钢铁带动创新

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钢铁产品的应用助力下游行业减少环境足迹

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船舶和集装箱

钢质船舶和集装箱可一次运输大量货物,海运的能耗和温室气体排放低于其他运输方式。

Ships and Containers

钢质船舶和集装箱体积庞大,可一次性运输大量货物,我们日常生活中有90%物品都通过海运输送,在全球使用的1700万只海运集装箱中,大部分由钢铁制成,钢铁是制造巨型船舶的主要材料

海运的能耗和温室气体排放低于其他运输方式。

以运输 1 吨货物行驶 1 公里为例,船舶的二氧化碳排放量为 3 克,而火车和重型卡车则分别为 45 克和 560 克。

从中国到欧洲的整个集装箱运输路程的二氧化碳排放量,只相当于长途卡车在欧洲运输 200 公里的二氧化碳排放量。

通过海运将一瓶法国红酒运到纽约的二氧化碳排放量,将低于通过卡车将一瓶加州红酒运到纽约的二氧化碳排放量。

此外,海运货物通常比空运货物的成本低 12-16 倍。

艾玛·马士基号

图片来源:马士基航运

海运集装箱

图片来源:www.GlynLowe.com

钢质包装材料和循环利用

全球每年循环利用的钢质钢质包装材料约为 720 万吨,可减排 1100 万吨的二氧化碳,相当于减少大约 28 万辆汽车行驶所降低的排放量。

Recycling

每年食品罐产量大约有2000 亿只。与其他食品保存方法相比,钢罐不需要冷藏和冷冻,因此能节约能源。钢罐具有抗破坏性,还可防潮、防氧化、防光照。在不需要添加剂的情况下,保留罐装食品的营养价值。

在过去 20 年间,钢罐重量平均减少 33%。三片罐的平均厚度从 1986 年的 0.2 毫米,降低到现在的 0.13 毫米。2000 年以来,钢质食品罐的碳足迹下降了 33%。

全球每年循环利用的钢质包装材料约为 720 万吨,相当于减少了新钢生产将会带来的 1100 万吨二氧化碳当量,还相当于减少大约28万辆汽车行驶所降低的二氧化碳排放量。每只循环利用的钢罐节省了的二氧化碳排放量相当于钢罐自身重量 的1.5 倍。

钢铁可以百分百循环利用,通过磁选工艺可以方便地回收。有些国家的钢质包装材料再循环率达到 90% 以上,钢铁是欧洲循环率最高的钢质包装材料。

钢罐

图片来源:Getty Images

钢铁循环利用

图片来源:Blahedo

可再生能源

采用钢铁,可将建筑物改造成发电站。创新一体式钢质建筑组件可用于生成、收集、存储和释放太阳能和地热能。

采用钢铁,可将建筑物改造成发电站。创新一体式钢质建筑组件,如屋面、覆层及地板系统,可用于生成、收集、存储和释放太阳能和地热能。

在索尔舍之家(Solcer),通过屋顶安装的建筑集成光伏电池(BIPV)以及安装在墙面上的太阳能空气收集器,收集太阳能产生电力,并将电能存储到电池内。电能通过供暖、照明、电气设备以及用水系统输送到整栋建筑中。该房屋还是一处能源多产的绿色建筑,其自产能源高于自耗能源。

在现有建筑的节能管理上,钢铁也发挥了关键作用。自上世纪 90 年代起,人们就开始使用钢质太阳能空气收集器以及太阳能存储设备改造工业建筑,取代依赖天然气,预计,节能量可达到 75%。

另外,现在人们还将钢质能量桩与热力泵共用,在冬季可以从地面收集热量,在夏季可以享受免费供冷。钢质能量桩能够利用苛刻的土壤条件,用以收集可再生能源。例如,能量桩能够以免费供暖形式,满足单层商业建筑 71% 的供暖需求,还可满足 100% 的供冷需求。

“索尔舍”之家

图片来源:SPECIFIC

近零能耗大楼

图片来源:Ruukki

水泥生产

钢铁业副产品高炉炉渣可用于生产水泥,利用粒化高炉矿渣粉替代水泥熟料生产水泥,可减少2亿吨二氧化碳的排放。

Ships and Containers

钢铁行业不仅通过各种创新技术实现自身温室气体的减排,而且还帮助水泥行业利用炼钢过程中产生的副产品高炉炉渣生产水泥,来降低温室气体的排放。熔融状的炉渣从铁水中分离后,通过喷水让炉渣颗粒化,干燥后研磨成精细粉末,也称之为炉渣水泥。根据使用方式、质量要求及环境条件,炉渣水泥可替换用于混凝土中的20% 至 80% 的波特兰水泥。

