人类利用钢铁的历史已经超过4000年，但是发明和使用不锈钢产品，则不到110年的时间。在过去几十年中，不锈钢的生产技术和应用领域取得了突飞猛进的发展，不锈钢已经渗透到人类社会活动的各个角落。
2020年中国钢铁行业碳排放量占全球钢铁碳排放总量的60%以上。我国钢铁行业碳排放量占全行业的15%，是仅次于电力行业的第二大碳排放源，是碳排放量最高的制造行业。这其中，不锈钢产量约占钢铁行业的7%。因此，不锈钢的低碳生产也十分必要。
不锈钢的碳排放高吗？
根据世界钢铁协会的测算，全球每吨钢的平均碳排放约为1.85吨，而不锈钢的吨钢碳排放约为2.23吨，仅比碳钢高0.4吨左右，其中64%即1.42吨是由铁合金作为原料带入的，0.47吨来自电力消耗。
“尽管每吨不锈钢的碳排放略高于碳钢，但是如果考虑到耐用性能，不锈钢的环境优势更为明显。”世界钢铁协会北京代表处首席代表钟绍良告诉记者，以一个典型的建筑或机械结构为例，为了实现150年的结构寿命，如果使用铝合金，每吨功能结构在150年中需要排放8.5吨co2，如果使用碳钢，则只需排放4.3吨，而如果使用不锈钢，仅需排放3.3吨。因此，采用不锈钢有利于减少产品在整个生命周期中的环境影响，同时有利于实现全生命周期成本最小化，其超强的耐用性可以使产品的全生命周期成本比同类材料减少30%左右。
图为广西北港新材料有限公司不锈钢加工车间。徐卫星摄
不锈钢目前主流工艺有哪些？哪种更低碳？
据广西北港新材料有限公司党委书记、董事长、总经理潘料庭介绍，不锈钢生产工艺分为高炉 转炉 aod法、电炉冶炼短流程法、烧结 高炉 aod法以及rkef aod法四种主要工艺。
“2005年以前，不锈钢冶炼主要以高炉 转炉 aod的生产工艺和利用废钢的电炉冶炼短流程生产工艺为主。2005以后，以红土镍矿为原料，以烧结、高炉、回转窑、矿热炉为关键设备的镍生铁工艺的出现，使得不锈钢的冶炼工艺由传统的高炉 转炉 aod工艺转变为以烧结 高炉 aod的生产工艺和rkef aod的生产工艺为主，此工艺变革给不锈钢的生产带来革命性变化，也使得不锈钢产量得到提高，成本得到极大降低。”潘料庭介绍，2020年这两种方法生产不锈钢的产量占不锈钢总产量的65%左右，成为不锈钢的主流工艺。
据世界钢铁协会研究，高炉 转炉 aod法、烧结 高炉 aod法、rkef aod法、电炉炼钢短流程法吨钢碳排放分别为2.2tco2/t、1.4tco2/t、0.7t co2/t、0.3t co2/t。基于红土镍矿冶炼的烧结 高炉 aod炉、rkef aod法，吨钢碳排放量都比传统的高炉 转炉 aod法的低。
潘料庭表示，虽然烧结 高炉 aod法最燃采用低品位的红土镍矿，但是它采用了合金 炼钢一体化的生产技术，吨钢能耗和碳排放比传统高炉 转炉 aod法冶炼低。
刘伟龙制图
不锈钢的低碳路径是什么？
据了解，中国是全球不锈钢的生产和消费中心，现在也是全球领先的不锈钢技术和产品创新中心。2021年上半年，全球不锈钢产量达到2903万吨，创历史新高，其中中国占56%，整个亚洲地区的产量比重更是达到70%，成为名副其实的全球不锈钢生产中心。
“钢铁行业作为重点，未来将面临碳排放强度的‘相对约束’、碳排放总量的‘绝对约束’以及严峻的‘碳经济’的挑战。”冶金工业规划研究院党委书记、总工程师、俄罗斯自然科学院外籍院士李新创近日出席2021（第二届）中国不锈钢及特种合金新材料产业高端论坛时表示，钢铁行业要用积极的态度、科学的行动，在减碳中发展，发展中减碳。
“碳达峰、碳中和是我们进入21世纪20年代后面临的全新的、历史性的挑战，钢铁的生产和应用技术面临着革命性的更新换代，对不锈钢行业而言，机遇大于挑战，不锈钢和特种合金行业拥有更加光明的发展前景。”钟绍良表示。
“红土镍矿冶炼不锈钢的生产工艺使用大量的废钢、余热发电，铁水热送、能源集中管理等多项节能措施，实现能耗总量及能耗强度双控，达到了低碳生产的目的。”潘料庭表示，利用红土镍矿冶炼不锈钢的工艺方法是充分正确的，但是现有的工艺结构还不够健全，还存在能源结构高煤炭化、流程长、能耗高、装备落后、生产过程能源利用低等问题。他建议，利用红土镍矿冶炼不锈钢低碳生产应该遵循源头削减、中间管控、末端治理的原则，可以细分为五大路线图：结构优化、工艺创新、装备升级、资源循环、智慧管理。结构优化即围绕原料、能源、产品、工艺等进行优化，以达到最经济的成本；工艺创新就是新的科学技术成果对现有的生产工艺及生产过程进行改革和创新；装备升级就是把现有装备升级达到节能化、大型化、智能化装备水平；资源循环是对钢铁生产过程中的资源或副产品资源进行循环利用；智慧管理就是对整个生产过程及工艺实施基于大数据和云计算的协同管理模式。
潘料庭介绍，以原料结构为例，在不锈钢粗钢产量中，短流程电炉炼钢贡献比一直较少。通过提高废钢使用比例，普碳钢的废钢使用率约为30%，在现有不锈钢的工艺流程中可以将更多的废钢融入到生产中。在工艺优化上，现有烧结工艺返矿高，未来可以往烧结循环和小球烧结工艺方向改进。
具体针对不锈钢行业的碳达峰及降碳路径，李新创认为，应从六个方面做具体考量和行动。一是推动绿色布局。布局不合理将会带来大量无效碳排放，因此应优化产业布局、加大绿色物流，推广全生命周期绿色产品以及更高水平供需动态平衡。二是节能及提升能效，通过推广先进适用节能低碳技术、提高余热余能自发电率以及数字化、智能化技术的应用等。三是优化用能及流程结构 ，比如原燃料结构优化，以及充分利用太阳能等新能源及可再生能源，提高废钢资源回收利用等。四是构建循环经济产业链 ，推进区域能源整合、提高固废资源化利用、推动钢化联产。五是应用突破性低碳技术，如氢冶炼工艺、氧气高炉及非高炉冶炼、碳捕集利用和封存技术。六是制度建设和政策体系支撑。
李新创表示，创新推进不锈钢行业碳达峰及碳减排，要充分统筹发展和减排、整体和局部、短期和中长期目标，根据不同区域特点、发展定位、产品工艺特点及绿色发展水平等，协调好行业发展的存量、增量和潜力间的关系。在推进过程中，发挥节能增效、能源结构转型、技术革命性创新、数字化智能化转型的作用，运用好减污降碳、 多行业协同效应以及碳市场的重要工具等。
原题：不锈钢碳排放更高？应如何减碳？