資源與環境視角的廢鋼應用潛力研究

［摘 要］ 鋼鐵工業是高能耗、高排放的工業，目前資源和環境對于鋼鐵工業發展的約束尤為突出。本文詳細地分析廢鋼的應用對環境的影響，廢鋼的來源及影響因素，并將粗鋼產量、鋼材累計消費量、廢鋼進口量作為自變量，廢鋼消費總量作為因變量，采用偏最小二乘法進行估計。對未來10年粗鋼產量增速設定了區間值，對未來10年的廢鋼消費量和廢鋼單耗的變化情況進行了模擬，并根據模擬結果，對鋼鐵工業對于廢鋼的回收和管理提出了相應的建議。

［關鍵詞］ 偏最小二乘法；廢鋼單耗；廢鋼消費總量；資源與環境

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2012 . 01. 017

［中圖分類號］ F201；F416.31 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1673 - 0194（2012）01- 0029- 03

1 引 言

我國的廢鋼主要是應用于鋼鐵企業煉鋼，主要作為長流程轉爐中的添加料或短流程電爐的煉鋼主料。廢鋼是一種載能的可再生資源，利用廢鋼煉鋼將會降低在鋼鐵生產過程中的能源消耗、廢水廢氣的排放量；加大廢鋼的投入比例，還會在一定程度上緩解鐵礦石供應緊張局面。廢鋼單耗是指生產1噸鋼需要消耗的廢鋼的數量，單位是千克／噸鋼，它表示廢鋼作為原料在鋼鐵工業生產中所占的比重。

近年來，我國的廢鋼消費總量有了大幅增長，從１９９８年的２ ７７０萬噸增長至２００９年的８ ３１０萬噸。由于在這個過程中粗鋼的產量也迅速上升，且粗鋼產量的增速遠大于廢鋼消費量的增速，因此廢鋼單耗保持下降的趨勢，１９９８年我國的廢鋼單耗為２３９．６４千克／噸鋼，２００８年由于受到金融危機的影響，廢鋼單耗略有回升，至２００９年廢鋼單耗僅為１４６．３０千克／噸鋼。

“十二五”期間，我國發展經濟的主要任務是轉變增長方式，推進結構調整，資源與環境作為約束性指標出現在“十二五”規劃中。鋼鐵工業是高耗能、高污染的行業，因此受到資源與環境的制約十分明顯。本文從廢鋼應用的角度出發，研究廢鋼的應用潛力，并對廢鋼的回收和管理提出相應的建議。

2 現有研究成果

張華［1］分析了我國廢鋼鐵市場價格的變化趨勢，用3種不同的模型對我國未來廢鋼鐵資源的需求進行了預測，提出了廢鋼鐵資源回收利用的政策建議。徐曙光、曹新元［2］指出廢鋼鐵的大量使用可降低工業的能源消耗，并對我國廢鋼利用現狀進行了分析，指出我國的廢鋼資源利用與國外有很大差距。宗玉生、許海川［3］通過對中國廢鋼利用現狀分析和未來供需狀況預測，認為國內廢鋼資源供需矛盾將在很長一段時間內存在，并從國內角度提出了５項保障中國廢鋼資源供給的措施和建議。吳建常［4］分析了中國廢鋼的需求與消費趨勢，建議中國應該鼓勵進口廢鋼。林家沖［5］對我國２００９年廢鋼供求狀況、行情及我國廢鋼產業的發展進行回顧，認為２０１０年我國廢鋼資源依然緊缺，不利于鋼鐵產業節能減排；新稅收政策的實施以及中小鋼鐵企業的惡性競爭也是造成我國廢鋼資源緊缺的根本原因。

Ｈ．Ｗｏｌｄ教授最早提出偏最小二乘法（PLS），用以解決樣本量不足所導致的最小二乘法失效問題。偏最小二乘法在經濟學領域中也得到了廣泛應用［6］。林盛、劉金蘭、韓文秀［7］研究基于ＰＬＳ的結構方程模型，有效解決了在構造客戶滿意度模型過程中所遇到的變量非正態分布問題，對客戶滿意度評價問題進行了研究。汪賢星、李俊杰、王二杰［8］針對影響民間投資的眾多因素，用偏最小二乘法進行回歸分析，認為提高最終消費率、降低銀行貸款利率等措施將對提高民間投資總額起到積極作用。張新安、田澎［９］采用偏最小二乘法，建立了多元回歸模型分析購后行為及影響因素。

