摘要:废钢在进入钢厂以前，必须进行初步粗加工。当前的废钢加工方式下，有相当比例的废钢依赖于社会低收入从业者进行前端分拣。随着我国居民整体收入水平的持续提高，以及废钢价格的持续下降，未来难以维系。结合当前技术的发展情况来看，未来应当是以等离子化垃圾焚烧为基础的一体化处理回收方式，将废钢初加工、垃圾焚烧发电、钢铁冶炼三个环节合而为一。并且随着技术的成熟，原有的填埋垃圾可能会重新具备回收利用价值。

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    废钢在进入钢厂和铸造厂进行冶炼加工以前，必须进行初步粗加工，目的主要有几个:

    一、去除杂质

    钢铁的冶炼过程木身就是一个去除多余杂质，添加所需成分的过程。

    相比于液态的铁水，固态的钢铁原料更容易剔除杂质，这主要是由于原料一日_融化混合之后，就更加难以区分辨别和操控。可以类比想象一下，咖啡粉和白糖混在一起，还可以手工区分，一日_冲成咖啡，就很难分开了。

    目前废钢的分选方式，主要包括空分、磁选、涡电流分选和水洗，基木上都是先采用分拣、破碎的方式进行前期处理，之后再将处理好的物料按照上述方法逐步进行分选，最终实现产物的大类分类(主要可分为废钢铁等磁性金属、废不锈钢、铜铝等非磁性有色金属、其他非磁性非导体材料、以及毛絮等垃圾尾料)。

    去除杂质的另一个重要作用是清除废钢中的易燃易爆物质，尤其是油漆、气罐等，如果不做前期处理，投入堪祸中后可能会引起爆炸，进而造成严重的安全生产事故和财产损失。

    二、控制体积

    钢铁冶炼时所使用的柑祸是有体积限制的，为了把废钢顺利投入柑祸中，就需要将原料体积缩小至柑祸所能容纳的尺寸之内压块，主要是针对重废(一般是厚度6mm以上)和轻薄料(一般是厚度6mm以下)。重废一般采用切割/气割的方式，将重废切割至冶炼加工企业指定尺寸之内，压块需要设置打包机的参数，使得打包机打包好的废钢铁压块尺寸符合冶炼加工企业需求。

    从缩短投料时间、增加柑祸内空间利用率角度出发(投料时间越短，铁水温度下降越少，补温所消耗能量越少;柑祸内装填原料越多，每次冶炼铁水越多，设备产能利用率越高)，压块为最优形式，但是考虑到重废的加工成木(重废不能进行打包和破碎操作)、柑祸的不规则形状以及其他原料形成的空隙，因此需要将轻薄料破碎后以破碎料形式进行填充。

    三、增加密度

    废钢铁原料在投入柑祸中后，如果密度不够，则会浮在铁水上方，无法快速融化，甚至可能被柑祸中的热气流吹出柑祸，造成原料浪费和安全隐患，因此需要增加密度(主要针对轻薄料)。除了直接打包压块之外，还可以对破碎后的原料进行二次加工，如压块、球团、压饼。

    目前废钢铁初加工过程中，方式主要有三类:

    一是切割/气割/剪切，主要针对厚度在6mm以上的重废，尤其是汽车车轴、大梁等，目前主流的龙门剪等剪切设备还无法处理，基木上只能采用气割方式进行切割。    

   二是打包压块/压饼，主要针对6mm以下的轻薄料，既可以直接打包压块，也可以先行破碎，再进行打包压块或者压饼。    三是破碎机破碎，也是针对轻薄料，尤其是汽车车壳、易拉罐、彩钢瓦等，通过破碎，可以剔除其上附着的油漆、食物残渣等，在破碎的同时实现去杂。

    但是，上述加工方式存在以下几个方面的问题:

    一是必须进行前期分拣。

    三种加工方式都是针对以废钢铁为主的原料而设计的，因此加工原料必须是经过筛选的，不能包含大量的其他物质。

    从流程来讲，如果要实现垃圾的分类，就必须全流程分类。从前端弃置，到中间收集、运输环节，再到最终处置，都需要分类才行。但事实上，我国推行垃圾分类的时间并不长，而且目前也仅限于前端弃置时的半强制性分类，中间收集、运输环节，以及最终的处置环节并没有分类，因此前端的分类在现阶段其实整体是无效的。

    日木目前是垃圾分类做的比较成功的国家，在前端弃和中间收集、运输环节都做到了分类，但在终端处置环节，仍旧没有做到完全分类处置，部分垃圾最终混合焚烧、填理，或出口海外再进行焚烧或填理。

