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Life cycle inventory (LCI) study：生命周期清单（LCI）研究
2020 data release：2020年数据
Seventh global LCI study for steel products：第七次全球钢铁产品生命周期清单研究
摘要
本研究的主要目标是通过对部分数据集进行更新并每年发布结果，在全球和区域层面上更新钢铁产品的生命周期评估（LCI）数据。这反映了世界钢铁协会（worldsteel）在2017年转变策略，开始每年发布数据，以及行业持续致力于提高数据质量的承诺。目前，对于某些产品，尤其是在欧洲和亚洲，我们有足够的数据提供区域性数据。我们相信，一些关于钢铁的可用数据集可能仅基于有限的准确性、代表性、行业参与度或包含过时的信息。
数据收集和方法的开发已经接受了大量的质量控制，以提供一个复杂的钢铁产品LCI数据库，既可用于全球钢铁行业内部，也可用于外部。
尽管这份报告旨在描述2020年LCI研究的细节，但方法论遵循世界钢铁协会2017年的LCI方法论报告。本研究是在ISO 14040: 2006和14044: 2006的指导下进行的，尽管这份研究报告本身尚未进行严格的审核，但所有之前版本的方法论报告都进行了审核。这种方法提高了世界钢铁协会LCI数据收集方法和计划的完整性，并有助于建立透明度。所有关于方法论或模拟的变更详情都详列于附录9中。
尽管这份报告提供了详细的内容，但它旨在作为钢铁行业代表和数据使用第三方之间对话的基础。对于改善LCI数据的文档和数据，我们非常欢迎任何建议。这些建议将在未来更新世界钢铁协会LCI数据库时予以考虑。
有关钢铁行业生产过程的进一步详细信息，请参阅其他出版物（通过worldsteel.org和steeluniversity.org获取）。
有关世界钢铁协会LCI数据的请求，请联系worldsteel.org。
本研究的目的是：
生成全球钢铁行业产品的LCI数据。这些LCIs既包括从摇篮到厂门的数据，也包括包括最终回收（最终回收信用单独报告）的数据。
提供支持与行业利益相关者沟通的数据。
协助行业基准测试和环境改善计划。
结果的整体规模与世界钢铁协会之前发布的LCI数据相同。对模型和方法论（附录9）所做的更改是为了提高数据的质量和代表性，与用于生成结果的前一个版本模型相比。在适当的情况下，采取了保守的方法。
过去，全球钢铁行业的LCI数据大约每5年更新一次。2017年，世界钢铁协会改变了其LCI数据的策略，改为更定期地更新数据。自那时以来，世界钢铁协会每年更新数据库中钢铁生产数据的一定比例，并删除超过5年的数据。上游数据也每年更新，以确保使用最相关和最新的数据。此外，这一策略的改变允许世界钢铁协会的成员公司在适当的时候提供数据，而不仅仅是每五年一次。这使世界钢铁协会能够在全球范围内（在数据可用的情况下，也可在区域基础上）生产最新和最完整的钢铁行业产品LCI数据，并将其提供给LCA社区的一般使用。这也允许在有足够数据可用时生成新的产品数据集。由于钢铁公司提供的数据不超过5年，因此数据集尽可能符合具有年龄限制约束的EPD计划。
研究的范围：
生命周期评估（LCA）研究范围的定义见ISO 14044: 2006标准第4.2.3.1节，该节概述了研究的功能、功能单位、系统边界和切口标准，这些都是需要明确指定的。这些内容将在以下各节中详细说明。
本研究范围内，功能单位是工厂大门生产1公斤钢产品的单位，即从摇篮到大门的数据。如果数据旨在提供包括生命周期结束回收在内的大宗商品数据，则功能包括在钢生产过程中使用的废钢的上游负担以及与钢产品生命周期结束回收相关的信用。还考虑了与钢生产系统产生的副产品相关的其他功能，使用ISO 14040: 2006推荐的分配程序，如2017年世界钢钢LCI方法论报告第3.6节所述。
本研究包括了15种钢产品（表1）- ECCS和UO管道由于数据超过5年且新提交的数据减少，导致无法计算新的全球平均值，因此从研究中移除。世界钢钢LCI研究中包括的产品覆盖了今天生产的大多数钢产品（>95%）。未在此阶段包括的额外产品通常是从以下列出的产品中加工而成，可以在数据库的未来更新中根据需要包括。每种钢产品的详细规格，如尺寸范围、厚度和平整厚度，详见附录1。这种信息从地点到地点有所不同，并且是参与地点的技术、设备和产品范围的功能。产品类别内的规格范围在一定程度上会影响区域和全球LCI结果。
本研究重点是碳钢和低合金钢（合金含量低于2%）。值得注意的是，不锈钢（至少含12%铬）不在研究范围内，但构成了EUROFER和ISSF i 另一项研究的基础。
本研究是一项从源头到厂门的生命周期评估（LCI）研究，与2017年世界钢铁协会LCI方法论报告中定义的含末端回收和无末端回收的LCI研究一致（见图1和图2）。也就是说，它涵盖了从从地球提取原材料（即源头）到成品准备从钢厂发货（即厂门）的所有生产步骤。含末端回收的cradle-to-gate LCI研究包括与回收最终产品中的钢材相关的净信用额度（从最终产品末端回收的废钢量减去生产产品时消耗的废钢量）。本研究不包括下游最终产品的制造或其使用。如果用户使用包含末端回收信用的钢铁LCI数据集，当用户建模下游产品的末端回收时，必须检查是否发生重复计数。请注意，净末端回收信用额度的数据作为cradle-to-gate LCI数据的单独库存提供，由用户自行实施。
2017年世界钢铁协会LCI方法论的第三部分3.3节提供了系统边界的完整描述。
