來(lái)源;③本文在研究過(guò)程還參閱了大量國(guó)內(nèi)有關(guān)鋼渣處理及綜合利用的文獻(xiàn)[7,10,13-15];④各類工業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)也是本文重要輔助數(shù)據(jù)來(lái)源。本文總體數(shù)據(jù)質(zhì)量較高。通過(guò)對(duì)不同途徑數(shù)據(jù)來(lái)源一致性檢驗(yàn),顯示不同數(shù)據(jù)源間的數(shù)據(jù)具備較高的一致性,本文所得結(jié)果反映了我國(guó)鋼鐵行業(yè)整體的工藝水平。

本研究所涉及的部分生命周期清單數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心所完成的LCA數(shù)據(jù)庫(kù),主要的清單包括:我國(guó)洗精煤生產(chǎn)過(guò)程的生命周期清單、國(guó)家電網(wǎng)電力的生命周期清單、石灰石、白云石生產(chǎn)的生命周期清單等。

4 基于LCIA的溫室氣體減排效果分析

LCIA由多個(gè)步驟組成,分為必備要素和可選要素,其中分類、特征化、以及影響類型、參數(shù)、評(píng)價(jià)模型等是LCIA的必備要素;評(píng)估階段(包括歸一化、分組、加權(quán)、數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)等)是可選要素[11]。

本文采用IPCC 2007評(píng)價(jià)模型,對(duì)本文4個(gè)方案中功能單位的環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)價(jià)。IPCC 2007評(píng)價(jià)模型是政府間氣候變化專門委員會(huì)(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)建立的一套綜合評(píng)價(jià)各類溫室氣體對(duì)全球變暖影響的方法,其評(píng)價(jià)結(jié)果表達(dá)為全球變暖潛值(Global Warming Potential,GWP)這一指標(biāo)。IPCC 2007評(píng)價(jià)模型的結(jié)果包括 GWP 20a、GWP 100a、GWP 500a三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),分別代表短期、中期、長(zhǎng)期的溫室效應(yīng)影響,其中 GWP 100a是應(yīng)用最為廣泛的評(píng)價(jià)指標(biāo)。IPCC 2007評(píng)價(jià)模型已經(jīng)被集成到Simapro這一LCA軟件內(nèi)。不同于其它綜合性LCIA模型,基于IPCC2007評(píng)價(jià)模型建立的LCIA模型僅包括單一的評(píng)價(jià)指標(biāo),因此無(wú)需歸一化、分組、加權(quán)等評(píng)估階段的工作。利用IPCC 2007評(píng)價(jià)模型計(jì)算得到的針對(duì)本文4個(gè)方案的評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所示。

表1 各個(gè)方案GWP 100a的評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.1 Results of GWP 100a of the four scenarios

如表1所示,方案1的 GWP 100a結(jié)果最高,方案2次之,方案3a與方案3b的GWP 100a結(jié)果最小。相比方案1和方案2,方案3a與方案3b在碳減排上的貢獻(xiàn)相當(dāng)明顯,這主要?dú)w功于化石能源及生石灰消耗量的減少。通過(guò)對(duì)各個(gè)單元過(guò)程在碳排放上的貢獻(xiàn)的解析,得到了4個(gè)方案中轉(zhuǎn)爐鋼渣處理過(guò)程、渣鋼回收過(guò)程、剩余轉(zhuǎn)爐鋼渣內(nèi)部綜合利用過(guò)程、以及其它過(guò)程(指除上述過(guò)程外的其它工藝過(guò)程,包括采礦、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼等)對(duì) GWP 100a貢獻(xiàn),結(jié)果如圖3所示。

如圖3所示,轉(zhuǎn)爐鋼渣內(nèi)部綜合利用節(jié)省了煉鐵煉鋼工藝過(guò)程的能耗和物耗,是方案3a和方案3b碳減排的主要途徑;而回收廢鐵及轉(zhuǎn)爐鋼渣本身消解的碳排放則相對(duì)處于較為次要的地位。綜合表1和圖3,方案3a和方案3b的轉(zhuǎn)爐鋼渣內(nèi)部綜合利用率并沒(méi)有區(qū)別,利用途徑也大同小異,但方案3b的GWP 100a影響明顯低于方案3a,可見(jiàn)將LCA引入到碳減排以及工業(yè)固廢綜合利用的研究中,可幫助決策者系統(tǒng)分析比較多種碳減排方案及工業(yè)固廢綜合利用方案的優(yōu)劣,并尋找最為合理的方案。

圖3 鋼渣綜合利用主要環(huán)節(jié)對(duì)GWP 100a減排的貢獻(xiàn)Fig.3 Contribution to reducing GWP 100a impact of each phase of BOF slag recycling

5 結(jié) 論

轉(zhuǎn)爐鋼渣的內(nèi)部綜合利用,既可以節(jié)約鋼鐵生產(chǎn)所需的資源和能源,也是鋼鐵行業(yè)消解碳排放,實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的有效途徑。合理規(guī)劃轉(zhuǎn)爐鋼渣的綜合利用方案,可有效地消解鋼鐵生產(chǎn)生命周期過(guò)程內(nèi)的碳排放。如本文的方案3a和方案3b消解的 GWP 100a影響分別為方案1的10.4%和14.2%。

LCA是研究工業(yè)產(chǎn)品碳排放,以及評(píng)價(jià)低碳方案碳減排效果的重要工具,可幫助決策者尋找最為合理的低碳方案。本文的方案3b在無(wú)法提高轉(zhuǎn)爐鋼渣內(nèi)部綜合利用率的情況下,通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼渣回收路線的優(yōu)化,使得粗鋼產(chǎn)品的 GWP 100a影響在方案3a的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低了3.8%。

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Applying LCA as Evaluation Tool of Low Carbon Model:Case Study on Close-loop Recycling Options of Steel Slag

CHEN Bo YANG Jian-xin OU-YANG Zhi-yun
(State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology,Research Center for Eco-Environmental Sciences,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100085,China)

Iron and steel industry emits quite large quantitiesof Green House Gas(GHG).Inorder to achieve Chinese government’s target on GHG emission reduction,the iron and steel industry in China must reduce the GHGemissionsof their products.Besides improve technologies,recycling industrial waste of iron and steel industry is an important way to reduce the GHG emissions.This study focuses on the close-loop recycling process of steel slag,which is one of main industrial wastes from iron and steel industry.Based on the four scenarios of different internal recycling strategies for steel slag,Life circle assessment(LCA)is applied to analyze the contribution to reducing GHG emissions for each scenario.The results show that an appropriate strategy of recycling steel slag internal iron and steel factories can reduce 14.2%of the total GHG emissions.The results of further researches on the reducing mechanism of the recycling strategy shows that optimized internal recycling process of steel slag can reduce both total material consumption and gross energy requirement,which is the main approach to reduce the G lobal Warming Potential(GWP)impact of crude steel.However,the internal recyclingof scrap steel and the residual steel slag is also an important approach to reduce GHGemissions.It is important that assessing and choosing an appropriate strategy to recycle steel slagfromLCA perspective,in order to reduce the GWP impact,as well as other environmental impacts and resource burdens as much as possible.

LCA;close-loop recycling;carbon emission reduction;steel slag

X757

A

1002-2104(2010)10-0030-05

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.10.006

2010-05-10

陳波,博士生,主要研究方向?yàn)楫a(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)。

楊建新,博士,研究員,博導(dǎo),主要研究方向?yàn)楫a(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)、環(huán)境經(jīng)濟(jì)和環(huán)境管理學(xué)。

＊國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(編號(hào):2005CB724206)

(編輯:于 杰)