建設(shè)生態(tài)鋼鐵工業(yè)的技術(shù)選擇

劉文革

盤錦市環(huán)境科學(xué)院，遼寧盤錦 124010

我國國民經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定增長帶動了鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展。但是受國際經(jīng)濟低迷的大環(huán)境下影響，已經(jīng)出現(xiàn)富余產(chǎn)能的問題，勢必會造成生產(chǎn)能力的浪費。因此，必須加強鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排工作，發(fā)展循環(huán)鋼鐵工業(yè)和低碳鋼鐵工業(yè)，建設(shè)生態(tài)鋼鐵工業(yè)。

1 大力發(fā)展短流程

當(dāng)今世界鋼鐵生產(chǎn)主要有兩種流程：一是以礦石為主要原料的高爐轉(zhuǎn)爐長流程；二是以廢鋼為主要原料的電爐短流程。大力發(fā)展短流程鋼鐵企業(yè)，是鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。以廢鋼為主要原料的短流程煉鋼已有100多年的歷史。短流程對能源、水資源的消耗較低。按目前先進水平看，長流程噸鋼綜合能耗約600kg標(biāo)煤，而短流程噸鋼綜合能耗僅300kg標(biāo)煤，低一半左右；長流程噸鋼新水消耗量約6t，而短流程噸鋼新水消耗量僅3 t，低一半以上；短流程生產(chǎn)過程中廢棄物產(chǎn)生量低，再加以循環(huán)利用，最終廢棄物的排放量就更低，比長流程易實現(xiàn)“零排放”。長流程生產(chǎn)過程中噸鋼煙塵產(chǎn)生量約3kg，SO2產(chǎn)生量約 20g～230g，CO2產(chǎn)生量約 2000kg～3000 kg，爐渣產(chǎn)生量約430 kg，而短流程生產(chǎn)過程中噸鋼煙塵產(chǎn)生量約1 kg、SO2產(chǎn)生量約0.7 g，CO2產(chǎn)生量約800 kg，爐渣產(chǎn)生量約30kg～60 kg，比長流程低得多。隨著我國對報廢設(shè)備管理的逐步規(guī)范，老工藝、老設(shè)備的更新加快，廢鋼的產(chǎn)生量也將逐年增加和進口廢鋼鐵相關(guān)政策的出臺，發(fā)展電爐短流程勢在必行。

2 推行鋼鐵企業(yè)的節(jié)水技術(shù)

高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)、干法熄焦技術(shù)、噴霧型冷卻塔等都屬于少用水的技術(shù)裝備，且在實際生產(chǎn)中起到了顯著的節(jié)能減排效果，應(yīng)當(dāng)大力推行，淘汰落后技術(shù)。另外，軟化水、脫鹽水的制備采用膜處理技術(shù)取代離子交換技術(shù)，在電廠等各行業(yè)應(yīng)用較廣，在鋼鐵行業(yè)已逐步開始應(yīng)用，是未來的發(fā)展趨勢。

鋼鐵工業(yè)是耗水大戶，中水回用是污水處理后的再利用，是污水處理的延伸和開發(fā)，對于鋼鐵企業(yè)生存至關(guān)重要。中水的集水、凈化處理、供水、計量、檢測設(shè)施以及其他附屬設(shè)施的規(guī)劃、建設(shè)、管理等，應(yīng)按照“誰投資、誰受益”的原則，鼓勵單位和個人以獨資、合資、合作等方式建設(shè)中水設(shè)施，從事中水經(jīng)營活動。

3 實行鋼鐵渣資源化

按照來源，鋼鐵渣主要分兩大類：高爐渣和鋼渣。高爐渣是高爐冶煉生鐵過程中所排出的由礦石中的脈石、焦炭中的灰分及助熔劑等形成的以硅酸鈣與硅鋁酸鈣為主要成分的渣，也是企業(yè)最多的冶金渣資源，占工業(yè)固體廢棄物總量的41%；鋼渣是在轉(zhuǎn)爐、電爐或精煉爐熔煉過程中所排出的由爐料中的雜質(zhì)、造渣材料等熔化形成的以氧化鈣、氧化鎂等氧化物為主，有時還含有少量氟化物、硫化物及碳化物的渣，發(fā)生量約占工業(yè)固體廢棄物總量的24%。

鋼鐵渣不僅富含Ca、Si、Fe、Mg、Al、P等有價元素，而且蘊含大量的熱能，每噸1400℃～1500℃的高溫爐渣所蘊含的熱能相當(dāng)于60kg標(biāo)煤（1kg標(biāo)煤=29.3 MJ），是一種寶貴的次生資源。目前我國高爐渣的資源化利用率已達95%以上，但爐渣的余熱資源一直沒有得到很好的利用。因此，如何把高爐渣的處理與余熱利用有機結(jié)合起來將是高爐渣處理技術(shù)的發(fā)展方向。積極開發(fā)和應(yīng)用先進有效的處理技術(shù)和資源化利用新技術(shù)、提高其利用率、最終實現(xiàn)鋼鐵工業(yè)固體廢棄物“零”排放，是鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

