實現(xiàn)各種資源的綜合利用是企業(yè)走內(nèi)涵式發(fā)展、提升綜合能力、實現(xiàn)效益最大化的基本方式。煉鋼金屬資源的高效管理及利用與生產(chǎn)過程管理一樣，已成為鋼鐵企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，成為發(fā)展綠色環(huán)保鋼鐵工業(yè)的必由之路。其核心是通過精益化閉環(huán)管理，逐步實現(xiàn)煉鋼金屬料的高效、循環(huán)利用，同時通過相應信息系統(tǒng)的建立來固化和優(yōu)化資源利用的業(yè)務(wù)流程與管理模式，將管理信息系統(tǒng)與金屬資源的利用有效融合，提升管理能力，實現(xiàn)綠色鋼鐵、清潔生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展目標。
　　寶鋼煉鋼金屬料主要有廢鋼、金屬固廢資源等，金屬固廢資源主要包括渣鋼、渣鐵、除塵粉、氧化鐵皮、OG泥、LT除塵粉等物料。
　　1廢鋼綜合利用及結(jié)構(gòu)優(yōu)化
　　廢鋼是一種社會性回收資源，具有來源廣、種類多、資源控制力差、成分判定難等特點，其來源有廠內(nèi)回收廢鋼、國內(nèi)采購廢鋼、進口廢鋼等；其種類有重廢、大型結(jié)構(gòu)件、中廢、統(tǒng)廢、生鐵、熱壓塊鐵、破碎料等，廠內(nèi)回收廢鋼鐵有切頭、切尾、邊角料等；其市場化程度高，價格波動大，由于沒有穩(wěn)定的供貨渠道，廢鋼資源控制力差；其成分利用判定困難，合金成分含量從0.20%-10.0%，同時還含有銅、鎳、鉻、鉬等不易氧化元素。廢鋼的上述特點決定其如不進行合理管控將對煉鋼的質(zhì)量及成本產(chǎn)生很大的影響。
　　廢鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化就是在滿足煉鋼品質(zhì)要求的前提下，通過調(diào)整煉鋼入爐原料品種與結(jié)構(gòu)，在完善廢鋼管理計劃性的基礎(chǔ)上，逐步優(yōu)化廢鋼入爐結(jié)構(gòu)，降低單位鋼水的冶煉成本，使廢鋼管理逐步走上精細化管控的道路。
　　1.1重廢比的合理化控制
　　從廢鋼的價格看，重廢價格最高，中廢次之。重廢具有質(zhì)量穩(wěn)定、便于煉鋼生產(chǎn)等優(yōu)點，但外購重廢成本較高、內(nèi)部切頭重廢資源有限，因此廢鋼成本控制的核心就是控制重廢使用量，采購低成本重廢資源，使用渣鋼、渣鐵及熱壓塊鐵代替重廢，降低廢鋼重廢比例，達到降本增效的目標。為此，煉鋼使用廢鋼需要控制合理的重廢比，考慮重廢和中廢的市場差價，廢鋼的使用圍繞重廢比的控制和市場資源、價格進行。近年來，重廢比控制情況如圖1所示。根據(jù)重廢的市場價格及入爐廢鋼的結(jié)構(gòu)要求，對重廢比進行動態(tài)穩(wěn)定控制，目前控制基準為40%-50%。
　　1.2廢鋼收得率的準確化
　　廢鋼由于成分、形狀、氧化程度以及雜質(zhì)含量的不同，入爐后產(chǎn)出的鋼水量也各不相同，即各種廢鋼的收得率不同，反映出廢鋼的有效價值有時候會背離市場采購價格。特別是在廢鋼市場急劇波動的時候，這種背離會更加明顯，如果廢鋼收得率沒有定量結(jié)果，廢鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化將是不全面的，同時也不利于出鋼量的穩(wěn)定。為此，通過對廢鋼收得率的測定，逐步確立了適合寶鋼特點的廢鋼收得率計算方法，各種廢鋼的收得率如表1所示，目前已在轉(zhuǎn)爐煉鋼普及了廢鋼收得率的使用。
　　
　　表1    廢鋼收得率示例
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　　廢鋼名稱    切頭  生鐵  中混廢  熱壓鐵塊  渣鋼
