在由鋼鐵技術協會(AIST)中東與北非(MENA)分會舉辦、題為「從碳到綠:鋼鐵產業轉型」的線上研討會上,埃及英國大學材料與冶金工程系伊曼·馬哈拉維(Iman El-Mahallawi)教授評估了鋼鐵業的永續性、循環經濟實踐、轉爐石回收利用,以及旨在降低碳排放的相關應用。
馬哈拉維教授指出,透過改善現有的生產技術,可以顯著降低碳排放,且鋼鐵生產過程中產生的廢棄物可以重新融入經濟體系,從而創造環境與經濟的雙重效益。
在簡報伊始,馬哈拉維強調永續性並不單指降低碳排放。她指出,環境保護、對抗氣候變遷、經濟成長和社會公平,都是永續工業的根本基石。她補充表示,鋼鐵部門的永續轉型需要同時解決多個層面的問題,包括能源使用、原料消耗、環境與職業安全、排放、經濟效益以及社會接受度。
談到鋼鐵工業的歷史發展,馬哈拉維提到,部分研究指出最早的鐵礦熔煉與生產活動可能於西元前3500年左右發生在埃及。她還表示,根據《大英百科全書》及鋼鐵技術史的相關文獻,高爐技術於西元前5世紀左右在中國發展成熟,並於漢朝初期開始使用可生產鑄鐵的高爐。
她簡報的很大一部分聚焦於工業循環與循環經濟的實踐。馬哈拉維表示,傳統的線性生產模式應被循環經濟方法所取代,這不僅包含回收再生,還包括維護、重複使用、整修與再製造。她強調,將鋼鐵生產廢棄物重新納入經濟體系,既能減少自然資源的消耗,也有助於降低碳排放。
在此背景下,她分享了鋼渣回收的數據,指出迄今為止已有620億噸的粗鋼鋼渣得到循環利用,從中回收了45萬噸的金屬,並生產了570萬噸的鋼渣級配料。她指出,這些回收材料被廣泛應用於道路建設和各種建築工程中,創造了顯著的經濟價值。
她亦指出,電弧爐每年產生大約80萬噸的鋼渣,約佔液態鋼產量的18%至20%。她解釋,透過自然風冷和噴水冷卻的鋼渣可以進行分離,既可用於金屬回收,也可用於鋼渣級配的生產。
馬哈拉維還特別強調了鋼渣在營建領域的應用,並指出在瀝青應用中,鋼渣比天然石灰石具備更高的耐磨性。根據會中展示的數據,在洛杉磯磨耗試驗中,天然石灰石的磨耗損失率為22%,而鋼渣僅為15%。
在水泥生產方面,她表示利用爐石具有重大的環境效益。與傳統水泥相比,添加爐石的水泥能將28天抗壓強度提升至105%至110%,將水化熱降低75%至80%,並減少約70%的碳足跡。
該簡報還包含利用廢鋼生產抗震鋼材的研究。馬哈拉維表示,透過深度脫硫、添加0.30%至0.35%的矽或鎳、控制錳含量以及優化製程參數,可以成功利用含有0.6%銅廢鋼的原料,生產出高品質的抗震鋼材。她指出,在不犧牲機械性能的前提下,錳的添加量從大約1.5%降至0.95%,從而使合金成本節省約8美元/噸,若算入能源節省,總成本優勢可達約11美元/噸。
馬哈拉維還展示了一項適用於現有綜合高爐-轉爐廠的「高爐-中頻爐-轉爐」配置路徑研究。她表示,這種方法不需要仰賴新興的氫基直接還原技術即可實施。她解釋,將液態廢鋼與鐵水相結合,能顯著提高廢鋼的使用率、改善能源效率並增強製程控制,且能直接應用於現有的高爐設施中,改造成本極低。
根據展示的研究顯示,將廢鋼使用率從傳統的19%提高到90%,可以大幅降低碳排放。據指出,每噸鋼的二氧化碳排放量可減少0.309至1.685噸,最低排放量可從每噸鋼排放0.673噸二氧化碳,驟降至每噸鋼僅排放0.108噸二氧化碳。
在演說結束時,馬哈拉維強調,鋼鐵業的綠色轉型絕不僅限於投資新技術。她特別指出,現有設施的現代化改造、更廣泛地採納循環經濟實踐、更高效地利用鋼渣與廢鋼,以及提升資源效率,在邁向低碳煉鋼的轉型進程中,皆扮演著至關重要的決定性角色。