水泥由研磨后的石灰石和粘土制成。在水泥生产过程中,渣块(在加热窑内形成的 1 毫米至 25 毫米之间的圆形结块)的生产过程耗能比例最多,是水泥行业二氧化碳排放量大的主要原因。

根据国际能源署的统计,通过将水泥渣块(水泥生产过程中形成的弹珠大小的球团)替换成炉渣水泥,可大幅降低每年的能源消耗和二氧化碳排放——最多可减少 5 亿吉焦能源或 2 亿吨二氧化碳。

在过去 10 年间,美国消耗了超过 2900 万吨炉渣水泥,相当于减少了 410 万辆乘用车的二氧化碳排放量,并且这些能量足够为 59.6 万个家庭提供电力。

水泥生产

图片来源:英国国际发展部(DFID)

粒化高炉矿渣粉

图片来源:澳大拉西亚(钢铁)炉渣协会

更坚固、更轻型的汽车

越来越多的新型汽车采用先进高强度钢材。这种钢材强度大,可实现汽车减重35%,及减少汽车整个生命周期的温室气体排放。

Vehicles

2016 年,全球生产了大约 9500 万辆汽车。平均每辆汽车用钢900 千克,汽车行业用钢总量约为 8000 万吨。现在几乎每款新型汽车都采用先进高强度钢材(AHSS)。在今天的汽车用材中,钢材占 50% 以上,而先进高强度钢材的使用可以实现汽车设计的减重和优化,同时提高安全性和燃油经济性。

与传统钢材相比,新牌号先进高强度钢材使得车企能够降低结构重量 25-39%,降低整车重量 10%。当这种钢材应用到典型五座家用车时,汽车的整体质量大约降低 160 千克,在整个生命周期期间节省温室气体 3-3.5 吨。

许多钢企都开发了新牌号的创新型高强度钢材,可在不牺牲安全性的前提下,让汽车组件变得更薄、更轻。

2013年,世界钢铁协会下属的汽车用钢项目——世界汽车用钢联盟,完成了一个为期三年的项目,提供了全面工程化的钢质电动汽车设计。该项目被称为“未来钢质汽车项目”(FSV),突出先进高强度钢材的车身结构设计,白车身质量减至 177 千克,再加上电池电力传动系,这种设计使得(根据能源的不同)整个生命周期的温室气体排放量减少 70%。

未来钢质汽车项目

图片来源:世界汽车用钢联盟

雪佛兰Silverado车型突出高强度钢质车身

图片来源:gm.com

电动车辆

钢铁是制造电动汽车的主要材料。电工钢是搭载在电动汽车和混合动力汽车中的高速电动机的核心材料。

ELECTRIC MOBILITY

钢铁是制造电动汽车的主要材料。电工钢是搭载在电动汽车和混合动力汽车中的高速电动机的核心材料。电动机驱动电池的电能转换,从而驱动电动车行驶。

为确保电动传动系的效率,保证高磁通密度以及尽量减少磁芯损耗很重要。与当前标准牌号的电工钢相比,新开发的电工钢磁芯损耗降低 30%,可帮助电动汽车进一步减少碳足迹。

另外,目前正在面向未来汽车,开发可用于下一代电动机的新牌号电工钢。

科研人员正在开发的电工钢含硅量是目前电动机使用的电工钢的两倍。这种钢材能够实现更高频率,从目前的60赫兹一跃升至 400 赫兹。这将大大提高电动机的功率密度,也意味着电动机可以做到更小、更轻、更强大、更加符合成本效益。

全世界电动汽车市场急速升温。根据国际能源署的统计,2016 年是电动汽车销量的创记录年份。2016 年全球售出超过 75 万辆电动汽车,其中超过 40% 是在中国售出。目前,全球公路上行使的电动汽车超过 200 万辆。

电工钢

图片来源:蒂森克虏伯钢铁公司

电动汽车

图片来源:Plug'n Drive

人工礁石

从地铁车厢和船舶,到退役的武装运兵车,全球使用报废钢铁建造人工礁石超过 400 座。

Reefs

在加勒比、佛罗里达、阿拉巴马以及东南亚周边海域,报废的钢铁用于建造人工礁石超过 400 座,为数以百万计的鱼类和海洋生命提供了栖息场所。

在美国的内华达州海岸附近,超过 2,500 个纽约地铁车厢经过改造后,被做成水下礁石,此举带来海洋生命激增——每平方米食物量是沙质海底的 400 倍。

报废的海上油气钻井平台为鱼类提供了摩天楼式生活,每平方米钻井平台可以维持的鱼类数量是天然礁石海底的 27 倍。

人工礁石

图片来源:Wolf Hilbertz

将改造后的地铁车厢做成礁石

图片来源:南卡罗莱纳州自然资源部

海底造林

钢渣含海洋生态系统所需的钙、铁等矿物质,可用于建造海洋森林,以提高了生物量,每年可捕获0.5 吨二氧化碳。

SEA FORESTATION

钢渣是钢铁冶炼过程中产生的一种有用的副产品,在全球海底造林项目中得到成功应用,解决全球海岸线周围礁石的退化问题。

特里同(Triton)是韩国用钢渣制成的鱼礁产品,用于海底造林。在东部和南部海域,已有十余个海岸地区建成了由钢渣制成的海底森林,这些海底森林在改善海洋环境、增加生物多样性方面发挥了积极作用。这种构造物提供了海洋系统所需的铁和钙等矿物质,为海草和其他海洋生物的生长创造了理想条件。

