Использование металлолома в стальной промышленности

Что такое металлолом и почему он так важен?

Металлолом - это сталь, использование которой закончилось, известный как «постпотребительский лом» или образовавшийся в ходе производства стальной продукции, известный как «предпотребительский лом».

Металлолом это ценное сырье, используемое в процессе производства стали. Благодаря присущему металлолому магнетизму сталь очень легко отделить
и перерабатывать. 

Как и зачем используют металлолом?

Сталелитейное производство имеет два основных вида сырья: железная руда и стальной лом. Около 70% общего производства стали происходит из железной руды, остальные 30% из металлолома.

Плавка стального лома в конце срока его полезного использования позволяет нам создавать новую сталь, внося коррективы в химический состав и форму нового продукта. Металлолом отделяется и сортируется и может быть использован для изготовления любого нового стального изделия.

Каждый сталелитейный завод использует металлолом как часть своего сырья и поэтому также является заводом по переработке отходов.

При производстве стали в доменных печах (ДП) каждая загрузка конвертерной печи, в которой перерабатывается богатый углеродом чугун в сырую сталь, обычно содержит 15-25% металлолома. Лом действует как охлаждающий агент, поглощая избыточное тепло экзотермического процесса декарбонизации, а также является источником железосодержащих агрегатов. В некоторых случаях лом добавляется непосредственно в доменную печь в качестве источника железосодержащих единиц, что снижает выбросы парниковых газов. 

В электросталеплавильном производстве электрическая энергия используется для переплавки шихты, содержащей до 100% лома, для изготовления новой стальной продукции.

Каковы преимущества использования лома? 

Лом играет ключевую роль в сокращении промышленных выбросов и потребления ресурсов: каждая тонна металлолома, используемого для производства стали, позволяет избежать выбросов 1,5 тонн CO2 и потребления 1,4 тонн железной руды, 740 кг угля и 120 кг известняка.

Сколько металлолома используется? 

Весь металлолом, доступный сталелитейной промышленности, повторно используется для создания новой стали. Переработанная сталь сохраняет свойства исходной стали, а ее качество также можно улучшить при переработке. 

Ежегодно для производства стали потребляется около 650 млн тонн лома в год (по сравнению с общим объемом производства нерафинированной стали в объеме 1869 млн тонн в год). Использование металлолома позволяет избежать выбросов примерно 975 млн тонн CO2 в год и значительно снижает использование других природных ресурсов, таких как железная руда, уголь и известняк. По оценкам Worldsteel, мировой литейный сектор ежегодно использует около 70 млн тонн лома черных металлов. 

Сколько существует металлолома?

Теоретически вся новая сталь может быть изготовлена из переработанной стали. Однако в настоящее время это неосуществимо из-за нехватки металлолома. Это связано с длительным сроком службы стальных изделий, учитывая прочность и долговечность стали. Средний срок службы стальной продукции колеблется от нескольких недель для стальной упаковки до 100 лет для зданий и инфраструктуры. Средний срок службы стального изделия составляет 40 лет. Это означает, что между производством стали и ее подачей на переработку проходит значительная задержка. 

Продолжающийся рост спроса на сталь означает, что переход отрасли на производство, полностью основанное на металлоломе, вряд ли будет возможен в этом столетии. Спрос на сталь растет быстрее, чем высвобождается лом из пула «используемой стали». Весь собранный в настоящее время металлолом перерабатывается. Таким образом, возможности для увеличения доступности лома ограничены. Любое будущее увеличение доступности будет основано на ожидаемом увеличении наличия вторичного лома.

Мировое производство стали значительно выросло в первые годы 21 века, во многом благодаря экономическому росту в Китае. Ожидается, что с середины 2020-х годов количество отходов металлолома с истекшим сроком эксплуатации увеличится, поскольку срок службы этого материала подходит к концу. 

Предложение железной руды может меняться в зависимости от спроса, наличие лома в основном фиксировано и зависит от спроса на сталь и образования лома в конце срока службы стальной продукции, оборудования и объектов. 

По оценкам Worldsteel, в 2019 году глобальная доступность лома черных металлов с истекшим сроком эксплуатации составляла около 400 млн тонн. Мы ожидаем, что глобальная доступность лома с истекшим сроком эксплуатации достигнет примерно 600 млн тонн в 2030 году и 900 млн тонн в 2050 году, что означает рост более чем на 500 млн тонн в ближайшие 30 лет.

Как оценивается качество лома? 

Существует несколько региональных классификаций, используемых для классификации лома. Например, «Спецификация стального лома ЕС-27», разработанная EFR, Европейской федерацией восстановления и переработки черных металлов, и спецификации ISRI, разработанные Институтом промышленности по переработке лома, в том числе в США.

Проблема с исключением медных примесей из металлолома для стального производства? 

Процесс производства стали способен удалить большинство примесей, которые могут присутствовать в стальном ломе. Следовательно, «переработка» стального лома в продукцию более низкого качества не является проблемой для сталелитейной промышленности в той же мере, в какой это может быть для стекла и алюминия. Однако некоторые элементы, особенно медь, невозможно удалить в процессе выплавки стали. 

Повышенное содержание меди в стали приводит к потере пластичности и, как следствие, к дефектам поверхности. Содержание меди в настоящее время тщательно контролируется путем сочетания сортировки и разбавления. 

В перспективе более широкая электрификация общества приведет к увеличению доли меди в восстановленном ломе, а увеличение доступности лома и соответствующее сокращение производства на основе руды снизят количество первичного металла, доступного для разбавления. 

Улучшение сортировки лома и более эффективные методы разделения для уменьшения загрязнения микроэлементами, такими как медь, будут иметь важное значение для обеспечения возможности вторичного производства всех марок стали. Применение принципов циклической экономики при проектировании продукции (проектирование для восстановления и переработки) облегчит разделение и переработку черных и ценных цветных металлов, таких как медь.