为了本2020年的研究，共收集了24个单独的炼钢过程步骤以及锅炉、压缩机、水取用、排放物、库存排放和原材料运输的数据。收集的数据还包括钢铁行业副产品的使用，特别是过程气体和炉渣。这些新收集的数据与不超过5年历史的先前收集的数据相结合，以生成新的全球和区域产品LCI。
钢铁的生产主要通过两种工艺路线；基本氧气炉路线和电弧炉路线（分别称为BOF和EAF路线）。典型的钢铁制造流程图在2017年世界钢铁方法论报告中，附录1中有所展示。这两种路线都在这次数据更新中得到体现，并且表2中指定了每个过程贡献数据的工厂数量。
参与研究的企业产量占全球总产量的26%以上。
研究的地理覆盖范围广泛，涵盖四大洲的14个国家。这些国家包括：
欧洲：比利时、德国、意大利、西班牙和英国
北美：加拿大和美国
亚洲：中国、日本、韩国以及太湾（#1 谐音脱敏，此处世界钢协原文的措辞存在问题）
大洋洲：澳大利亚
包含这些国家确保了对钢铁工业环境足迹的全面概述，反映了钢铁生产与消费的全球性质。研究的地理范围旨在捕捉不同地区钢铁生产实践和环境条件的多样性，为行业面临的可持续性挑战和机遇提供宝贵见解。
数据收集与一年运营相关，每个数据点的年份在问卷中指示。从钢铁公司收集的主要数据与2014年至2019年的生产相关（见附录9），并且相信这些数据在这个时间框架内代表全球钢铁生产。在2020年提供数据的新地点提供了2017年、2018年或2019年的钢铁生产数据。尽管不断寻求改善钢铁生产过程，但这是一个渐进的过程，而不是任何重大的全球变化。
次级数据来源于GaBi数据库，日期为2013年至2019年，氮气和氧气生产的日期为2007年。然而，由于这些气体过程用于提供特定国家的环境影响，它们被分别连接到每个钢铁厂的2016年国家电力电网混合，如附录6所述。每个次级数据集都列在附录5中。
本LCI研究旨在尽可能多地包含钢铁生产过程中的输入和输出，以便将来使用此数据的研究可以考虑一系列的环境影响类别。2017年世界钢铁协会LCI方法论报告中第3.5节讨论了关键数据类别的方法论方面。
本研究的目的是提供多种不同钢铁产品的LCI概况，而不是分析影响类别，因为这些类别不包含在LCI概况中。此外，世界钢铁协会的LCI数据不进行标准化、分组和加权处理。世界钢铁协会通常不将影响类别信息与LCI概况一起提供，除非是以下CML影响类别，这些类别仅用于信息目的，以显示钢铁产品LCI的变异性及其贡献：全球变暖潜力、酸化潜力、富营养化潜力以及光化学臭氧生成潜力。
为了信息目的，还包含初级能源需求数据。因此，本报告中包含了相同的LCIA结果，仅用于说明目的，并在第5节和第6节中提供了更详细的说明。影响评估基于莱顿大学环境科学中心编制的Methoden和数据，CML 2001 -Aug. 2016。
以下LCIA类别，已被选为示例，包括： 全球变暖潜力（GWP 100年）：一个具有全球效应的影响评估级别；对于钢铁产品，GWP主要由于二氧化碳和甲烷排放造成，这些排放占钢铁行业温室气体排放的95%以上。 酸化潜力（AP）：一个具有局部效应的影响评估级别；在钢铁行业中，AP主要由于二氧化硫和氮氧化物排放造成。 富营养化潜力（EP）：一个具有局部效应的影响评估级别；在钢铁行业中，EP主要由于氮氧化物排放造成。 光化学臭氧生成潜力（POCP）：一个具有局部效应的影响评估级别；在钢铁行业中，POCP，也称为夏季烟雾，主要由于一氧化碳排放造成。
本研究中的生命周期评估（LCI）数据是根据ISO 14040: 2006和ISO 14044: 2006所设定的原则收集的。有关数据收集原则的进一步澄清，请参阅2017年世界钢铁协会LCI方法论报告的第3.5节。
本研究使用GaBi版本10.0.1.92的LCA软件创建了世界钢铁协会LCI模型和数据集，该模型基于2019年数据收集的先前钢铁行业模型。2006年，由世界钢铁协会、Sphera和世界钢铁协会成员组成的专家团队创建了初始的GaBi模型，该模型代表了钢铁生产和加工过程。现场数据通过Sphera基于互联网的SoFi Web问卷收集。问卷上传到网络平台，每个公司都有对其特定问卷的密码保护访问权限。为每个现场的每个过程阶段（完整的问卷列表见附录10）以及诸如锅炉/发电厂、压缩机、发电机等辅助设施提供单独的问卷。每个问卷都包含一个输入和输出流列表，这些流属于以下类别：材料和能源输入、空气和水排放、废物、产品和副产品以及可以内部回收的材料，用于替代原材料输入。运输数据也包括在内，用于收集原材料和内部使用的运输燃料。
SoFi中的中央分配访问权限确保了所有收集数据的保密性。
附录5详细介绍了钢铁制造过程的上游输入，而附录6则列出了每个国家的能源电网混合情况。
为帮助钢铁公司通过SoFi Web问卷提供数据，提供了一个培训手册。问卷中提供了多种功能，以方便数据收集：- SoFi Web问卷具有导出功能，允许将数据导出到Excel，并导入到相关的问卷中。- 在每个问卷中，显示了每单位产品的每种流量的数量，这有助于检查流量的值是否在正确的范围内和数量级上，并有助于避免单位错误。- 可以在过程和现场级别查看铁、碳和质量平衡，以验证数据提交。
数据由世界钢铁协会成员公司收集，即钢铁生产公司，为期12个月，基于现场和过程，确保了高质量的数据集。这些数据代表正常或异常操作，但不包括事故、泄漏和类似事件。
在2019年，99.6%的生铁钢生产是通过转炉（BOF）或电弧炉（EAF）路线生产的。敞炉生产和铸锭钢生产，约占全球钢产量的0.4%，没有被包括在内。对于本研究中碳钢产品的范围，没有其他例外情况给出。