例如,在Pyeongsan的海岸地区,鱼捕获数量在 18 个月内急剧提高,生物质量比周边海域高 10 倍。腔昆布海藻种类增加 2.5 倍。

另外,通过钢渣的碳化作用和海藻的光合作用,由特里同构造物组成的海洋森林还可捕获二氧化碳,每年每吨特里同可捕获 0.1-0.5 吨二氧化碳。海洋生态系统的恢复还有助于增加渔业产量,助推本地经济发展。

特里同(Triton)——钢渣制成的鱼礁

图片来源:浦项制铁

钢铁礁石建成的海底森林

图片来源:浦项制铁

退役的海上石油钻井平台

钢材是钻井平台的主要构件。退役后的钻井平台可改造成近海风力发电场、潜水胜地、人工礁石以及游轮的停靠港。

Oil Rigs

钻井平台需要抵御恶劣的海洋气候和惊涛骇浪,因此主要采用钢材建造。在全球范围内,目前共有 470 座油气钻井平台以及 3000 条管线即将退役。

处理这些设施的退役是一个复杂的问题。例如,挪威艾科菲斯克(Ekofisk)油田九座钻井平台的拆除,将涉及 113500 吨钢材——“相当于 54 座伦敦眼的重量”。

与循环利用相比,钢材的重新利用所需的资源量更低。为了不拆除钻井平台,人们提出并实施了钻井平台的创新利用方法。

由于钢材的寿命较长,因此退役的钻井平台可用于其他地方,包括建造人工礁石、近海风力发电场、潜水胜地以及游轮的停靠港。

作为退役结构物重新利用的成功案例,在马来西亚沙巴州东部沿海地区,一处钻井平台经过翻新,现在成为一家服务浮潜和深潜者的酒店。

钻井平台改造成潜水胜地

图片来源:weburbanist.com

诺亚绿洲:垂直生物栖息地

图片来源:weburbanist.com

肥料和石灰质物质

钢渣是宝贵的农业资源。钢渣可用作肥料和石灰质物质,提高植物养分,改善土壤质量

FERTILISERS & LIMING MATERIALS

在联合炼钢厂,每生产一吨钢材,将会产生 400-500 千克副产品。主要的副产品是钢渣。钢渣并不是垃圾,而是一种宝贵的资源。

在现代社会,使用钢铁冶炼过程中产生的钢渣作为肥料和石灰质物质已有较长历史。在德国,高炉和转炉炉渣被批准作为肥料使用已经分别有 60 年和 30 年的历史。在美国,从上世纪 20 年代起,炉渣就被用于各种粮食生产和环境美化。在日本,炉渣制成的硅酸盐肥料已在稻米种植中使用多年。

炉渣中含有钙、镁、铝、硅、铁、硫、锰等肥料中需要的有用元素。

这些元素是保证植物养分和土壤质量的有用属性。另外,这些元素的碱性还可中和土壤的酸性。

农民充分利用炉渣肥料增加耕作物和牧草地的产量。这些营养物质不仅可用于提高家庭菜园的土壤结构和质量,还可制成供温室大棚使用的肥沃的植床土和盆土。这些物质不仅可用于公园和高尔夫球场,还可用于土地开垦项目,中和土壤的酸性。

另外,与天然石灰石和白云石中存在的碳酸镁相比,炉渣中的钙和镁具有更好的水溶性。炉渣的使用可帮助减少自然资源的开发和废物填埋。

钢渣可用作硅酸钙肥料。

图片来源:日本钢铁渣协会

钢渣是宝贵的农业资源

图片来源:安赛乐米塔尔公司

飞机引擎和起落架

高价值的钢质部件(例如,引擎和起落架)从退役飞机上拆解下来后,经过二次制造,可再次用作现役飞机的零部件。

AIRCRAFT ENGINES & LANDING GEAR

钢材是飞机发动机和起落架使用的一种关键材料。这些高价值的钢质部件从退役飞机上拆解下来后,经过二次制造,可再次用作现役飞机的零部件。

通常飞机服役 20-25 年后退役。目前,每年退役的飞机约为 800 架。许多退役飞机都被一直封存,直到转手他人或有再次利用的机会。德国国家航空公司汉莎航空开发了一种新的回收办法,该公司的飞机经过再循环和再利用,可用于维护现有飞机编队。在飞机退役后,许多高价值的部件被马上拆解出来。其中包括含有大量高价值钢材的零部件,比如,起落架和飞机引擎。

