罗咏 冯建飞 梁泽燊 庞锐明
（广东中南钢铁股份有限公司 广东韶关512123）
摘要：为降低钢铁生产各环节对环境的影响，减少环境危害，有必要建立从原材料获取、设计、生产、运输（交付）、使用、处理和处置的全过程的环境管理体系。从实践经验来看，通过源头做好原材料质量管控、产品设计坚持绿色低碳原则、生产过程确保标准化作业、采用清洁的运输（交付）方式、资源化利用废弃钢铁产品，提高意识和认识、完善制度和流程，并适当应用清洁生产审核、绿色产品认证、全生命周期评价等工具，是实施钢铁生产全生命周期环境管理的有效途径，有利于系统提升钢铁生产过程的环境绩效，助推钢铁企业绿色低碳高质量发展。
关键词：钢铁；生命周期；环境管理；绿色低碳
0 前言
钢铁生产过程是一系列的“物质流、能源流、信息流”循环、转化的过程，经历各种物理、化学的反应实现从原辅料到产品、副产品的转化，同时释放出能量，产生废弃物，并由此对环境产生影响。钢铁生产全生命周期是指钢铁产品“从摇篮到坟墓”的整个生命周期各阶段的总和[1]，包括从自然中获取钢铁冶炼所需的最初资源和能源，经过设计、开采、冶炼、加工、再加工等生产过程形成钢铁产品，又经过产品储运、销售、消费使用等过程，直至报废、回收和最终处置（如图1所示）。
图1 产品全生命周期过程示意图
随着企业自身、专业机构及监管部门对钢铁生产过程环境保护的探索和认识不断深入，全生命周期的环境管理理念、管理方法逐渐形成和被接受，并体现在有关政策、标准和管理实践中，如清洁生产审核制度、新排污许可制度[2-3]、钢铁企业超低排放评估监测制度、环境管理体系审核认证标准[4]等。宝钢股份早在10多年前就开始从环境管理的角度研究钢铁生产的生命周期评价（LCA）[5-7]，并取得多项管理成果，应用到环境产品设计与开发、产品绿色营销、绿色产品认证[8]；、产品环境声明(EPD)平台开发等领域。钢铁生产全生命周期环境管理，对降低钢铁生产“物质流、能源流、信息流”循环、转化各环节的环境影响和环境危害，促进企业绿色、低碳可持续发展，实现减污降碳协同增效具有重要意义，值得钢铁企业推广、实践。本文结合韶钢及有关同行的管理经验，分析了钢铁生产全生命周期环境管理的关键影响环节和要素，提出了主要路径。
1 关键影响环节及要素分析
1.1 关键影响环节
从物质流向及转化的角度来看，从铁矿石（粉）、煤、石灰石、废钢等原辅料的采购、运输、装卸、堆存，到加工中间产品、副产品的炼焦、烧结、炼铁、炼钢工序，再到加工成产品的轧钢工序，都属于对环境产生影响的环节。其中铁矿、煤、除尘灰等粉状物料的堆存、运输过程产生的污染物主要对大气环境颗粒物（PM10、PM2.5）含量产生影响，炼焦、烧结等生产过程产生的污染物主要对大气环境二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NO2）、臭氧（O3）、一氧化碳（CO）及水环境中的部分无机、有机、重金属污染物等含量产生影响，生产过程产生的废水、固废等又可能对土壤及地下水环境产生影响。
此外，为钢铁生产配套服务的设备维护、检修，原料和产品运输、废弃物处理处置，基础设施建设和技术改造等过程，也会对环境产生影响。如设备维护、检修过程产生废油、废油脂等危险废物，原料和产品运输过程产生车辆尾气排放，废弃物处理处置过程产生灰、渣、污泥，基础设施建设和技术改造过程产生建筑垃圾、工业垃圾、施工扬尘等。
1.2 关键影响要素
从可能对环境产生危害属性的角度来看，原辅料中所含的铅（Pb）、镉（Cd）、铬（Cr）、砷（As）、汞（Hg）、锌（Zn）、铊（Tl）等重金属类元素成分及硫（S）、氮（N）、氟（F）、氯（Cl）等无机类元素成分，废钢等再生利用废料中所含的放射性元素成分，以及生产制造、设备维护等过程使用的酸、碱、油等，是钢铁生产过程环境影响有害物质的关键来源。
对上述物质进行管控是实施钢铁生产过程环境源头管控的重点。如配用含“铊”高的铁矿或炼钢辅料造成烧结、炼钢废水铊含量偏高，配用含“硫”高的硫酸渣导致烧结烟气二氧化硫浓度急剧升高，大量使用高硫炼焦煤造成焦炉煤气H2S偏高、引起焦炉煤气用户烟气二氧化硫排放波动，冶炼过程大量使用萤石（主要成分氟化钙）将造成冶炼废水中氟化物含量偏高等问题。这些也体现了源头管控的重要性。
2 管理思路及要点
2.1 管理思路