对于任何多产品系统，都需要定义规则来将系统的输入和输出与每种产品相关联。这在电弧炉（BOF）路线的情况下尤其重要，该路线产生大量有价值的副产品，同样也适用于电弧炉路线产生的副产品，如炉渣。
本研究中应用的分摊方法在2017年世界钢铁协会LCI方法论报告中进行了详细说明，见第3.6.1节。
像炉渣这样的重要材料副产品，这些副产品被销售到已知的目的地，它们的功能性相似的产品。这些信息是从参与数据收集的钢铁公司收集的。
例如，高炉炉渣可以用于水泥制造（作为水泥制造的替代品），用于道路建设或作为建筑材料，或者用作肥料。对于参与本研究的地点，平均每公斤热金属产生0.28公斤的高炉炉渣。生成率取决于使用的原材料质量，在一些情况下可能会高达0.56公斤。在参与的地点样本中，高炉炉渣总量的97%被回收，其中84%用于水泥制造。一些炉渣被用于如现场建设等用途。炉渣的使用详情，对于收集的数据，提供在表4中。在研究中应谨慎处理使用混凝土（使用炉渣）和钢材的情况，以避免重复计数炉渣的信用。系统扩展用于处理炉渣。这种方法允许从环境角度区分钢铁副产品不同回收途径，因为基于副产品最终用途的回收给出了不同的“信用”。这强化了在行业中使用副产品的环境价值。按质量分摊的场景没有整合副产品的实际使用。例如，分配给高炉炉渣的质量分配仅考虑回收的炉渣质量，而不区分替代水泥或替代建筑材料的环保效益。
系统扩展也被用于记录炼钢过程中产生并回收的气体（焦炉气、高炉气和转炉气）、粉尘、锈层、油等过程。所有回收材料的假设细节都在附录8中包括。
通过进一步的分析，与系统扩展相关联的过程保持其初始（实际）的工艺库存（例如，水泥或化肥生产），并且扩展系统的过程也被单独报告。当结合在一起时，结果是产品从摇篮到门的整体LCI。
处理废钢的方法在2017年世界钢铁工业LCI方法论报告中第三部分第6.2节中进行了概述，并且在本次研究中遵循了这些方法。
生命周期评估（LCI）/生命周期影响评估（LCIA）的结果根据研究的目标和范围（上述第0节和第3节）进行解释。解释涉及以下主题： 识别显著发现，如对总体结果或某些影响类别的主要贡献者，参见第5节。 评估完整性和敏感性，以合理化系统边界内数据的包括或排除或方法论选择，参见第6.2.2节。关于系统功能、功能单位和系统边界定义的适用性的结论、局限性和推荐意见，参见第0节。
由于本研究与前一次研究报告中世界钢铁方法论的实施没有重大变化，因此没有进行关键审查。对模型进行了 minor 更改，详情见附录9。
4 数据质量
为了确保世界钢铁协会能够为钢铁行业产品提供最准确和最具有代表性的数据，模型中使用的数据质量需要非常高。2017年世界钢铁协会LCI方法论报告第3.5.7节的数据质量要求被遵循。用于本研究的数据可以分为以下三种类型： 从世界钢铁协会成员公司收集的第一手数据，包括从源头到终点的数据。 一些上游输入的第一手数据，例如铝，来自行业协会或生产商，包括从源头到终点的数据。 上游输入的数据，包括从源头到终点的数据，以及来自GaBi 10.0.1 CUP2020.1 Professional数据库的背景系统，例如电力、铁矿石、煤炭等。由于对每个站点提供的数据进行了广泛的检查，总体认为数据的质量是高的，并且代表了描述的技术覆盖范围。直接从钢铁生产商那里收集的主要钢铁数据，使分析得以彻底进行，并与这些生产商进行了深入的交流。钢铁行业正在努力不断改进其自身数据的质量和在模型中使用的数据。数据收集项目在世界钢铁协会内部管理，得到了一名LCA顾问的支持，并向世界钢铁协会的可持续发展负责人报告。这个团队提供了培训和支持给世界钢铁协会的成员公司，这些公司通过一个安全的在线系统提供了数据。然后，由LCA团队进行数据验证，以确保数据的完整性和无误。
所有关于钢铁生产和加工的数据都是基于单个工厂的实地收集，使用的是SoFi Web问卷。所有提交的数据都按照第4.2节中所述进行了检查。公司被提供了一个数据收集用户指南，并被培训如何使用SoFi Web问卷。世界钢铁协会（worldsteel）为在线会议或电话会议提供了解答与数据收集活动相关具体问题的服务。
对于像铝这样的行业提供的数据集，我们检查了这些数据集，以确保它们与世界钢铁研究的目标和范围一致。专家判断被用来选择适当的生命周期评估数据集，这些数据集的相关文档可以在数据集中找到，或者可以直接从提供数据集的行业协会获取。
所有用于LCI模型中的GaBi Professional数据库中的数据集都是根据世界钢铁方法论和建模原则设置的系统边界创建的。在选择适当的数据集来建模本研究中的材料和能源时，专家判断和建议被用于选择适当的数据集。GaBi数据集的详细数据库文档可以在http://documentation.gabisoftware.com/上访问。
SoFi Web 问卷是基于世界钢铁组织（worldsteel）与Sphera共同开发的LCI模型。通过这种方式，模型和问卷中包含了所有相关流程、过程以及它们之间的相互联系。
worldsteel随后提取了这些数据，用于分析和验证。这包括对所有站点进行单个流程的审查，并比较输入和输出。
世界钢铁组织逐个和系统地检查了各站点提交的已完成的社会网问卷。这些问卷直接导入GaBi软件，按站点逐个进行，无需手动导入，从而避免了转换或输入错误。
数据检查在工艺、地点（门到门）和摇篮到门级别进行，并在每个阶段进行基准分析，以确保提供的数据准确无误。数据检查包括：
每公斤产品碳和铁的平衡，每个工艺流程。
