廢鋼主要產生于煉鋼車間、鑄鋼車間和鋼的冷加工和熱加工車間。隨著鋼鐵生產技術的發(fā)展,鋼材收得率增加,自產廢鋼占鋼產量的比例有下降趨勢。鋼鐵產品和工制造過程中產生的廢鋼,約占廢鋼總量的20~25%,主要為鋼料的切頭、切尾、切屑、邊角料等。各種廢舊設備,鋼結構件,“報廢”的機車、車輛、鋼軌、汽車、船舶、工具、用具等,也產生大量“折舊廢鋼”。它在工業(yè)發(fā)達國家約占廢鋼總量的25~30%,占社會上鋼材總投放量的1~1.5%。中國當前每年產生的折舊廢鋼約 300萬噸。生活用品廢舊鋼鐵如罐頭盒、家具和用具等,稱為“社會廢鋼”或“垃圾廢鋼”,數(shù)量有時高達鋼材投放量的1%。此外,還有從渣中回收的廢鋼,積存的廢鋼塊,打撈的沉船等,來源頗為復雜。
廢鋼處理方法因材質和形狀而異。易碎的和形狀不規(guī)則的大塊物料,采用重錘擊碎。特厚、特長的大型廢鋼,用火焰切割器切割成合格尺寸。更大廢鋼鐵塊料,則采用爆破法爆碎。厚廢鋼板和型鋼、條鋼,采用剪切機進行剪切。廢薄板邊角料、廢鋼絲、廢汽車殼體等容積比重較小的輕料,用打包機壓縮成塊體,打捆用作煉鋼原料。切削產生的廢鋼屑除油后,再用壓塊機壓塊。混有其他金屬的廢料,先經(jīng)破碎,再經(jīng)磁選,分離出廢鋼。近年發(fā)展出利用液氮在 -50~-100℃的低溫下進行破碎的新技術。但廢鋼與有色金屬和其他雜質的分離問題尚未完全解決。使用混雜廢鋼要限制在一定比例,以免影響鋼的質量。
清洗
清洗是用各種不同的化學溶劑或熱的表面活性劑,清除鋼件表面的油污、鐵銹、泥沙等。常用來大量處理受切削機油、潤滑脂、油污或其他附著物污染的發(fā)動機、軸承、齒輪等。
“量體裁衣”發(fā)展電爐煉鋼
日本廢鋼的來源包括鋼廠自產廢鋼和社會廢鋼,社會廢鋼又分為廢棄廢鋼和加工廢鋼。廢棄廢鋼包括汽車、鋼材、器械、鐵軌和輪船的回收品,加工廢鋼則是使用鋼材的各產業(yè)部門在加工鋼材時產生的廢鋼。
汽車、產業(yè)機械、造船等部門的加工廢鋼產生率比建筑業(yè)要高。因此,雖然日本建筑業(yè)鋼材消費量較大,但加工廢鋼的平均產生率要比歐美地區(qū)的國家低。相關數(shù)據(jù)顯示,近年日本加工廢鋼的68%來自汽車業(yè),其次是來自工業(yè)機械,占比為10%,來自電機和造船業(yè)的加工廢鋼占比分別為7%和6%。
隨著廢鋼資源不斷產生,日本鋼鐵業(yè)開始注重根據(jù)國內廢鋼資源情況來選擇煉鋼工藝。
從日本煉鋼發(fā)展歷史來看,二戰(zhàn)后的日本處于經(jīng)濟高速成長期的前半期,對鋼鐵需求量迅速增長,因此大力發(fā)展鋼鐵業(yè)。這段時期日本廢鋼使用量為粗鋼產量所左右,并受到以廢鋼為主要原料的電爐、平爐和以鐵水為主要原料的轉爐產量比率影響。
1950年-1965年,日本粗鋼產量增長主要靠大量使用廢鋼的平爐煉鋼法來實現(xiàn)。然而,由于國內產生的廢鋼不足以滿足需求,要大量進口廢鋼且供應不穩(wěn)定。為此,日本鋼鐵業(yè)開始向轉爐生產方式為主的生鐵增產型結構轉向,并于1977年廢除了平爐煉鋼法。在發(fā)展轉爐降低平爐生產比率時期,日本對電爐鋼比率進行了控制,因此上世紀60年代-70年代日本電爐鋼比例在20%以內。
1975年以后,日本對進口廢鋼依賴減少,同時日本電爐廠在1973年石油危機時對產品結構和設備進行了合理化改造,電爐煉鋼從此進入高速發(fā)展階段,產量比例逐年升高,從1975年的17%提至1996年33%的峰值水平。1996年以后,日本電爐鋼比例開始持續(xù)下滑,主要歸因于上世紀90年代后,日本經(jīng)濟出現(xiàn)停滯,建筑業(yè)低迷使得電爐鋼產品需求開始下降。不過,日本交通工具產量在上世紀90年代初期出現(xiàn)一段時期的下滑后,則維持穩(wěn)步上升的態(tài)勢,這意味著日本整體鋼鐵需求仍然穩(wěn)定。因此,在粗鋼產量穩(wěn)步增長的情況下,電爐鋼產量下降使電爐鋼占比持續(xù)下降,2009年降至21%。
也就是說,日本電爐鋼比例峰時也僅在33%左右,而美國電爐鋼比例則達50%-60%,歐盟地區(qū)則為40%左右。日本國內有約40個電爐企業(yè),年產能為4000萬噸,而實際產量僅有2000多萬噸,產能過剩嚴重。
受中國國內廢鋼供應不足、電爐鋼生產成本高等因素影響,電爐煉鋼發(fā)展緩慢,電爐鋼產量比例一直呈下降走勢,一直維持在10%的水平。