对钢铁生产实施全生命周期环境管理，本质上是将环境管理的理念和方法贯穿到钢铁生产的各个环节，其并非孤立的存在，需要融入到企业的管理体系中，形成与企业日常管理有机结合的整体管理方法。核心是将关键影响要素通过环境管理制度标准体系、绩效指标体系、检查评价机制、持续改进方法融入到对关键影响环节的管控，实现横向和纵向的穿透式管理，确保管理有效。对于推行体系管理的钢铁企业，一是要将环境管理体系与质量管理体系有机结合，并以质量管理体系促进环境管理体系运行效果提升；二是要将专业的管理和评估工具应用到全流程的环境管理和评价中，实现系统的、精准的评估，并针对性地这对薄弱环节进行提升。
2.2管理要点
2.2.1源头做好原材料质量管控
对原材料的管控，重点是建立并完善企业原辅料采购质量管理制度和采购技术标准，明确有毒有害成分控制要求，并纳入质量管理体系管控，实施进厂检验和不合格原材料质量异议处置。如有些企业的质量管理部门建立了《绿色低碳原料管理标准》，明确了有毒有害成分管控范围及要求；由质量检测部门对原料有毒有害成分按进厂批次进行检测，或在采购合同中明确由供应商提供每批次的有效检验报告，质量管理部门定期对合格情况组织检查，环境管理部门不定期抽查，检查或抽查结果应用到对供应商的商务结算和供货服务评价中。
2.2.2产品设计坚持绿色低碳原则
（1）从产品性能的角度，满足客户需求的前提下，产品用量少、寿命长、可重复利用，即钢铁产品具备强度高、耐腐蚀、轻量化等性能特征，实现产品全生命周期的低碳环保。
（2）从制造工艺路径的角度，应以“流程最短、活套最少、产废最低”为原则，提高生产效率，减少能源的消耗和过程损耗，减少污染物的产生和排放。
（3）从原辅料配用的角度，要遵循“节约优先、循环利用”的原则。重点是有效控制含铁物料投入产出比，减少煤、焦等固体燃料消耗，实现各环节的除尘灰、污泥等的有价物料的循环利用。不仅有利于降低生产成本，还有利于系统减少污染物的产生。
（4）从设备设施选型的角度，应优先选用“能耗少、效率高、寿命长”的设备设施，尤其是在钢铁生产企业中使用较多的电机、风机等设备的型号选择上，不宜盲目求“大”，避免“大马拉小车”，造成能源的浪费，增加污染物的排放。
2.2.3生产过程确保标准化作业
标准化作业是以科学技术、规章制度和实践经验为依据，以安全、准确、高效、省力等为目标，按照分解的程序和动作来进行操作。通过标准化作业，一方面是确保产品生产各环节顺畅衔接、一次成功，避免反复调整产生多余的消耗和排放；另一方面，可以降低事故和异常运行状态的发生的概率，减小有毒有害物质泄漏、逸散等的风险，减少环境次生危害。
2.2.4采用清洁的运输（交付）方式
常规燃油车辆运输的过程存在尾气排放污染环境的问题，需要以清洁的运输方式替代。目前主导的大宗原燃料和产品的清洁运输方式有水运（船运）、火车运输，其次就是电动重卡、新能源车及高排放标准的燃油车。清洁运输要求也纳入了国家对企业废气超低排放改造的内容之一。从另外一个角度来讲，优化产业布局，减少钢铁生产——钢铁深加工——钢材市场（用户）之间的物理距离，也算是另一种意义上的清洁运输，且可以从系统上减少污染。
2.2.5资源化利用废弃钢铁产品
对于绝大多数钢铁产品而言，其退役后依然是资源，可以“废钢”的身份回到钢铁生产加工的起点，作为原料进行循环再利用。越来越多企业意识到废钢资源的价值，通过优化机制和流程鼓励内部回收废钢，并作为降本增效的重要内容。从产品退役后的重复利用价值来看，钢铁产品是“绿色”的、“低碳”的，因此有必要加大对废钢资源的回收利用。
3 保障机制
3.1 提高意识和认识
实施钢铁生产全生命周期环境管理，首先是要转变观念，跳出钢铁生产过程重新认识钢铁生产，运用系统工程的思维去剖析钢铁生产过程各环节的环境管理，不能只看一个点或某一个环节；二是需要强化员工源头管控、资源节约和循环利用意识，加大对资源能源浪费现象的监督力度，营造良好的协同管理氛围。
3.2 完善制度和流程
作为钢铁生产企业，往往更注重生产过程的环境管控，对源头减污关注较少。从全生命周期的环境管理的角度考虑，则需要建立一套系统的制度和标准，约束从原材料获取（采购）到钢铁产品的交付，再到报废、回收和最终处置的环境管理要求，由环境管理部门统一策划，规定原料采购部门、质量检测部门、生产制造部门、质量管理部门等的相应职责。对于已经建立环境管理体系和质量管理体系的企业来讲，最高效的方式，就是将环境管理要求融入到质量管理相关制度文件中，实现管理体系间有机融合，防止出现“两张皮”现象。
3.3 适当应用工具
3.3.1清洁生产审核