例如,波音 747-400 型飞机的四个引擎含有的元件价值 700 万欧元,占该飞机可重复利用部件价值的 80%。

汉莎公司将所有可重复使用的部件从飞机上拆解后,对这些部件进行大修和测试。这些部件经过再制造后,可重新用作该公司现役飞机的零部件。这些再制造零部件的品质如初:不仅要达到相同的认证要求,还要通过相同的功能测试,因此与新部件无异。

飞机引擎含有大量高价值的钢材。

图片来源:Richard Gray and bbc.com

钢材是起落架使用的一种关键材料

图片来源:Howard Timberlake and bbc.com

改造的建筑物

钢材具有较长的使用寿命和较好的适应性,能够让旧的建筑物和桥梁重新投入使用或改造成其他用途。通过建筑物的重新利用,减排的二氧化碳估计在 1-1.5 千克二氧化碳/千克钢材。

REPURPOSED BUILDINGS

钢铁拥有较长寿命和改装能力,能够使老旧建筑和桥梁得到翻新利用,或改造成其他用途,从而节省资源和成本。钢材可用于废弃建筑物的改造,废旧仓库或火车站等可改造成现代生活空间或工作空间,延长了建筑物的使用寿命,节省了资源,降低了成本。通过建筑物的重新利用,每吨钢可以减排1-1.5千克二氧化碳。

史基浦机场新近投入运营的巴士车站,是 1942 年英国皇家空军的伦敦机库。鹿特丹机场也在1958 年重新利用过这一机库。2015 年,这处机库被改造成为荷兰史基浦机场的现代化巴士车站。

在美国,越来越多的桥梁在置换时,使用的是回收钢梁,而不是新造钢梁。俄亥俄州的绿谷公路桥是第五座使用回收钢梁置换的桥梁,节省了 51,000 美元的桥跨结构费用。

2003 年,明尼苏达州圣路易斯县桥也采用 30 年的旧钢梁置换,这些旧钢梁取自另一座已退役的桥梁。

越来越多的建筑物设计都通过使用钢质组件,提高可拆卸性和可重复利用性。这些建筑物在使用寿命结束时,可以方便地、符合成本效益地改造成其他用途。阿姆斯特丹位于史基浦机场的法院和配送中心都是这样的案例。这些建筑物可以百分百拆卸和重复利用。

通过重复利用,不仅延长了产品的生命周期和使用寿命,而且避免了废钢的运输和再次熔炼。这极大提高了环保优势,保证了资源的充分利用。

1942 年英国皇家空军的伦敦机库

图片来源:392 轰炸机组纪念协会

2015 年史基浦机场巴士站

图片来源:克莱森斯厄德曼建筑设计师事务所

更长、更坚固的桥梁

高性能钢材可增加桥梁的长度和强度,在缩短行使距离的同时,还可承载更多车辆。在过去 80 年间,悉尼港湾大桥通过缩短行驶距离,相当于减排约 1200 万吨二氧化碳当量。

LONGER & STRONGER BRIDGES

高性能钢材可提高桥梁的长度和强度,在缩短行使距离的同时,还提高了承重能力。行使时间和距离的减少意味着燃料消耗的减少,以及二氧化碳排放量的减少。

美国的库珀河大桥将芒特普林森与查尔斯顿之间的行程从 39 公里缩短至 11.6 公里,每年汽车尾气减排约16.7 万吨二氧化碳当量。这也意味着在使用寿命期间,根据平均汽油消耗和当前的汽车设计,相当于减排了 1670 万吨二氧化碳当量。

澳大利亚悉尼大桥已经矗立了 80 多年。在这些年间,通过将行驶距离从 17.6 公里缩短至 7 公里(从卡莫雷到悉尼途经这座大桥),减排的二氧化碳总量估计在 1185 万吨。

钢材还可进一步增加桥梁长度。全球超过 20 座桥梁的长度超过 25 公里。世界上最长的桥梁是中国的丹昆特大桥,长度达到 165 公里。

日本的明石海峡大桥是世界上最长的悬索桥,桥长 3.9 公里。这座大桥可承受 286 公里/小时的狂风,以及 8.5 级强震。每天桥上行驶车辆将近 2.3 万辆。

澳大利亚悉尼大桥

图片来源:Adam.J.W.C.