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　　收得率，%    99    94      88        87     88
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　　1.3高合金廢鋼的回收利用
　　高合金廢鋼是指各生產(chǎn)廠內(nèi)部回收的含有銅、鎳、鉻、鉬等不易氧化元素的廢鋼。由于高合金廢鋼中的這些元素在轉(zhuǎn)爐中不易被氧化，在有些鋼種中又屬于有害元素，因此，分類回收就顯得很有必要；同時，這些元素在其他一些鋼種中又屬于必需元素，因這些合金元素較為昂貴，在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中回收利用高合金廢鋼中的這些元素可少加相應的合金，有效地降低了生產(chǎn)成本。
　　寶鋼從2006年起開始回收利用高合金廢鋼，根據(jù)所含合金元素的種類及含量，在回收過程中把高合金廢鋼分為近21個品種，如鉻鉬廢鋼、銅鎳鉻廢鋼等。在現(xiàn)場使用中首先要做好高合金廢鋼的分類回收工作，其次制定并優(yōu)化好高合金廢鋼的使用方案，提高單爐高合金廢鋼的使用量。寶鋼近年來高合金廢鋼平均年使用量為32200t。
　　1.4廢鋼替代品的開發(fā)使用
　　近年來，寶鋼十分重視廢鋼替代品的開發(fā)，努力尋求相對穩(wěn)定的廢鋼資源。熱壓塊鐵的使用就是一種成功的實踐，熱壓塊鐵的成分如表2所示。2001年寶鋼開始逐步推廣使用熱壓塊鐵，因其質(zhì)量穩(wěn)定、雜質(zhì)含量低，在生產(chǎn)中可以大量替代優(yōu)質(zhì)鋼冶煉所需的切頭廢鋼資源，既降低了生產(chǎn)成本，又提高了鋼水質(zhì)量，每年熱壓塊鐵的使用量近12萬t，相當于每月在國內(nèi)減少約1萬t的重廢資源采購量。
　　
　　表2    熱壓鐵塊、生鐵、海綿鐵主要成分
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　　成分               T.Fe      M.Fe         P         S          C
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　　熱壓鐵塊含量，%  ≥89.0    ≥80.0    ≤0.080    ≤0.025    ≤0.5
　　生鐵含量，%      ≥94.0    ≥92.0    ≤0.120     ≤0.04    ≥4.0
　　海綿鐵含量，%      ≥90      ≥88     ≤0.03    ≤0.012    ≤0.5
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　　為了實現(xiàn)煉鋼產(chǎn)能最大化，一種有效地手段就是進行低鐵水比生產(chǎn)。為了解決煉鋼低鐵水比生產(chǎn)模式下出現(xiàn)的熱量不足問題，根據(jù)生鐵的物理化學特性，進行了生鐵的開發(fā)使用。目前，生鐵消耗量每年約 6-8萬t。
　　對于冶煉如鋼水中磷、硫等雜質(zhì)元素含量要求低、鋼水純凈度要求高的鋼種，煉鋼廠逐步開發(fā)使用海綿鐵。目前，海綿鐵消耗量每年約1萬t。
　　1.5廢鋼使用技術(shù)的優(yōu)化
　　廢鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化的另一個重要工作是加強廢鋼使用技術(shù)的研究，合理有效地利用好廢鋼資源，以小的成本煉出最優(yōu)質(zhì)的鋼水。寶鋼建立了相應廢鋼的成分數(shù)據(jù)庫，初步摸索出了各類廢鋼對冶煉硫含量的影響，提出了分鋼種的廢鋼配料結(jié)構(gòu)要求，并開展了廢鋼配料結(jié)構(gòu)模型及低成本方面的研究工作，表3所示為寶鋼廢鋼使用原則的規(guī)定示例。