清洁生产审核是按照一定程序，对生产和服务过程进行调查和诊断，找出能耗高、物耗高、污染重的原因，提出减少有毒有害物料的使用、产生，降低能耗、物耗以及废物产生的方案，进而选定技术可行、经济合算及符合环境保护的清洁生产方案的过程。是推广实施较早、针对性和系统性较强的体现全生命周期管理理念的评估诊断方法，但因专业性强、审核过程复杂、审核工作量大及政策是要求企业审核频率较低（按每3~5年开展一次审核）等原因，应用的情况不大理想。如果企业环保管理或专业技术人员能够系统掌握审核方法，并将其应用于日常管理诊断、产品开发设计及技术改造，是可以更好地为企业实现“节能、降耗、减污、增效”目标服务的。
3.3.2绿色产品认证
绿色产品认证是由国家推行的自愿性产品认证制度，其评价标准是基于全生命周期理念，对组织层面和产品层面提出基本要求和覆盖资源、能源、环境、品质的评价指标要求，以降低产品全生命周期对人体健康、生态环境的影响[9]。主要关注原料（零部件）使用的可持续性、无毒无害、可降解和资源节约，生产和使用过程中的能源消耗以及能源使用的清洁、可再生，产品生产、使用以及废弃后对生态环境造成的影响，以及产品的健康安全性、高质量性能和舒适性。目前针对钢铁行业的绿色产品认证仅有建筑用钢的认证标准，通过参与认证，有利于评估企业产品生产全过程的节能环保水平，推进企业实现全面提升。
3.3.3生命周期评价
生命周期评价是系统化地定量描述产品生命周期中的各种资源、能源消耗和环境排放并评价其环境影响的方法，是一种用于评价产品和服务相关的环境因素及其整个生命周期环境影响的工具，注重于研究产品系统在生态健康、人类健康和资源消耗领域内的环境影响，不涉及经济和社会方面的影响。其目标是改善产品的环境性能，使其与环境相容，在1997年便成为国际标准。国内钢铁企业也有专门针对生命周期评价应用的研究，如宝钢股份中央研究院“生命周期评价在绿色用钢解决方案中的应用”、“LCA在碳交易市场决策中的应用”项目，京德勒西南钢铁公司“利用LCA评估新产品开发和推广的环境绩效”项目，因具有显著的环境效益，分别获得世界钢铁协会Steelie生命周期评价卓越成就奖提名和最终奖。
4结论与展望
4.1结论
建立从原材料获取、设计、生产、运输（交付）、使用、处理和处置的全过程的环境管理体系，即实施钢铁生产全生命周期环境管理是降低钢铁生产各环节的环境影响，减少环境危害，推动钢铁企业绿色低碳高质量发展的有效、系统性管理方法。重点是做好原材料质量管控、坚持绿色低碳的产品设计原则、推进标准化作业、采用清洁的运输（交付）方式、实现废弃钢铁产品资源化利用；从保障层面，要提高相关人员的意识和认识、完善制度和流程，并适当应用清洁生产审核、绿色产品认证、全生命周期评价等工具，可以有效提升管理的绩效。
4.2展望
在国家大力推进“碳达峰碳中和”战略的大背景下，为实现钢铁行业绿色低碳高质量发展和产品的绿色化转型，有必要应用系统的方法去指导钢铁企业科学地实施产品和工艺流程设计，实现专业化、精细化的绿色低碳管理，确保环境绩效符合新的时代预期要求。为此，针对钢铁产品的生命周期环境管理和绩效评价需要发挥更大的价值，基于钢铁生产全生命周期环境管理的方法和标准也值得更加深入的研究和探索实践，尤其是在如何更加精准、高效地服务于推动钢铁企业绿色低碳高质量发展方面需要作进一步研究。
参考文献
[1] 甘树福,陈继波. 基于产品生命周期的环境管理[J]. 中国环境管理干部学院学报,2014,4(24):16-18
[2] 卢瑛莹,冯晓飞,陈佳.基于排污许可证的企业全生命周期环境管理研究[J]. 生态经济,2016,32(01):102-104
[3] 潘艳秋,李瑞强,冯丽红等.基于排污许可制的企业生命周期动态环境管理机制[J].环境与发展,2019,(11):211-212,214
[4] 杜鹃.2015版环境管理体系关键变化的策划分析[J]. 绿色科技,2016,(16):66-67
[5] 刘颖昊,沙高原,黄志甲等.产品生命周期评价在钢铁行业中的应用和前景[J].环境工程,2008,26(01):81-84
[6] 唐佳丽,林高平,刘颖昊等.生命周期评价在企业环境管理中的应用[J].环境科学与管理, 2008,33(03):5-7
[7] 刘涛,刘颖昊. 钢铁产品生命周期评价研究现状及意义[J]. 冶金经济与管理,2009,(05):25-28
[8] 孟瑞珂,李小青,高峰等.绿色产品认证实施效果评价技术研究[J]. 科技与创新,2018,(19):28-32,37
[9] 中冶检测认证有限公司.绿色产品评价方法与要求——钢材产品.2021.