中国丹昆特大桥

图片来源:Lazer Horse

钢铁带动创新

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钢铁产品的应用助力下游行业减少环境足迹

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船舶和集装箱

钢质船舶和集装箱可一次运输大量货物,海运的能耗和温室气体排放低于其他运输方式。

Ships and Containers

钢质船舶和集装箱体积庞大,可一次性运输大量货物,我们日常生活中有90%物品都通过海运输送,在全球使用的1700万只海运集装箱中,大部分由钢铁制成,钢铁是制造巨型船舶的主要材料

海运的能耗和温室气体排放低于其他运输方式。

以运输 1 吨货物行驶 1 公里为例,船舶的二氧化碳排放量为 3 克,而火车和重型卡车则分别为 45 克和 560 克。

从中国到欧洲的整个集装箱运输路程的二氧化碳排放量,只相当于长途卡车在欧洲运输 200 公里的二氧化碳排放量。

通过海运将一瓶法国红酒运到纽约的二氧化碳排放量,将低于通过卡车将一瓶加州红酒运到纽约的二氧化碳排放量。

此外,海运货物通常比空运货物的成本低 12-16 倍。

艾玛·马士基号

图片来源:马士基航运

海运集装箱

图片来源:www.GlynLowe.com

钢质包装材料和循环利用

全球每年循环利用的钢质钢质包装材料约为 720 万吨,可减排 1100 万吨的二氧化碳,相当于减少大约 28 万辆汽车行驶所降低的排放量。

Recycling

每年食品罐产量大约有2000 亿只。与其他食品保存方法相比,钢罐不需要冷藏和冷冻,因此能节约能源。钢罐具有抗破坏性,还可防潮、防氧化、防光照。在不需要添加剂的情况下,保留罐装食品的营养价值。

在过去 20 年间,钢罐重量平均减少 33%。三片罐的平均厚度从 1986 年的 0.2 毫米,降低到现在的 0.13 毫米。2000 年以来,钢质食品罐的碳足迹下降了 33%。

全球每年循环利用的钢质包装材料约为 720 万吨,相当于减少了新钢生产将会带来的 1100 万吨二氧化碳当量,还相当于减少大约28万辆汽车行驶所降低的二氧化碳排放量。每只循环利用的钢罐节省了的二氧化碳排放量相当于钢罐自身重量 的1.5 倍。

钢铁可以百分百循环利用,通过磁选工艺可以方便地回收。有些国家的钢质包装材料再循环率达到 90% 以上,钢铁是欧洲循环率最高的钢质包装材料。

钢罐

图片来源:Getty Images

钢铁循环利用

图片来源:Blahedo

可再生能源

采用钢铁,可将建筑物改造成发电站。创新一体式钢质建筑组件可用于生成、收集、存储和释放太阳能和地热能。

采用钢铁,可将建筑物改造成发电站。创新一体式钢质建筑组件,如屋面、覆层及地板系统,可用于生成、收集、存储和释放太阳能和地热能。

在索尔舍之家(Solcer),通过屋顶安装的建筑集成光伏电池(BIPV)以及安装在墙面上的太阳能空气收集器,收集太阳能产生电力,并将电能存储到电池内。电能通过供暖、照明、电气设备以及用水系统输送到整栋建筑中。该房屋还是一处能源多产的绿色建筑,其自产能源高于自耗能源。

在现有建筑的节能管理上,钢铁也发挥了关键作用。自上世纪 90 年代起,人们就开始使用钢质太阳能空气收集器以及太阳能存储设备改造工业建筑,取代依赖天然气,预计,节能量可达到 75%。

另外,现在人们还将钢质能量桩与热力泵共用,在冬季可以从地面收集热量,在夏季可以享受免费供冷。钢质能量桩能够利用苛刻的土壤条件,用以收集可再生能源。例如,能量桩能够以免费供暖形式,满足单层商业建筑 71% 的供暖需求,还可满足 100% 的供冷需求。

“索尔舍”之家

图片来源:SPECIFIC

近零能耗大楼

图片来源:Ruukki

水泥生产

钢铁业副产品高炉炉渣可用于生产水泥,利用粒化高炉矿渣粉替代水泥熟料生产水泥,可减少2亿吨二氧化碳的排放。

Ships and Containers

钢铁行业不仅通过各种创新技术实现自身温室气体的减排,而且还帮助水泥行业利用炼钢过程中产生的副产品高炉炉渣生产水泥,来降低温室气体的排放。熔融状的炉渣从铁水中分离后,通过喷水让炉渣颗粒化,干燥后研磨成精细粉末,也称之为炉渣水泥。根据使用方式、质量要求及环境条件,炉渣水泥可替换用于混凝土中的20% 至 80% 的波特兰水泥。