　　
　　表3    寶鋼廢鋼使用原則規(guī)定示例
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　　入爐[S]范圍    成品[S]范圍              重廢                              輕廢
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　　[S]≤0.003%    0.008％≤[S]   結(jié)構(gòu)件、切頭（中間包殘鋼）、    邊角余料、邊打、
　　≤0.012%       壓塊、渣鋼鐵、生鐵等                    中混廢等
　　[S]≤0.005%    [S]≥0.015%    切頭（殘鋼）、結(jié)構(gòu)件、          中混廢、打包塊等
　　壓塊、渣鋼鐵等
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　　2渣鋼、渣鐵等固廢資源的綜合利用
　　在煉鋼過程中，鋼渣發(fā)生量約占鋼產(chǎn)量的5%-10%，這部分鋼渣含有15%-25%左右的鐵。鐵水扒渣、混鐵車倒渣、轉(zhuǎn)爐擋渣、轉(zhuǎn)爐倒渣、連鑄鋼包翻渣等作業(yè)不可避免地產(chǎn)生大量含鐵類渣，含鐵類渣資源主要有渣鋼、渣鐵、渣鐵球與渣鐵粉、鋼渣等。2000年前因這部分資源含渣量大、含硫量高，直接回爐使用對鋼水質(zhì)量影響較大，一直沒有得到很好地利用。
　　寶鋼通過對這部分資源加工技術(shù)、使用技術(shù)的不斷攻關(guān)研究，逐步擴大了其使用范圍和力度。2001年渣鋼在煉鋼得到廣泛使用；2002年渣鐵在電爐得到大量使用；2002年下半年含鐵渣分選出的渣鐵球用于電爐的試驗成功；2003年含鐵渣分選出的渣鐵粉也在燒結(jié)配料中得到應用。經(jīng)過近幾年的不斷實踐，目前已經(jīng)實現(xiàn)了渣鋼、渣鐵的全量回收利用。
　　2.1渣鋼的回收利用
　　在模鑄、連鑄澆注結(jié)束，鋼包內(nèi)所留鋼水隨鋼渣一起倒入渣包，產(chǎn)生了塊度較大的渣鋼。為達到降本增效的目的，1996年首先提出了渣鋼返回煉鋼使用的建議，將渣鋼加工成合格的塊度，并將渣鋼中渣含量控制在10%以下，則渣鋼總體硫含量可控制在0.020%-0.030%之間，與外購廢鋼質(zhì)量相當，可替代廢鋼入爐使用，大渣鋼加工成渣鋼的綜合收得率約為76%，渣鋼的使用量與轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)增硫的關(guān)系見圖2。從圖中可以看出，15t以內(nèi)的渣鋼使用量對轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)增硫影響可控。從2001年7月開始渣鋼全部入爐使用，歷年的渣鋼使用量如圖3所示。可以看出平均每年回收和利用的渣鋼近10萬t。
　　2.2渣鐵的回收利用
　　在鐵水扒渣及混鐵車倒渣過程中，不可避免地將部分鐵水隨渣一起倒進渣包內(nèi)形成渣鐵。將渣鐵加工成合格的塊度，并將渣鐵中渣含量控制在10%以下，則渣鐵總體硫含量可達0.1%-0.12%之間，是外購廢鋼或渣鋼硫含量的三倍以上，可通過調(diào)節(jié)加入量進行適當控制。2001年寶鋼開始試用渣鐵，使用初期就達到了每年近10萬t的使用量。