产品生命周期评估（LCI）在GaBi中计算，通过为研究中包含的每个产品设置单独的计划，平均每个产品的特定地点路线。钢产品LCI平均数据集使用垂直聚合方法计算（见图1.），即计算产品A来自站点X的LCI，并将其与产品A来自站点Y的平均值进行比较，基于产品A的生产吨数的加权平均值。然后，将最终的LCI结果与之前的結果进行比较，以确保其准确性，以确保最终的LCI结果准确且稳健，并理解数据集之间的任何差异。
由于在跨边界进行水平衡时存在不确定性，包括蒸发损失和未测量水输入如降雨，因此各个站点之间的水使用、消耗和水排放数据存在差异。然而，水数据是钢铁产品LCI的一部分，但应谨慎对待。更好的计量和监控将有助于在未来减少这一点。
在数据收集过程中，如果发现数据缺失，数据收集者会联系以提供缺失的数据。如果无法提供缺失的数据，则将平均值（由至少3个其他钢铁生产厂收集的数据计算得出）纳入数据集。对于缺失的空气和水污染物排放数据，我们采用平均值方法，并将这些数据称为“已核算排放”。这种方法在2017年世界钢铁工业LCI方法论报告中第三部分第5.4节中有详细说明。
本研究的目的并非对研究中考虑的钢铁产品进行环境影响评估，而是将其用作合理性检查和示例。
本研究提供了15个新钢铁产品和2个旧钢铁产品的数据集，这些数据集可在GaBi软件中免费获取，或通过worldsteel.org网站请求获取。这些数据是通过GaBi Envision工具提供的，该工具允许直接从GaBi软件生成数据，从而减少了生成数据集时的错误。提供的数据是生命周期库存数据，既包括从摇篮到门的数据，也包括从摇篮到门包括最终回收的数据。数据提供的描述可在附录7中找到。
数据还可通过Excel提供，其中包括完整的生命周期库存（LCI）。LCI数据也提供给其他数据库供应商，以便包含在他们的数据库中，以方便访问完整的LCI数据集。
由于以下原因，本研究未提供钢铁产品LCI数据的年度比较分析：- 数据集的人口变化，新站点加入而旧数据被删除；- 不同产品之间的技术分割，即电弧炉（EAF）和氧气顶吹转炉（BOF）技术的百分比贡献；- 由于钢铁制造地点的地理位置及其本地输入，如能源；- 每年更新的上游数据。这些变化可能导致数据集发生显著变化，因此，对全球平均结果进行年度比较没有意义。
分析了三种主要钢铁产品（钢材截面、热轧卷和热浸镀锌钢）的典型影响，并在第5.2节中展示。这些产品涵盖了广泛使用含钢产品的范围。钢材截面既可在电弧炉（EAF）又可在氧气顶吹转炉（BOF）路线中生产，并在热轧机上轧制。这些包括I型梁、H型梁、宽翼梁和钢板桩，通常在市场上直接使用。热轧卷是氧气顶吹转炉（BOF）和电弧炉（EAF）路线生产的第一种产品。热轧卷通常由制造商进一步加工成最终产品，可用于运输、建筑、船舶制造、压力容器、管道等。热浸镀锌钢通常是指热轧卷，经过进一步加工（例如轧制、退火、回火、涂层）后，具有一层薄锌层，以提供抗腐蚀性，可用于汽车、建筑、家用电器等领域的多种应用。
数据基于全球平均数据集，包括：- 从摇篮到门 - 从摇篮到门包括回收。与最终回收相关的净信用单独提供给摇篮到门数据。
最终回收率是指产品使用寿命结束时最终产品中钢铁的回收量。钢铁的最终回收率取决于最终产品的类型和用途。汽车行业的典型回收率超过95%，建筑行业约为85%，包装行业约为70%。所有钢铁的最终回收率约为85%。这些值是基于worldsteel LCA专家的专家判断，仅作为指导。这些值被认为是保守的，因为未来产品的回收率将提高。当worldsteel收到数据请求时，用户可以指定自己的最终回收率。
为了计算与废钢回收相关的效益，需要计算废钢的LCI。
确定废钢LCI的方法论已在2017年世界钢铁工业LCI方法论报告中第三部分第6.2节中描述，并在报告的附录二中进一步讨论。在最终产品生命周期结束时产生的净废钢给予信用。净废钢量如下确定：净废钢 = 生命周期结束时回收的废钢量 - 废钢输入量
第5节中提供的结果包括这一净信用额。回收1kg废钢的影响在 中显示。因此，对于每1kg在钢生产过程中消耗的废钢，以及每1kg从最终产品生命周期结束时回收的废钢，都可以应用表5中显示的LCIA。废钢消耗的负担将导致将废钢LCI添加到产品LCI中。在最终产品生命周期结束时回收钢的信用将导致从产品LCI中减去废钢LCI。
为了本研究报告的目的，影响评估基于莱顿大学环境科学中心编制的做法和数据，详见第3.4节。初级能源需求也被包括作为生产钢材产品总体能源需求的指标。这些数据仅供参考，不应用于特定研究。提供的信息不是生命周期评估数据。要获取所有钢材产品最及时的区域生命周期评估数据，请访问worldsteel.org网站。
钢材截面的数据来自电弧炉（EAF）和氧气顶吹转炉（BOF）两种路线。根据世界钢铁最新生命周期评估数据，每吨钢材截面的净废钢含量通常约为0.67吨。热轧卷和热浸镀锌钢也在EAF和BOF路线生产，尽管通常BOF路线的比例较高，因此净废钢消耗量通常较低，约为每吨热浸镀锌钢0.08吨和每吨热轧卷0.14吨。这些废钢输入指的是在研究的产品系统边界之外产生的废钢，而不是钢材的回收含量。在表6和随后的图表中可以看到的回收信用因净回收信用水平而异。对于截面产品，由于废钢输入水平相对较高，那么生命周期结束时的净总体废钢信用较低，因为信用是基于回收率减去废钢输入。对于主要通过BOF路线生产的产品，由于工艺中的废钢输入通常较低，因此与相同生命周期结束时回收率的高废钢输入产品相比，生命周期结束时的净废钢信用要高得多。
上述三种产品的初级能源需求如图2所示。