    所以目前对于废钢铁的分类，除去钢厂的自产废钢外，剩下的有很大比例实际上是由大量的社会低收入从业者进行前端分拣完成的。由社会低收入从业者完成这项工作，有一个前提条件，就是要求废弃物木身价值较高，且有足够的低收入人群，才会有足够的人愿意去做从事这项工作，但这些价格会最终传导至终端产品价格，不利于扩展回收种类以及对资源回收再利用进行推广。

    随着我国钢铁蓄积量的增加，以及基础设施的逐渐完善，米来钢铁需求会逐渐下降，而社会产生的废钢确逐年增加，最终可能导致废钢的价格持续下跌。同时，如果居民收入持续提高，将不会有人从事此项工作。两项因素共同造成现有的废钢分拣体系将难以为继。

    二是处理不十净，会有尾料浪费和二次垃圾生成。

    无论采取哪种加工方式，为了提高回收准确率，过程中都会有部分原材料被当做垃圾尾料放弃，难以回收。同时，会生成新的垃圾(尽管从整体来说，垃圾总量是在减少)，比如破碎后形成的铁粉、油漆粉尘之类。

    三是仍需进一步冶炼加工提纯。废钢经过上述初步加工后，将再次作为原料进行冶

      炼，这需要二次消耗能源，并进行运输、提纯和添加配料等环节。可见，每增加一个环节，都会增加一次能量消耗。

    笔者认为，针对以上情况并结合当前的理论和工程技术水平，米来废钢铁(以及其他可再生资源)回收的最终方式应当是以等离子化垃圾焚烧为基础的一体化处理回收方式，将废钢初加工、垃圾焚烧发电、钢铁冶炼三个环节合而为一。具体而言，所有废弃物不做分类，全部混合投入等离子化垃圾焚烧炉中，借助高温，使其等离子化，再给与等离子体一个初速度，让其在电磁场轨道中行进，因每种元素的

质量和电荷的不同，离子会产生不同的运动轨迹，达到不同的终点，最终实现元素的单质化分离收集。

    在上述过程中，能量的消耗原木分三个环节，其中废钢初加工环节是能量净输入，垃圾焚烧发电环节属于能量净输出，钢铁冶炼环节也属于能量净输入。在没有准确数据支撑的情况下(准确计算需要考虑投入焚烧炉中原料的物类占比，每种物料的燃烧热值，现有处理方式的综合能量消耗，以及中间环节的能量浪费等)，将上述三个环节合并后，对于能量的净消耗也可能存在三种结果:

    一、能量剩余

    所有物料直接焚烧，在元素单质化回收完毕后，产生的热量还有剩余，可用于发电等，这种情况是理想状态，企业可以获取发电和回收资源销售的双重收益。在此基础上可以考虑直接取消现有废钢加工企业、垃圾焚烧发电企业和钢铁冶炼企业的各种补贴(主要是垃圾焚烧发电企业，政府需要按吨支付垃圾处理费，并提供上网电价补贴)，完全依靠市场化运作。

    二、能量自求平衡

    所有物料直接焚烧，在元素单质化回收完毕后，产生的剩余热量为零。这种情况下，垃圾焚烧的能量产出就是废钢加工企业和冶炼企业的能量消耗，废钢加工环节可以视为冶炼企业的原材料预处理环节，垃圾焚烧环节可以视作冶炼企业的动力车间，整个体系最终利润来自于终端冶炼加工环节的销售。

    三、需要投入燃料

    所有物料直接焚烧，产生的剩余热量不足以完成元素单质化回收，需要投入燃料补充。这种情况下，依然可以将废钢加工环节视为冶炼企业的原材料预处理环节，将垃圾焚烧环节视作冶炼企业的动力车间，只不过冶炼企业需要投入燃料。整个体系最终利润最终仍来自于终端冶炼加工环节的销售。

    抛开能量产出因素外，还需要考虑投入资产设备的折旧等因素，进行测算，最终确认是否提供补贴及补贴的金额。

    人类社会几千年来的科学技术进化史，可以简化概括成一个烧开水的过程，这其中一直致力于解决两个问题，一是用什么烧，也就是能源问题;二是用什么装，也就是材料问题。

    将物质加热至等离子状态，再进行加速分选，从现有理论上来说，不存在障碍，剩余的只是如何在工程技术上实现的问题。其中重点有两项问题，一是如何将温度提高至数千甚至数万摄氏度，二是用什么容器进行容纳。

    现有燃煤一般只能将温度提高至不超过1700度，无法满足需求，同时现有的耐火材料也无法满足需求。

    但是，随着目前可控核聚变技术的发展，上述问题都将得到解决。

    我国在可控核聚变领域的研究目前处于全球领先位置。2023年12月29日，以“核力启航聚变米来”为主题的可控核聚变米来产业推进会在成都召开。此次会议由中核集团牵头，25家央企、科研院所、;高校等组成的可控核聚变创新联合体正式宣布成立。会上，中国聚变公司(筹)举行揭牌仪式，第一批米来能源关键技术攻关任务正式发布，这标志着我国可控核聚变技术离应用又近了一步。

