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近二十年来我国钢铁的生产与消费的规模和结构都发生了剧烈而快速的变化，在导致巨大的资源环境问题的同时也对钢铁工业的可持续发展提出了严峻的挑战。定量地分析研究社会经济系统中铁元素全生命周期各阶段的存量和流量变化对于促进铁的可持续利用具有重要的意义。论文构建了铁的国家尺度物质流分析框架，首次系统地对我国社会经济系统中铁的生命周期过程进行了定性的解析，为接下来的物质流和价值流定量分析提供了一个指导性的分析框架。基于存量与流量模型，论文探索性地在中国国家宏观层面上对铁资源循环开展物质流和价值流的综合分析研究，从全生命周期的角度定量地刻画出中国国家尺度上的铁物质流图景，核算了1991年-2011年我国铁的全生命周期流量规模及其结构变化情况，并绘制出了2011年中国铁流图。研究发现：2011年总共有91194.1万吨铁通过各种形式进入我国经济社会系统，其中国产铁矿石供应占51%，49%是通过国外进口铁矿石、粗钢、废钢、生铁等形式供应。2011年，我国3469.7万吨铁以钢材的形式净出口到国外，还有36890万吨铁在采选、生铁和粗钢冶炼以及废钢回收利用过程中被损耗掉。扣除以各种形式出口到国外的铁以及在生产等过程中损耗掉的铁，2011年我国铁的社会库存量净增加52978.3万吨。从1991年到2011年，我国各种含铁产品的产量和进出口量经历了一个逐年持续增长的过程。从全生命周期的角度来看，我国是一个铁的净进口国而且总净进口量不断增长。对物质流分析结果进行进一步的熵分析，得出了2011年我国铁循环的统计熵的变化曲线图。研究发现：2011年我国整个钢铁生命周期过程中的相对熵的变化率为-38.69%，这意味着经过一个生命周期，含铁物质的聚集度在不断提高。本文以物质流路线为基础，跟踪、描绘铁元素的价值运动循环，结合资源占用的来龙去脉转化路径，从中发现了改善的潜力环节与价值的转化情况，从而为开展工艺流程与技术创新的“废物减量化”的决策提供了有用的信息。