水泥由研磨后的石灰石和粘土制成。在水泥生产过程中,渣块(在加热窑内形成的 1 毫米至 25 毫米之间的圆形结块)的生产过程耗能比例最多,是水泥行业二氧化碳排放量大的主要原因。

根据国际能源署的统计,通过将水泥渣块(水泥生产过程中形成的弹珠大小的球团)替换成炉渣水泥,可大幅降低每年的能源消耗和二氧化碳排放——最多可减少 5 亿吉焦能源或 2 亿吨二氧化碳。

在过去 10 年间,美国消耗了超过 2900 万吨炉渣水泥,相当于减少了 410 万辆乘用车的二氧化碳排放量,并且这些能量足够为 59.6 万个家庭提供电力。

水泥生产

图片来源:英国国际发展部(DFID)

粒化高炉矿渣粉

图片来源:澳大拉西亚(钢铁)炉渣协会

更坚固、更轻型的汽车

越来越多的新型汽车采用先进高强度钢材。这种钢材强度大,可实现汽车减重35%,及减少汽车整个生命周期的温室气体排放。

Vehicles

2016 年,全球生产了大约 9500 万辆汽车。平均每辆汽车用钢900 千克,汽车行业用钢总量约为 8000 万吨。现在几乎每款新型汽车都采用先进高强度钢材(AHSS)。在今天的汽车用材中,钢材占 50% 以上,而先进高强度钢材的使用可以实现汽车设计的减重和优化,同时提高安全性和燃油经济性。

与传统钢材相比,新牌号先进高强度钢材使得车企能够降低结构重量 25-39%,降低整车重量 10%。当这种钢材应用到典型五座家用车时,汽车的整体质量大约降低 160 千克,在整个生命周期期间节省温室气体 3-3.5 吨。

许多钢企都开发了新牌号的创新型高强度钢材,可在不牺牲安全性的前提下,让汽车组件变得更薄、更轻。

2013年,世界钢铁协会下属的汽车用钢项目——世界汽车用钢联盟,完成了一个为期三年的项目,提供了全面工程化的钢质电动汽车设计。该项目被称为“未来钢质汽车项目”(FSV),突出先进高强度钢材的车身结构设计,白车身质量减至 177 千克,再加上电池电力传动系,这种设计使得(根据能源的不同)整个生命周期的温室气体排放量减少 70%。

未来钢质汽车项目

图片来源:世界汽车用钢联盟

雪佛兰Silverado车型突出高强度钢质车身

图片来源:gm.com

电动车辆

钢铁是制造电动汽车的主要材料。电工钢是搭载在电动汽车和混合动力汽车中的高速电动机的核心材料。

ELECTRIC MOBILITY

钢铁是制造电动汽车的主要材料。电工钢是搭载在电动汽车和混合动力汽车中的高速电动机的核心材料。电动机驱动电池的电能转换,从而驱动电动车行驶。

为确保电动传动系的效率,保证高磁通密度以及尽量减少磁芯损耗很重要。与当前标准牌号的电工钢相比,新开发的电工钢磁芯损耗降低 30%,可帮助电动汽车进一步减少碳足迹。

另外,目前正在面向未来汽车,开发可用于下一代电动机的新牌号电工钢。

科研人员正在开发的电工钢含硅量是目前电动机使用的电工钢的两倍。这种钢材能够实现更高频率,从目前的60赫兹一跃升至 400 赫兹。这将大大提高电动机的功率密度,也意味着电动机可以做到更小、更轻、更强大、更加符合成本效益。

全世界电动汽车市场急速升温。根据国际能源署的统计,2016 年是电动汽车销量的创记录年份。2016 年全球售出超过 75 万辆电动汽车,其中超过 40% 是在中国售出。目前,全球公路上行使的电动汽车超过 200 万辆。

电工钢

图片来源:蒂森克虏伯钢铁公司

电动汽车

图片来源:Plug'n Drive

人工礁石

从地铁车厢和船舶,到退役的武装运兵车,全球使用报废钢铁建造人工礁石超过 400 座。

Reefs

在加勒比、佛罗里达、阿拉巴马以及东南亚周边海域,报废的钢铁用于建造人工礁石超过 400 座,为数以百万计的鱼类和海洋生命提供了栖息场所。

在美国的内华达州海岸附近,超过 2,500 个纽约地铁车厢经过改造后,被做成水下礁石,此举带来海洋生命激增——每平方米食物量是沙质海底的 400 倍。

报废的海上油气钻井平台为鱼类提供了摩天楼式生活,每平方米钻井平台可以维持的鱼类数量是天然礁石海底的 27 倍。

人工礁石

图片来源:Wolf Hilbertz

将改造后的地铁车厢做成礁石

图片来源:南卡罗莱纳州自然资源部

海底造林

钢渣含海洋生态系统所需的钙、铁等矿物质,可用于建造海洋森林,以提高了生物量,每年可捕获0.5 吨二氧化碳。

SEA FORESTATION

钢渣是钢铁冶炼过程中产生的一种有用的副产品,在全球海底造林项目中得到成功应用,解决全球海岸线周围礁石的退化问题。

特里同(Triton)是韩国用钢渣制成的鱼礁产品,用于海底造林。在东部和南部海域,已有十余个海岸地区建成了由钢渣制成的海底森林,这些海底森林在改善海洋环境、增加生物多样性方面发挥了积极作用。这种构造物提供了海洋系统所需的铁和钙等矿物质,为海草和其他海洋生物的生长创造了理想条件。