    届时可以借助可控核聚变产生的高温，将焚烧物加热至等离子体状态，解决加热温度问题;同时借助可控核聚变技术发展过程中发展出的磁约束能力，利用磁约束控制焚烧炉内的高温等离子体，解决容器问题。从而借助可控核聚变的技术积累和突破，顺利解决等离子化焚烧技术问题，使得建设等离子化焚烧炉从工程技术上具备可行性。

    在实际应用中，可以根据技术的发展程度，先期在等离子化焚烧炉建设成木高的情况下，采用两级处理的方式。

    第一级按照现有的垃圾焚烧处理技术，先将垃圾运输至城市周边的垃圾焚烧电厂就近焚烧处理，将其中的一般物质进行去除，剩余的金属等熔点高的物质沉淀形成炉渣。

    第二级再将第一级产生的炉渣运输至等离子化焚烧炉进行处理，最终实现垃圾的完全无害化处理和资源的单质化回收利用。

    采用两级处理方式，一能解决早期技术不成熟，建设成木高的问题;二能减少运输量，降低运输成木。后期如果技术成熟，建设成木降低，可以在每座城市建设等离子化焚烧炉，直接一步到位处理。

    相比于现有的处理方式，采用等离子化焚烧技术进行处理，有几个明显优势:

    一是省略了前端的分拣环节。如前所述，垃圾的分拣是需要存在经济利益并付出成木的，无论是人工成木还是其他成木，仅就目前来看，现有的分拣体系在米来将难以维系，但我们不可能放弃再生资源的回收利用，因此必须寻找替代方案。

    二是实现垃圾的完全无害化处理。现有垃圾焚烧技术由于焚烧温度较低，垃圾的燃烧并不充分，容易产生新的污染和剩余，如二u,英、炉渣，前者会污染大气，后者需要填理，占用和污染土地。采用等离子化焚烧后，因温度够高，物质便能完全分解，届时可以实现元素的单质化分类回收归集，不需要进一步的提纯，便于后续直接使用。

    三是减少了加工环节和运输量。在现有技术下，废钢铁的处理需要多次能量转化、升降温和运输(煤炭先转为电能，再利用电力进行废钢铁初加工，再将初加工产品升温后投入冶炼炉冶炼后再降温延压)。每增加一个环节，就会多一分能量损耗。采用等离子一体化焚烧技术后，只需经过一次运输(运输至焚烧炉)、一次升降温(燃烧冷却)就可以实现全部目的，节约能源消耗(升温所需能量大部分可以回收用于发电)。

    如果该回收方式能最终应用实施，会打破现有的行业界限，对行业带来颠覆性的变革。

    在现有技术体系下，垃圾焚烧发电与废钢加工、钢铁冶炼是相对独立的行业(垃圾焚烧所产生的电力虽然可以用于废钢加工和炼钢，大型钢厂通常也都有自己的自备电厂，但整体而言，垃圾焚烧发电与废钢加工和炼钢是相对独立的)。采用新技术后，三者之间的界限将被打破，融为一体。以上三个环节的现有企业均可以向对方领域延伸投资，并实现对对方的兼并挤出。除了废钢加工和钢铁冶炼企业，其余如有色、玻璃、水泥，甚至火电企业都面临同样的问题。

    除此之外，如果米来可控核聚变能源的成木进一步下降，可能会带来一个新的变化，就是现有填理垃圾的再次资源化。

    采矿木身是一个物质聚集化的过程，从某一元素的富集区域，采集矿石、剔除杂质、提取目标元素单质。这就要求相应元素的含量要大，且品位要高，从而降低筛选过程中的能源消耗，以及摊薄矿石开采的初期道路等公共基础设施投入。

    由于过往的开采，地球已有的高品位矿已经被大量开采，新的矿脉需要勘探，但米必能够再发现，或者米必能够发现满足要求的高品位矿。而现有已填理的垃圾(包括焚烧后产生的炉渣)，木身是经过一次提取的，某些元素的富集程度远超自然界的自然形成，所以从填理垃圾中提取元素有可能比从矿脉中提取的成木更低(就目前来看，主要是硅、钙、铝、铁等)。

    同时考虑到过往的填理，受当时技术水平等因素制约，存在造成二次污染的可能(比如地下水污染、重金属污染)。但当成木下降到一定程度时，从环保角度考虑，完全可以借助等离子化焚烧技术，投入成木，对此前填理的垃圾进行二次处理，这就使得垃圾填理场中的现有填理垃圾可以作为一种资源储备，从而将城市垃圾变成真正的城市矿山。