鋼渣余熱自解熱悶處理技術(shù)、鋼渣有壓熱悶自解技術(shù)、干式棒磨機技術(shù)、鋼渣水泥技術(shù)、鋼渣粉技術(shù)和鋼鐵渣復(fù)合粉技術(shù)是目前較先進的鋼渣處理技術(shù)，節(jié)省熱潑場設(shè)施和倒運設(shè)備，減少設(shè)備損耗和操作人員，消除鋼渣熱潑、倒運時粉塵對環(huán)境的污染。鋼鐵廠產(chǎn)生的粉塵經(jīng)沉降作用會造成鋼鐵企業(yè)周邊土壤重金屬污染。黃石監(jiān)測站的陳鋒等人通過對某鋼鐵企業(yè)周邊土壤重金屬（Cu、Pb、Cd、Ni、Hg、As）含量的調(diào)查與分析，采用重金屬單項污染指數(shù)、超標(biāo)倍數(shù)、污染分擔(dān)率和內(nèi)梅羅污染指數(shù)評價方法對土壤重金屬污染狀況進行評價。結(jié)果表明，該鋼鐵企業(yè)周邊土壤主要污染物為鎘，含量在1.06mg/kg～2.41mg/kg之間，超標(biāo)0.8～3.0倍。通過對除塵灰中相應(yīng)重金屬含量分析，弄清了土壤中重金屬來源。

4 加強對二次能源的回收

高爐煤氣余壓發(fā)電（TRT）技術(shù)、高爐煤氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（CCPP）技術(shù)、干熄焦CDQ技術(shù)、轉(zhuǎn)爐負能煉鋼技術(shù)是目前鋼鐵企業(yè)較流行的二次能源回收技術(shù)，但均存在能源利用率低的現(xiàn)象，科研工作者還需加強努力，開發(fā)出高效的能源回收技術(shù)。本文提出各種余熱資源合理的制冷方案，根據(jù)余熱資源和鋼鐵企業(yè)各工序自身特點，論證了各個方案的可行性和經(jīng)濟性。在熱風(fēng)爐的煙氣利用中，把煙氣直接驅(qū)動制冷機組和利用煙氣預(yù)熱或干燥等回收工藝結(jié)合起來，實現(xiàn)中低溫?zé)煔鉄崮芴菁壚?，最大限度地回收煙氣余熱。這也為鋼鐵企業(yè)其它各工序中低溫?zé)煔庥酂岬奶菁壚锰峁┝藚⒖肌?/p>

5 積極進行碳捕集與碳封存（CCS）

當(dāng)今世界，各國都要積極追求綠色、智能、可持續(xù)的發(fā)展。綠色發(fā)展，就是要發(fā)展環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)，降低能耗和物耗，保護和修復(fù)生態(tài)環(huán)境，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和低碳技術(shù)，使經(jīng)濟社會發(fā)展與自然相協(xié)調(diào)。大力發(fā)展能源資源開發(fā)利用科學(xué)技術(shù)。要堅持系統(tǒng)謀劃、節(jié)能優(yōu)先、創(chuàng)新替代、循環(huán)利用、綠色低碳、安全持續(xù)，加強對我國能源資源問題的研究，制定我國可持續(xù)發(fā)展路線圖。要發(fā)展資源勘探開發(fā)和高效利用技術(shù)，積極發(fā)展大陸架和地球深部能源資源勘查和開發(fā)，積極發(fā)展可再生能源和新型、安全、清潔替代能源，形成可持續(xù)的能源資源體系，切實保障我國能源資源有效供給和高效利用，使我國能源資源產(chǎn)業(yè)具有國際競爭力。

化學(xué)回收法主要是把CO2變成化合物，例如可以用胺吸收CO2?，F(xiàn)在有每天可處理幾百噸的工業(yè)裝置，但遠遠不能滿足處理高爐排放CO2量的要求。每處理一噸CO2，估計成本為40美元。

物理回收方法就是把CO2儲存在地下或噴入海底500m的地方，利用海水的高壓使CO2液化。世界上每年可以儲存63Gt的CO2，約占排放量的10%。目前已經(jīng)有了把CO2噴入油層的技術(shù)，石油工業(yè)正使用該技術(shù)改善油的回收。理論上，海洋儲存CO2量比地下儲存量要多幾個數(shù)量級，但要實現(xiàn)海洋儲存還需一個世紀。

生物方法就是將C或CO2儲存在生物機體中，這個過程所需的能量要靠光合作用吸收太陽能來獲得。生物方法最有效的措施就是植樹造林，建筑學(xué)家和生物學(xué)家利用珊瑚在光能合作用下將CO2轉(zhuǎn)變成碳酸鹽。他們正在進行試驗，將這種碳酸鹽材料制成磚，用于建設(shè)一個人工島。

6 結(jié)論

建設(shè)生態(tài)鋼鐵工業(yè)任重道遠，需從改進工藝流程、使用節(jié)水技術(shù)、廢棄物資源化、二次能源等方面入手。堅持綠色低碳、循環(huán)利用的原則，實施主體設(shè)備更新，將新技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)力。

[1]柳克勛，王林森.短流程鋼鐵企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的模式[J].再生資源與循環(huán)經(jīng)濟，2010，3.