全球变暖潜力（GWP）对于上述三种产品如图4所示。钢铁产品的GWP主要来自二氧化碳和甲烷排放，这两种排放总共占钢铁行业所有温室气体排放的99%以上。甲烷排放主要来自用于钢铁制造过程和焦炭生产的煤炭的上游排放。图5显示了对GWP的贡献，“可再生资源”类别包括生物质信用，“其他”类别包括一氧化二氮、六氟硫化物、非甲烷挥发性有机化合物和烃类。这导致系统获得了一个小的信用（即负数），从而导致整体结果对于Sections和HDG来说低于100%。
上述三种产品的酸化潜力如图6所示。钢铁产品的酸化潜力主要受SO2和NOx向空气排放的影响，如图7所示，这些排放物对这一影响贡献超过98%。SO2和NOx排放来自多个来源，包括上游原材料过程、现场排放和原材料运输。
图8显示了上述三种产品的富营养化潜力。钢铁产品的富营养化潜力主要来自空气排放，这些排放占这一影响的超过93%。主要贡献者是氮氧化物水体排放，这些排放来自含氮物质，如硝酸盐、氨等。这些贡献在图9中显示。正如第0节所述，氮氧化物排放来自上游原材料过程、现场排放和原材料运输的混合。
光化学臭氧形成潜力（POCP）对于上述三种产品在图10中显示。钢铁产品的光化学臭氧形成潜力主要受一氧化碳的影响，其贡献超过64%。一氧化碳排放来自现场过程，由于工艺气体排放或燃料不完全燃烧。图11显示了一氧化碳以外的其他主要物质对POCP的贡献。图12、图13和图14对于板块、热轧卷和热浸镀锌卷的分析显示了在钢铁产品整体生产过程中环境影响的发生地点。数据已经分解为分组信息，以便将现场生产分为钢厂辅助设施（至钢坯）和钢坯下游加工成产品（如热轧卷或板块）的两组。副产品扣除和信用被显示为三组：炉渣、工艺气体和其他副产品。上游影响也被分解为电力、煤炭、原材料和中间产品（即从其他钢铁制造地点购买的焦炭、烧结、球团、直接还原铁、热金属或钢坯）。最后，主要原材料的运输影响也被包括在运输组中。
选择的冲击评估套件是本报告其他部分使用的CML 2016套件，图表（图12、13和14）显示了可以计算的11个影响类别。这些影响类别的结果显示，根据研究的产品和工艺路线、处理过程的量以及评估的具体环境影响，输出范围可能不同。
这表明，当评估产品的环境性能时，需要对整个生命周期的影响进行审查，而不仅仅是集中在一个影响上，如GWP。
本报告的这一部分总结了生命周期研究的关键贡献者，即生命周期库存数据的发展、评估的影响评估类别以及数据中包含的每个生命周期阶段。
这包括主要能源来源，它们对初级能源需求的从摇篮到大门的价值做出贡献，以及对四个影响类别做出贡献的主要排放物：全球变暖潜能值（GWP）、酸化潜力（AP）、富营养化潜力（EP）和光化学臭氧形成潜力（POCP）。
图15至图17显示了全球钢梁、热轧卷和热镀锌钢在四个讨论过的影响类别中的生命周期对PED和的影响贡献。cradle-to-gate数据是100%的参考数据。这由gate-to-gate数据、对钢铁制造过程上游输入的贡献以及钢铁制造副产品的分配贡献组成。随后显示了最终生命回收信用，然后是整体价值，包括最终生命回收的cradle-to-gate。对于这个报告，85%作为钢在钢产品最终生命周期中回收的百分比被用作例子。产品中的废钢输入量是由提供数据给LCI数据收集的站点确定的，因此无法修改。
PED、AP和EP主要受上游贡献的影响，而GWP和POCP影响则更多地受到现场、gate-to-gate活动的影响。
对于副产品分配信用（使用世界钢铁LCI方法论报告中第3.6节所述的系统扩展方法计算）和最终生命回收通常会减少产品的整体影响，如图所示。然而，对于GWP，对于BOF钢生产路线，情况并非如此，因为副产品对影响的影响通常是负担而不是信用。这是因为钢厂过程气体的燃烧对碳影响比被取代的燃料信用要高。因此，对于钢铁行业的工艺气体出口使用系统扩展实际上增加了钢铁产品的GWP。
对于钢废料，如果最终生命回收率低于产品中的废钢输入量，这将导致所有类别的最终影响评估结果出现净增加。表7总结了每个影响类别的主要贡献者和PED的主要贡献者，给出了每个主要输入或输出的典型或指示性贡献。钢铁生产是一个能源密集型行业，因此能源和电力的消耗是钢铁制造过程环境影响的主要贡献者之一。这种影响对产品LCIA的影响因此非常依赖于钢铁厂的地理位置，这决定了电力的来源和能源消耗。
在全球钢铁行业中，为了分析：- 每个炼钢过程提供的数据完整性；- 每个钢铁产品相关能源和材料投入的覆盖范围；- 重要输出（计入排放）、副产品和废物的覆盖范围；
在这些检查之后，进行了从摇篮到大门的完整性检查，以确保覆盖所有重要的上游数据。
在任何生命周期评估（LCI）方法论中，都需要做出某些假设和方法论选择。对于世界钢铁协会的方法论，过去已经对其中三个这样的决定进行了敏感性分析，以下是对这些方面描述：
系统扩展：处理共产品是方法论中的一个关键问题，尤其是由于钢铁行业的共产品是有价值的，并且广泛使用。 内部运输：仅包括燃料消耗（例如柴油、丙烷等）。 包装：除了钢带之外，包装材料的研究被排除在外。
上述每个方面将在下面进行更详细的讨论。
产品生命周期结束时的钢铁废料回收是世界钢铁协会方法论的另一个关键方面。这没有被包括在敏感性分析中，但可以在第5节和第6节中的图表中看到包括生命周期回收的影响。此外，在第2017年世界钢铁协会LCI方法论报告中附录10中对回收方法论进行了详细讨论。
系统扩展应用于炼钢过程副产品的相关性分析。
在3.6节中描述了使用系统扩展的原因。选择了同样覆盖广泛钢产品应用的三个产品。表8显示了系统扩展对世界钢业LCI数据的影响。这也证明了钢行业的副产品是有价值的，无论是作为水泥、道路石料、肥料等的原材料替代，还是作为在钢厂内部或外部替代能源，或者出口用于发电。