例如,在Pyeongsan的海岸地区,鱼捕获数量在 18 个月内急剧提高,生物质量比周边海域高 10 倍。腔昆布海藻种类增加 2.5 倍。

另外,通过钢渣的碳化作用和海藻的光合作用,由特里同构造物组成的海洋森林还可捕获二氧化碳,每年每吨特里同可捕获 0.1-0.5 吨二氧化碳。海洋生态系统的恢复还有助于增加渔业产量,助推本地经济发展。

特里同(Triton)——钢渣制成的鱼礁

图片来源:浦项制铁

钢铁礁石建成的海底森林

图片来源:浦项制铁

退役的海上石油钻井平台

钢材是钻井平台的主要构件。退役后的钻井平台可改造成近海风力发电场、潜水胜地、人工礁石以及游轮的停靠港。

Oil Rigs

钻井平台需要抵御恶劣的海洋气候和惊涛骇浪,因此主要采用钢材建造。在全球范围内,目前共有 470 座油气钻井平台以及 3000 条管线即将退役。

处理这些设施的退役是一个复杂的问题。例如,挪威艾科菲斯克(Ekofisk)油田九座钻井平台的拆除,将涉及 113500 吨钢材——“相当于 54 座伦敦眼的重量”。

与循环利用相比,钢材的重新利用所需的资源量更低。为了不拆除钻井平台,人们提出并实施了钻井平台的创新利用方法。

由于钢材的寿命较长,因此退役的钻井平台可用于其他地方,包括建造人工礁石、近海风力发电场、潜水胜地以及游轮的停靠港。

作为退役结构物重新利用的成功案例,在马来西亚沙巴州东部沿海地区,一处钻井平台经过翻新,现在成为一家服务浮潜和深潜者的酒店。

钻井平台改造成潜水胜地

图片来源:weburbanist.com

诺亚绿洲:垂直生物栖息地

图片来源:weburbanist.com

肥料和石灰质物质

钢渣是宝贵的农业资源。钢渣可用作肥料和石灰质物质,提高植物养分,改善土壤质量

FERTILISERS & LIMING MATERIALS

在联合炼钢厂,每生产一吨钢材,将会产生 400-500 千克副产品。主要的副产品是钢渣。钢渣并不是垃圾,而是一种宝贵的资源。

在现代社会,使用钢铁冶炼过程中产生的钢渣作为肥料和石灰质物质已有较长历史。在德国,高炉和转炉炉渣被批准作为肥料使用已经分别有 60 年和 30 年的历史。在美国,从上世纪 20 年代起,炉渣就被用于各种粮食生产和环境美化。在日本,炉渣制成的硅酸盐肥料已在稻米种植中使用多年。

炉渣中含有钙、镁、铝、硅、铁、硫、锰等肥料中需要的有用元素。

这些元素是保证植物养分和土壤质量的有用属性。另外,这些元素的碱性还可中和土壤的酸性。

农民充分利用炉渣肥料增加耕作物和牧草地的产量。这些营养物质不仅可用于提高家庭菜园的土壤结构和质量,还可制成供温室大棚使用的肥沃的植床土和盆土。这些物质不仅可用于公园和高尔夫球场,还可用于土地开垦项目,中和土壤的酸性。

另外,与天然石灰石和白云石中存在的碳酸镁相比,炉渣中的钙和镁具有更好的水溶性。炉渣的使用可帮助减少自然资源的开发和废物填埋。

钢渣可用作硅酸钙肥料。

图片来源:日本钢铁渣协会

钢渣是宝贵的农业资源

图片来源:安赛乐米塔尔公司

飞机引擎和起落架

高价值的钢质部件(例如,引擎和起落架)从退役飞机上拆解下来后,经过二次制造,可再次用作现役飞机的零部件。

AIRCRAFT ENGINES & LANDING GEAR

钢材是飞机发动机和起落架使用的一种关键材料。这些高价值的钢质部件从退役飞机上拆解下来后,经过二次制造,可再次用作现役飞机的零部件。

通常飞机服役 20-25 年后退役。目前,每年退役的飞机约为 800 架。许多退役飞机都被一直封存,直到转手他人或有再次利用的机会。德国国家航空公司汉莎航空开发了一种新的回收办法,该公司的飞机经过再循环和再利用,可用于维护现有飞机编队。在飞机退役后,许多高价值的部件被马上拆解出来。其中包括含有大量高价值钢材的零部件,比如,起落架和飞机引擎。