　　但隨著寶鋼鋼種質(zhì)量要求的不斷提高，鐵水扒渣強度的大幅度增加，渣鐵產(chǎn)生量也大幅度上升。但因含渣量高且波動大（含渣量約8%-15%），渣鐵在使用方面受到限制，造成渣鐵大量堆積的局面。為解決產(chǎn)生量與使用量不平衡問題、加強渣鋼、鐵的綜合利用、提高渣鋼、鐵的質(zhì)量，提出了渣鋼、鐵加工精品化的思路。確定了渣鐵再加工工藝：渣鐵噴水水解＋鑿巖機沖擊破碎＋磁選除渣＋分選＋分堆＋渣鐵噴水＋鐵水渣磁選，對渣鐵成品進行再加工，得到含鐵量達98%以上的高純渣鐵。2004年渣鋼、鐵綜合利用的重點是渣鋼、鐵加工精品化，同時對高純渣鐵的加入量與轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)增硫的關(guān)系進行了試驗研究，如圖4所示。每爐渣鐵加入量控制在10t以內(nèi)對轉(zhuǎn)爐的增硫影響可控。歷年的渣鐵使用量如圖5所示，可以看出2004年以后高純渣鐵開始批量使用，渣鐵的使用量大幅上升，平均每年要消耗近40萬t渣鐵，高純渣鐵在代替部分重廢用于轉(zhuǎn)爐冶煉上發(fā)揮了很大的作用。
　　2.3渣鐵球與渣鐵粉的回收利用
　　在鋼水、鐵水渣進入渣包后，大部分形成渣鋼、鐵塊，小部分形成小顆粒鋼、鐵，并與鋼、鐵渣混合在一起，根據(jù)粒度大小，這些鋼、鐵?？煞譃樵F球、渣鐵粉。根據(jù)對含鐵渣資源的取樣分析，在鋼、鐵渣中含有小顆粒鋼、鐵，且總量也較大。為綜合利用這部分資源，對渣處理工藝進行調(diào)查、分析，提出了篩分+磁選+水洗的工藝。從2002年下半年開始進行提純試驗，提純出含鐵量達80％以上的渣鐵球（粒度在5-150mm），并批量應用于電爐。對5mm以下的含鐵渣提純后，T.Fe可達75%以上，符合燒結(jié)礦的配料條件，進行批量配料使用后，對鐵水質(zhì)量無影響，年回收使用量達到了4.6萬t。
　　2.4鋼渣的綜合利用
　　目前寶鋼的鋼渣主要用作筑路材料，部分返回燒結(jié)和轉(zhuǎn)爐利用。轉(zhuǎn)爐鋼渣CaO、MgO含量較高，T.Fe約15%-25%，主要以Fe2O3形式存在。鋼渣返燒結(jié)使用可降低石灰、礦石的使用量，降低鐵水成本。從2000年開始進行鋼渣返燒結(jié)試驗，目前燒結(jié)礦中鋼渣配比為1.2%左右，年使用量穩(wěn)定在17萬t以上。同時經(jīng)過適當工藝加工將鋼渣返回轉(zhuǎn)爐利用，可以有效促進轉(zhuǎn)爐冶煉過程的前期化渣，降低輔料的消耗，達到降本增效的目的，2005年8月開始將鋼渣返回轉(zhuǎn)爐利用，年回收利用鋼渣超過10萬t。
　　2.5其他金屬廢棄物的利用
　　煉鋼含鐵塵泥主要產(chǎn)生于除塵設(shè)備回收的大量含鐵除塵灰、轉(zhuǎn)爐OG除塵產(chǎn)生的OG泥及轉(zhuǎn)爐LT除塵產(chǎn)生的LT除塵灰。除塵灰中T.Fe含量基本在40%-60%之間，但含鋅量較高，如表4所示。從理論上講，各類除塵灰都可以作為燒結(jié)原料，但含鋅量較高的除塵灰易在高爐管道中產(chǎn)生結(jié)瘤現(xiàn)象，影響高爐正常冶煉。目前，除塵灰可以部分使用，煉鋼OG泥部分返燒結(jié)、LT除塵灰可以直接壓塊供轉(zhuǎn)爐使用，煉鋼含鐵塵泥的綜合返回利用率在50%左右。
　　
　　表4   煉鋼部分含鐵塵泥的化學成分
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　　塵泥種類                            成分，%
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　　T.Fe    C    Pb    ZnO     S      P     CaO   SiO2   MgO
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　　轉(zhuǎn)爐OG泥       60   1.8   0.06   0.4   0.04   0.06    9.2    0.9   9.0
　　轉(zhuǎn)爐LT灰       53  0.18   0.14  1.45   0.05   0.06   13.4   0.44   3.3