系统扩展对GWP的贡献为+4%至6%。由于电弧炉（BOF）路线产生的工艺气体具有相对较高的碳强度，当它们被用作具有较低碳强度的其他能源的替代品时，这将导致对钢LCI的额外负担，而不是信用。
电弧炉路线不产生工艺气体（但如果在电弧炉路线的现场，可能会使用它们），因此通过这条路线生产的产品不会导致GWP的增加。
系统扩展对PED的贡献在-6%至-10%之间。这是由于从碳密集型过程（焦炉、高炉和电弧炉）中回收的副产品，这些副产品可以在现场重新使用或出口到现场，减少需要生产和使用替代能源的需求。
这些工艺气体具有良好的热值，因此可以非常有效地回收。钢部分在PED方面的贡献较低，因为产品既在电弧炉和电弧炉路线中生产；电弧炉不产生或回收工艺气体。更复杂的钢材产品，如热镀锌钢，其百分比差异较低，因为更复杂的加工步骤消耗了内部产生的工艺气体，因此没有更多的气体（能量）可以用于现场或出口的进一步使用。
PED和GWP都是钢业生产中需要考虑的重要方面，因为钢业的能源强度和碳强度。在LCA研究中通常考虑的其他典型影响类别包括AP、POCP和EP，但这些对于钢业并不那么相关，并在第5节中进一步描述。
因此，由于系统扩展方法的实施可能导致影响之间的正面和负面影响，并且与切边方法（该方法的结果可能会产生最大的差异）相比，发现总体决定使用系统扩展给出了钢产品和副产品之间共享影响的平衡图景。系统扩展方法还允许对所有钢业副产品使用一致的方法，而其他分配方法则不一定总是可能。
内部运输的环境负担非常小。对于2019年的研究，引入了一种新的计算内部运输影响的方法，该方法包括燃料的燃烧，以及一直包括的燃料生产。发现每公斤粗钢需要消耗的能量为0.0035兆焦耳的内部柴油、汽油和液化石油气。对于本2020年的研究，对这些燃料燃烧影响的建模计算得出，每公斤粗钢会产生额外的0.00024公斤二氧化碳。
在先前的生活周期评估（LCI）数据收集研究中，显示包装材料的影响是微不足道的。因此，在本研究中，不包括向钢厂供应的材料包装。然而，钢带用于捆扎线圈，已请求并随数据收集问卷提供，因为这种材料是钢产品，因此数据通常很容易获得。对热轧线圈的上游负担被分配给钢带。
这部分内容在第四部分有详细介绍。
本研究代表了全球超过99%的钢铁制造技术，并涵盖了全球钢铁生产量的26%以上（即480百万吨），按公司生产量计算。
数据完整性和准确性经过严格检查，以确保提供的数据对全球钢铁行业来说是最高质量的。
本研究提供了15个新的和2个旧的钢铁产品数据集（见表1）的全球水平LCI数据，其中一些产品也在欧洲和亚洲的区域水平上得到体现。为了增加数据的地区分布和代表性，新地点的添加是一个持续的过程。这些数据将在数据可用时添加。
在完整的LCA研究中，应始终考虑产品的生命周期结束情景。世界钢铁方法论考虑了钢铁产品的生命周期结束时的回收利用，并建议在LCA研究中使用这种方法。
提供的钢铁生产数据目前涉及2014年至2019年的钢铁生产（见附录9）。随着这些公司继续采取措施改善其环境表现，应注意的是，未来几年将会有所改进，这些改进需要在未来的钢铁产品LCI数据更新中得到反映。
此外，本研究中没有充分代表一些公司和地区。然而，不断努力将这些地点纳入世界钢铁LCI数据收集项目中。
因此，数据和方法适用于报告中列出的产品，以及通过转炉钢和电弧炉钢的生产过程。它不适用于其他方法，如平炉钢生产。数据不应用于不锈钢产品。
在进行包含钢铁LCI数据的LCA研究时，建议实践者联系世界钢铁协会，以确保使用适当的钢铁产品，并理解方法论条件，特别是在钢铁产品的最终回收方面。
在附录1中提供了世界钢铁协会提供的产品详细描述，并在附录11中提供了一个产品可能的用途矩阵。由于钢铁是一种全球贸易商品，对于许多研究来说，使用全球平均数据是合适的。在偏好区域生产的情况下，也提供了区域数据。
本研究的结果反映了2014年至2019年全球钢铁生产的概况（见附录9），新的公司和工厂不断加入世界钢铁协会的数据收集项目。世界钢铁协会的钢铁LCI数据集将每年更新，以包含任何新的和更新的工厂数据。最新的LCI数据可通过worldsteel.org获取。
世界钢铁协会致力于向LCA软件工具和数据库提供数据集，以便尽可能容易地使用。需要注意的是，世界钢铁协会发布的数据与在LCA软件工具中可用之间可能存在时间延迟。应谨慎选择正确的钢铁产品，并完全理解方法论。
典型厚度为0.3-3毫米，典型宽度为600-2100毫米。
热浸镀锌钢是通过将冷轧线圈通过熔融锌浴，以在钢上涂覆一层薄薄的锌层，从而提供抗腐蚀性能而获得的；可以进一步加工。
它们具有良好的成形性能、涂装性能、焊接性能，并且适合通过成形、压延和弯曲进行加工。
应用包括家用产品、建筑产品（例如墙板、屋顶产品）、汽车产品（例如车辆底盘部件的白色车身）、照明装置、鼓和各种型材产品、带状钢板等。
典型厚度为0.3-3毫米。典型宽度为600-2100毫米。
电镀钢是通过在冷轧钢的表面电镀一层薄薄的锌或锌镍合金来获得的，以提供抗腐蚀性能；这种材料可以进一步加工。
电镀钢具有良好的成形性能、涂装性能、焊接性能，并且适合通过冲压、弯曲等工艺进行加工。
应用领域包括家用产品、建筑材料（例如墙体元件、屋顶材料）、汽车部件（例如车辆底盘部件）、照明装置、鼓类以及各种型材应用、 profiled 板材等。
典型的厚度范围为0.3-3毫米，宽度范围为600-2100毫米。
钢筋是一种在热轧机上轧制的钢材；可以进一步加工。这种产品用于加强公路和建筑施工中的混凝土，也是钢丝绳生产过程中的主要产品。
工程钢（工具钢）在热轧钢厂轧制。它可以在市场上找到，并且由制造商进一步加工成成品。这种钢用于制造工具、模具、发动机部件、驱动装置、设备、传动装置等。