例如,波音 747-400 型飞机的四个引擎含有的元件价值 700 万欧元,占该飞机可重复利用部件价值的 80%。

汉莎公司将所有可重复使用的部件从飞机上拆解后,对这些部件进行大修和测试。这些部件经过再制造后,可重新用作该公司现役飞机的零部件。这些再制造零部件的品质如初:不仅要达到相同的认证要求,还要通过相同的功能测试,因此与新部件无异。

飞机引擎含有大量高价值的钢材。

图片来源:Richard Gray and bbc.com

钢材是起落架使用的一种关键材料

图片来源:Howard Timberlake and bbc.com

改造的建筑物

钢材具有较长的使用寿命和较好的适应性,能够让旧的建筑物和桥梁重新投入使用或改造成其他用途。通过建筑物的重新利用,减排的二氧化碳估计在 1-1.5 千克二氧化碳/千克钢材。

REPURPOSED BUILDINGS

钢铁拥有较长寿命和改装能力,能够使老旧建筑和桥梁得到翻新利用,或改造成其他用途,从而节省资源和成本。钢材可用于废弃建筑物的改造,废旧仓库或火车站等可改造成现代生活空间或工作空间,延长了建筑物的使用寿命,节省了资源,降低了成本。通过建筑物的重新利用,每吨钢可以减排1-1.5千克二氧化碳。

史基浦机场新近投入运营的巴士车站,是 1942 年英国皇家空军的伦敦机库。鹿特丹机场也在1958 年重新利用过这一机库。2015 年,这处机库被改造成为荷兰史基浦机场的现代化巴士车站。

在美国,越来越多的桥梁在置换时,使用的是回收钢梁,而不是新造钢梁。俄亥俄州的绿谷公路桥是第五座使用回收钢梁置换的桥梁,节省了 51,000 美元的桥跨结构费用。

2003 年,明尼苏达州圣路易斯县桥也采用 30 年的旧钢梁置换,这些旧钢梁取自另一座已退役的桥梁。

越来越多的建筑物设计都通过使用钢质组件,提高可拆卸性和可重复利用性。这些建筑物在使用寿命结束时,可以方便地、符合成本效益地改造成其他用途。阿姆斯特丹位于史基浦机场的法院和配送中心都是这样的案例。这些建筑物可以百分百拆卸和重复利用。

通过重复利用,不仅延长了产品的生命周期和使用寿命,而且避免了废钢的运输和再次熔炼。这极大提高了环保优势,保证了资源的充分利用。

1942 年英国皇家空军的伦敦机库

图片来源:392 轰炸机组纪念协会

2015 年史基浦机场巴士站

图片来源:克莱森斯厄德曼建筑设计师事务所

更长、更坚固的桥梁

高性能钢材可增加桥梁的长度和强度,在缩短行使距离的同时,还可承载更多车辆。在过去 80 年间,悉尼港湾大桥通过缩短行驶距离,相当于减排约 1200 万吨二氧化碳当量。

LONGER & STRONGER BRIDGES

高性能钢材可提高桥梁的长度和强度,在缩短行使距离的同时,还提高了承重能力。行使时间和距离的减少意味着燃料消耗的减少,以及二氧化碳排放量的减少。

美国的库珀河大桥将芒特普林森与查尔斯顿之间的行程从 39 公里缩短至 11.6 公里,每年汽车尾气减排约16.7 万吨二氧化碳当量。这也意味着在使用寿命期间,根据平均汽油消耗和当前的汽车设计,相当于减排了 1670 万吨二氧化碳当量。

澳大利亚悉尼大桥已经矗立了 80 多年。在这些年间,通过将行驶距离从 17.6 公里缩短至 7 公里(从卡莫雷到悉尼途经这座大桥),减排的二氧化碳总量估计在 1185 万吨。

钢材还可进一步增加桥梁长度。全球超过 20 座桥梁的长度超过 25 公里。世界上最长的桥梁是中国的丹昆特大桥,长度达到 165 公里。

日本的明石海峡大桥是世界上最长的悬索桥,桥长 3.9 公里。这座大桥可承受 286 公里/小时的狂风,以及 8.5 级强震。每天桥上行驶车辆将近 2.3 万辆。

澳大利亚悉尼大桥

图片来源:Adam.J.W.C.

中国丹昆特大桥

图片来源:Lazer Horse