　　轉(zhuǎn)爐二次除塵灰 40   3.5   1.24   2.9   0.14   1.24   11.5   2.16  15.5
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　　綜上所述，由于渣鋼、鐵是廠內(nèi)產(chǎn)生的資源，其來源穩(wěn)定、價格低，是煉鋼廢鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要組成部分。替代外購廢鋼效益明顯，每使用1噸廠內(nèi)渣鋼、鐵，相當于為公司降低成本800元/t左右。通過持續(xù)推進渣鋼、鐵的使用，從2008年開始渣鋼、鐵的使用量超過了其產(chǎn)生量，從而徹底消除了長期以來存在的渣山。渣鋼、鐵等固廢使用量的提高，不僅為公司創(chuàng)造了非常大的效益，同時也為公司減少二次資源的污染發(fā)揮了很大作用。
　　3資源綜合利用管理系統(tǒng)的推進
　　寶鋼對資源綜合利用系統(tǒng)進行了整體策劃和推進，以促進資源的高效、循環(huán)利用，通過信息化管理手段對寶鋼現(xiàn)有一次、二次、三次資源使用現(xiàn)狀的業(yè)務(wù)管理流程進行優(yōu)化，研究資源綜合利用管控的體系架構(gòu)，梳理全物流管控再生資源產(chǎn)生與回收業(yè)務(wù)流程，建立全物流管控資源綜合利用管理信息系統(tǒng)。
　　金屬料方面，主要對煉鋼廠內(nèi)合金、廢鋼及全廠含鐵固廢等三類資源進行種類、流向、利用情況的全面梳理，并根據(jù)其物理特性與化學成分，分類組織回收與利用；廢鋼方面，主要完善了廢鋼L3系統(tǒng)，實現(xiàn)了煉鋼廠內(nèi)廢鋼的收發(fā)存管理，使廢鋼管理全過程受控，并以實際消耗進行成本核算；含鐵固廢方面，主要新建了資源綜合利用系統(tǒng)的固廢子系統(tǒng)，對固廢的產(chǎn)生、回收、出廠進行監(jiān)管，實行固廢收發(fā)存管理，實現(xiàn)了渣鋼、鐵等金屬固廢產(chǎn)生和利用的全過程管理，同時改造了智能司磅系統(tǒng)，使資源綜合利用系統(tǒng)能實現(xiàn)過磅申請、自動發(fā)送過磅信息等功能。目前初步實現(xiàn)煉鋼廠內(nèi)合金、廢鋼及全廠含鐵固廢三類資源的全流程管理。
　　4展望
　　通過對歷年來寶鋼廢鋼結(jié)構(gòu)的逐步優(yōu)化，煉鋼用料結(jié)構(gòu)趨于合理，廠內(nèi)二次資源得到了充分利用，生產(chǎn)成本不斷下降。同時，隨著渣鋼、鐵使用量的不斷增加，熱壓塊鐵、生鐵塊等產(chǎn)品化的廢鋼替代品的開發(fā)，使寶鋼使用的廢鋼資源更加廣泛。目前進行的廢鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要還是總體需求計劃的平衡和優(yōu)化。從長遠看，需結(jié)合煉鋼冶煉的主原料計算模型，分鋼種推進煉鋼金屬料的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，進一步提高成本控制的精細化及有效化。
　　現(xiàn)在，寶鋼在渣鋼、鐵利用方面已實現(xiàn)產(chǎn)生量與回收利用量持平的管理模式，隨著寶鋼含鐵渣回收利用管理、加工與使用技術(shù)的不斷進步，金屬料的綜合利用將逐步走向源頭管理、精品管理、全量管理的可持續(xù)發(fā)展道路。
　　資源綜合利用系統(tǒng)是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、走可持續(xù)發(fā)展的重要載體，寶鋼開展了金屬料的資源綜合利用管控系統(tǒng)的建設(shè)，下一步要不斷完善并利用好資源綜合利用管理系統(tǒng)，通過對各類資源的流程、流向、流量梳理，以促進資源綜合利用最大化，實現(xiàn)精細化、全流程管理。