型钢是热轧钢厂轧制的钢型。型钢包括I型钢、H型钢、宽翼缘钢和钢板桩。
这种产品用于建筑、多层建筑、工业建筑、桥梁桁架、垂直公路支撑和河岸加固。
焊接管是一卷弯曲和焊接成管状的平钢板。它可以在市场上用于最终用途。
重壁管技术上用于输送流体（如石油、气体、水、化学品）。
UO管通常直径较大，一次成型由板材制成。板材首先被压成U形，然后被压成O形。
由于UO管使用的材料相对较厚，因此使用埋弧焊进行焊接。UO管主要用于输送大量石油和天然气。
无缝管是通过称为“挤压”的过程制造的。在这个过程中，使用模具通过管材的中心穿孔，将固体钢棒变成一个管子，然后对其进行加工，使其达到正确的形状和尺寸。
它们在恶劣的环境中具有优势，因为不存在焊接。
钢线钢线是一种轧制钢产品，由半成品制成，具有圆形、矩形或其他截面。通过后续的冷成型（拉拔）可以实现特别精细的截面。钢线被卷绕成线圈，并以这种形式运输。
通过电镀薄层锡来电镀薄层冷轧线圈而获得。它可以在线圈或薄片的形式在市场上找到，并且由制造商进一步加工成最终产品。
锡镀钢主要用于食品罐头、工业包装（如小桶）。
典型厚度在0.13 -0.49毫米之间。典型宽度在600 -1100毫米之间。
无锡（ECCS）也称为电解铬涂层钢（ECCS）。
通过电镀薄层铬来电镀薄层冷轧线圈而获得。
它可以在线圈或薄片的形式在市场上找到，并且由制造商进一步加工成最终产品。
ECCS主要用于食品罐头、工业包装（如小桶）。
典型厚度在0.13 -0.49毫米之间。典型宽度在600 -1100毫米之间。
通过在钢基材上涂覆有机层，如油漆或层压薄膜，获得。基材主要是热浸镀锌线圈，但也可能是电镀锌线圈、镀锌冷轧线圈或无铅钢。它可以在线圈或板材市场上找到，并由制造商进一步加工成成品。
适用于所有活动领域，例如建筑（屋顶、墙和天花板覆盖、照明、散热器等）、一般工业（如办公家具、供暖、通风、空调）、家用电器（冰箱、洗衣机、小型厨房电器、计算机外壳和DVD外壳等）和包装。
典型厚度在0.15 -1.5 mm之间。典型宽度在600 -1300 mm之间。废钢包括： 钢生产过程中的废钢输入——这是在钢生产过程中消耗的净废钢，不包括在产品边界内产生的废钢。 家庭废钢（来自钢生产厂但位于转炉或电弧炉下游的过程），当废钢来自在钢生产厂发生但不会对提供LCI的产品生产阶段有任何贡献的过程时，应考虑这一点。
每千克钢铁产品的淡水消耗列在数据集中。除了现场直接使用的淡水，上游过程使用的淡水也被包括在内。钢铁厂使用的淡水有几个来源：即地表水（河流和湖泊）、深层水（例如矿井水）或“技术圈”来源（其他工业企业、污水处理厂等）。
报告中的淡水消耗还包括所谓的“蓝色淡水”，即用于地表水和地下水的淡水。它由水足迹网络定义11，并被一些实践者要求。
钢铁厂使用的咸水量在GaBi模型中记录（尽管在Envision报告中没有特别报告）。它主要用于间接冷却，因此不会被来自过程的污染物污染。完整的淡水流动列表可按要求提供。
这个流程表示了CO 2（二氧化碳）的两种来源，即化石燃料和矿物燃料（例如天然气燃烧、石油燃烧、石灰煅烧以及煤炭氧化）。除了提供CO 2数据外，还提供了一个环境指标，即全球变暖潜势，仅作为信息提供，因为这是目前最常被请求的指标之一。
本流程包括所有类型的空气悬浮颗粒物排放，包括大于PM10、'PM10 - PM2.5'、PM 10和PM 2.5。然而，由于不同地区和国家的数据报告格式不一定相同，因此这种划分并不总是完整的。
在炼钢过程中，会产生多种材料和气体，这些材料和气体在炼钢厂内部或外部均具有一定的使用价值。这些被回收的材料被称为副产品（见附录8），并且在生命周期评估中通过系统扩展进行了计入，因此它们不会出现在最终的生命周期评估中。
无法回收但被送往垃圾填埋场、焚烧或喷火等地的材料被分类为废物。为了遵守欧洲委员会的ILCD数据库12的规定，任何废物或回收材料，如果最终处理步骤未知，将被建模为与垃圾填埋过程相连，相关的环境影响包括在整体的LCI中。这样确保采取了保守的方法。
某些材料输入（例如煤、石油等）既构成能量输入也构成质量输入，这些可以通过热值来计算。在LCI数据表中，总初级能源需求（包括可再生和非可再生资源）是基于净（低）热值提供的。此信息仅提供参考，不应与数据表中提供的材料输入部分的数据相加。总初级能源是直接从地球提取的所有能源的总和，如天然气、石油、煤炭、生物质或水力发电能源，包括非可再生和可再生的能源。非可再生能源包括所有化石和矿物初级能源，如天然气、石油、煤炭和核能。可再生能源包括所有可再生的能源来源，如水力和生物质。如有需要，可提供能源的详细分解。
为了提供信息，我们从CML2001 -Aug. 2016影响评估套件中报告了四个生命周期影响评估指标：全球变暖潜力、酸化潜力、富营养化潜力和光化学臭氧生成潜力。
在数据表中，出于简化原因，只显示了主要的原材料，因为总体LCI包含近2800种流动。关于空气和水排放，所有“已报告”的排放量（见第4.3节）都在数据表中报告。完整流动列表可按要求提供。根据产品不同，还可以使用各种其他合金金属，如铜、锰和钼，但用量始终很低。铅可以在一些特殊产品中使用，这些产品被称为“易切削”钢，使用量较高。由于数据可用性不足，这项研究未包括铅。生产生铁时使用的其他自然资源包括沙子、氯化钠和黏土等丰富材料。
将钢铁产品的最终回收利用性纳入LCI研究中，可以提供包含钢铁产品的整体生命周期影响，不包括最终产品的制造、使用、再使用、维护和拆卸阶段。
热轧钢板的生命周期评估（LCI）数据发布第七次全球钢板生命周期评估研究