3 廢鋼的應用現狀及其同資源與環境的關系

鋼鐵工業屬于高能耗、高排放的行業，而目前的資源供給和環境保護都對鋼鐵行業的發展形成了極大的限制。廢鋼是一種可再生資源，也是唯一能和鐵礦石相互替代的鋼鐵工業必備的生產原料。與鐵礦石作為原材料相比，廢鋼需要的能源較少，對環境和資源造成的影響較小。

我國的廢鋼主要是應用于鋼鐵企業煉鋼，主要作為長流程轉爐中的添加料或短流程電爐的煉鋼主料。目前我國廢鋼應用水平比較低，平均單耗只有１４０千克/噸鋼左右，與世界平均水平４５０千克/噸鋼差距很大，這也可以從兩個方面體現出來：在長流程轉爐爐料中的廢鋼比例低；在短流程電爐煉鋼中的比例較低。

我國鋼鐵工業的生產主要包括短流程電爐煉鋼和長流程轉爐煉鋼，２００９年我國長流程轉爐煉鋼的產量占中國粗鋼產量的比例為９０．３２％，短流程電爐煉鋼的比例占９．６６％。長流程煉鋼主要包括焦化、燒結、高爐煉鐵和轉爐煉鋼4個工序，主要原材料包括煤、焦炭、鐵礦石和極少量廢鋼；而短流程電爐煉鋼則只有電爐煉鋼一個工序，主要原料是廢鋼以及部分鐵水。

鐵礦石和廢鋼是鋼鐵工業的兩種主要原料，廢鋼屬于可回收的再生資源，鐵礦石和廢鋼是可以相互替代的，利用廢鋼煉鋼，每噸廢鋼可再煉成近１噸鋼，可節約１．７噸鐵精礦礦石，減少４．２５噸原生礦的開采。目前我國鐵礦石的對外依存度達到了６６％，鐵礦石價格連年大幅上升，若能增加廢鋼單耗，也可以在一定程度上緩解我國鐵礦石的高對外依存度問題。

在對鐵礦石還原的過程中，焦炭和煤炭是主要的還原劑及燃料。目前中國對煉焦煤的需求量越來越大，已經成為煉焦煤的凈進口國，２０１０年煉焦煤價格持續攀升， ２０１０年上半年，已進口煉焦煤２ ２３４．３９萬噸，同比增長７３．３８％，均價１４５．９６美元/噸，比上年同期增長１２．５３％。且目前國際上大的焦煤供應商開始有壟斷的趨勢，對于煉焦煤的壓力也不容忽視。

另外，鋼鐵行業是高能耗、高排放的行業，在國內外專家的研究表明，用廢鋼煉鋼相對于鐵礦石可節能６０％，節水４０％，減少廢氣排放８６％，廢水７６％，廢渣９７％，且能無限循環使用［１０］。

4 基于偏最小二乘法的廢鋼消費量估計

中國鋼鐵工業的廢鋼有3個主要來源：社會采購、企業自產和國外進口。

（１）社會采購廢鋼。近年來我國鋼鐵工業社會采購廢鋼量有了明顯的增加，２００９年我國鋼鐵工業的社會采購廢鋼量為４ ５８０萬噸，占全年廢鋼消費量的５５．１１％。社會廢鋼的產生取決于鋼鐵積累消費量以及回收情況，鋼材進入流通領域之后要經歷一定的時間才會被回收。由于我國工業化較晚，鋼鐵工業發展較慢，自從１９９６年我國粗鋼產量突破１億噸之后，我國鋼產量迅速增加，但是這些鋼材還沒到達回收期，因此社會采購廢鋼的峰值還沒有到來。一般來說，汽車和家居產品的廢鋼回收周期為８年，而建筑和基礎設施等行業的鋼鐵回收周期為３０年，結合中國的實際情況以及數據可得性，本文對前１５年的鋼材累計消費量進行分析。

（２）企業自產廢鋼。２００９年鋼廠自產廢鋼３ ０４０萬噸，占全年廢鋼消耗量的３６％；由于近年來國內鋼鐵企業大力發展連鑄技術，特別是全連鑄技術和連軋技術的采用，綜合成材率大幅提高，使得鋼鐵企業自產廢鋼率逐年降低。

（３）進口廢鋼。２００９年廢鋼進口量大幅上升，凈進口量為１ ３６９萬噸，占全國消費量的１６．４７％。表１是對近１２年鋼鐵工業進口廢鋼量，以及進口廢鋼量占全年消耗廢鋼總量比重的分析結果，可以發現，進口廢鋼總量不穩定，其所占的比例不高，并且波動較大，容易受到國際環境因素的影響，廢鋼進口量的不確定性較強。

將圖２和圖３對比可以發現，在粗鋼產量保持較低速度發展的情況下，廢鋼單耗將會有明顯的提升，若粗鋼產量保持５％的增長速度，至２０２０年我國的粗鋼單耗可增加到４９０千克/噸鋼左右。若粗鋼產量保持較高的速度增長，它會在一定程度上抵消鋼材累計消費量的增長所引起的廢鋼回收量增加的效果，而明顯導致廢鋼單耗的下降，且廢鋼單耗的變化速度要大于粗鋼增速變化的幅度。若是我國粗鋼產量保持１０％的增長速度，則廢鋼單耗會繼續保持下降，至２０１５年左右開始回升，但是至２０２０年廢鋼單耗水平仍然低于２００９年的廢鋼單耗水平。

廢鋼單耗的變化，將會對中國鋼鐵工業所面臨的資源和環境的壓力有一定程度的影響。如圖３所示，若我國粗鋼產量保持５％的增速，鋼鐵工業的廢鋼單耗將從１５0千克/噸鋼升至４９0千克／噸鋼，那么每生產1噸鋼，對鐵礦石的消耗量將會下降０．６０噸，這會在很大程度上降低我國鐵礦石的對外依存度；噸鋼能源消耗會較現在降低２０．４％，噸鋼耗新水降低１３．６％，排放廢水減少２９．２％，廢氣、廢渣也減少３０％以上，這會在很大程度上減少鋼鐵工業對資源的需求以及對環境帶來的壓力。

6 總 結

目前鋼鐵工業面臨著嚴峻的資源和環境問題，廢鋼是可再生資源，減少對資源的依賴和對環境的壓力，加大廢鋼的應用程度，會在很大程度上緩解資源和環境的壓力。結合以上的研究結果，對我國鋼鐵工業廢鋼資源的管理提出一些建議。

（１）加快廢鋼的回收利用。近年來我國鋼材產量快速增長，前些年的鋼材累計消費會逐步進入回收期，這對廢鋼消費的總量也會有著明顯的影響。導致廢鋼單耗較低的一個主要原因是廢鋼價格較高，較冶煉鐵礦石生成鐵的成本高，而隨著鐵礦石和煤炭的價格進一步上漲，征收資源稅和環境稅也是一個長期的趨勢，因此廢鋼的回收十分重要了。若能出臺政策適當確定廢鋼的回收期，也會對廢鋼累計消費量有明顯的影響。

（２）采取激勵措施，鼓勵廢鋼進口。廢鋼是一種可再生資源，可作為儲備資源使用，在我國工業化進程中，廢鋼的進口會在一定程度上降低我國鋼鐵工業對進口鐵礦石高依存度，另一方面會減少對資源與環境的壓力。

（３）鋼鐵工業的合理發展速度。在２００９年鋼鐵產業規劃中提出，控制新增產能，防止鋼鐵工業的產能過剩。２０１１年中國鋼鐵工業協會報告中也提出，積極促進鋼鐵行業轉型升級是主要工作內容。從圖３中可以看出，粗鋼增長速度對于廢鋼單耗的提高有很大的影響，在滿足國內需求的情況下，保持合理的增長速度也將會在很大程度上緩解資源與環境的壓力。

主要參考文獻

［１］張華． 廢鋼鐵資源與我國鋼鐵工業可持續發展［Ｊ］．中國地質與礦產經濟，２００２（５）：２６－３０．

［2］徐曙光，曹新元． 我國廢鋼的利用現狀與分析［Ｊ］．國土資源情報，２００６（８）：２５－２８．

［3］宗玉生，許海川．中國廢鋼資源供需狀況分析及應對措施［Ｊ］． 中國冶金，２００５（９）：１９－２３．

［4］吳建常． 中國鋼鐵工業發展與廢鋼供應［Ｊ］．有色金屬再生與利用，２００３（１１）：３３－３５．

［5］林家沖． 我國廢鋼產業發展概況及前景展望［Ｊ］．有色金屬再生與利用，２０１０（１２）：１３－１７.

［6］王惠文．偏最小二乘回歸方法及其應用［Ｍ］．北京：國防工業出版社， １９９９.

［7］林盛，劉金蘭，韓文秀．基于ＰＬＳ－結構方程的顧客滿意度評價方法［Ｊ］．系統工程學報，２００５（６）：６５３－６５６．

［8］汪賢星，李俊杰，王二杰．我國民間投資的偏最小二乘回歸研究［Ｊ］． 華中科技大學學報：社會科學版，２００３（４）：９０－９３．

［9］張新安，田澎．購后行為意向的偏最小二乘建模與分析［Ｊ］．工業工程與管理，２００３（３）：１４－１９．

［１0］閆啟平．２００９年我國廢鋼鐵市場預測及前景分析［Ｊ］．市場，２００９（１）：２９－３１．