平板钢板的生产过程是在热轧钢板上进行的，它可以根据需要进一步加工。
该产品被广泛应用于以下行业：建筑钢材、船舶制造、管道、压力容器、锅炉、重型金属结构、海上结构等。
典型的厚度范围在2到20毫米之间。最大宽度可达1860毫米。
热轧卷板：在热轧带钢厂轧制的热轧带钢；可以进一步加工。几乎所有工业领域的应用：运输、建筑、造船、气体容器、压力容器、能源管道等。典型厚度在2-7毫米之间。典型宽度在600-2100毫米之间。
热轧钢经过退火处理，去除表面存在的铁氧化物；可以进一步加工。几乎所有工业领域的应用：运输、建筑、造船、气体容器、压力容器、能源管道等。典型厚度为2-7毫米。典型宽度为600-2100毫米 冷轧线圈通过进一步减少退火热轧钢的厚度而获得。这一步骤在冷轧机上在低温下实现；可以进一步加工。用作最终冷轧线圈和涂层钢带的原始材料。典型厚度为0.15-3毫米。典型宽度为600-2100毫米
通过热处理（退火）和冷轧钢的塑性变形来获得，以达到最终的机械性能，使钢材适合进一步的使用（成型和弯曲）；可以进一步加工。
被分类为以下类型：可成型钢、高强度可成型钢、耐候结构钢、结构钢、可硬化钢。本节的功能是解释一些数据集的主要特征，并澄清潜在的模糊性。在全球范围内以及当有超过三个地点贡献时，为所有产品生产了数据集。这是必要的，以确保公司之间的保密性，并确保有代表性的最低水平。
数据集以基于Envision报告的静态报告形式提供，该报告使用GaBi 10.0.1软件生成，并通过基于web的平台以rtf格式分发，以使数据的使用更加方便。数据也可以提供在excel或GaBi格式中，并且在一些LCA软件工具中可用。
GaBi Envision报告包含以下信息：
生命周期数据提供作为标准数据。也可以提供包括钢铁回收的负担和信用额度的数据。这意味着对于在炼钢过程中使用的钢铁废料，会给出一个负担，而对于最终产品在其生命周期结束时将被回收的钢铁，会给出一个信用。在这种情况下，还会提供净回收信用额度的单独数据。钢铁废料的LCI数据也提供，这可以用来计算在炼钢过程中使用钢铁废料作为原材料时的负担，以及产品生命周期结束时回收钢铁废料时的信用。
数据表中只显示了主要的流动，即主要的原材料和“已计算”的排放（见2017年世界钢铁LCI方法论报告第3.5.4节）。关于其他流动的信息也可在请求时提供。在考虑了产品生命周期结束时的回收时，材料资源列表的总和不会达到每吨钢铁产品1吨资源，因为对产品生命周期结束时的回收应用了信用额。
以下部分提供了有关数据表中提供的一些主要流动的更多信息，以便理解对钢铁产品感兴趣的生命周期中使用的资源和产生的排放。
报告的铁矿石（原矿）的重量是以千克元素形式表示的铁的重量，不包括表土和氧化物元素的重量。表土和氧化物元素在完整的钢铁LCI档案中包括在内。
本节描述了系统内的净废钢量，考虑了进口和出口。它包括钢和铁废钢（尽管铁废钢的产生和使用通常很小）。当包括回收信用和负担时，废钢输入不列出，因为相关的上游负担已经包括在内。（与2019年研究相比），为了便于比较，这些差异在这里进行了总结。进一步的信息可以在报告的相关部分找到。前几年的研究报告（2018年和2019年）也包含了对2017年方法学报告的总结，这些报告可以从worldsteel.org下载。
用于此次更新的建模软件是GaBi 10.0.1 CUP2020。所有未由世界钢铁协会从行业协会收集的上游数据都已更新，并基于GaBi 10.0.1的上游数据。2019年研究使用的是GaBi 9.2的早期版本。
由于GaBi软件和数据库中一些排放流的老版本命名问题，以及世界钢铁模型中的流名嵌入，这些流在影响评估方法论中没有被捕捉到。这些已被纠正，以确保所有排放流都被正确命名。目前这通过一个手动流程来完成，使用一个流名修改计划。
为了确保数据符合ILCD标准，记录在我们的数据收集中的回收材料和废物，如果没有直接的最终命运，现在被建模为被填埋，这将导致高于现实的冲击，但这是一种保守的方法。
全球铁矿石上游数据是使用2018年的4个地区特异性铁矿石生产混合计算的。特定国家的铁矿石数据集用于代表世界4个地区，每个地区的年产量吨数被用来计算铁矿石生产路线的吨数加权平均值。
锌上游过程是从国际锌协会（IZA）的数据集改编的，在IZA进行更新期间协调进行的。一旦IZA发布了新的数据，这将被替换。
2020年的上游数据集已更新为使用GaBi中最新可用的数据。
对木炭数据集进行了更新，在审查了木炭模型后，利用了最新的上游过程。
一个新的铁钼合金过程取代了现有过程，来自协会的数据，以及两个新的代理数据集被添加，以覆盖铝合金和硅锰合金的上游影响，这些合金之前没有与其使用相关的上游影响。
正如2017年世界钢铁LCI方法学报告所述，新公司和网站被添加到数据库中，数据超过5年的网站从数据库中删除，以确保数据符合许多EPD计划的规定。然而，在2020年的LCI数据更新中，由于COVID-19大流行导致的收集数据延迟，对一些数据做出了例外处理，这些数据是6年前的，即2014年的钢生产数据。
2020年的平均LCI数据集分析表明，尽管大多数数据集在包括2014年数据的情况下没有受到太大影响，但一些区域数据集的可获得性发生了变化。因此，包括这些数据确保钢铁行业仍然能够提供大量的全球和区域钢产品LCI数据集。由于与2017年方法学报告和研究报告相比，方法学、世界钢铁GaBi模型和LCI数据结果的变化有限，因此没有对更新后的数据集和研究报告进行关键审查。2017年方法学的关键审查报告可以在方法学报告的附录3中找到。
