某鋼鐵廠除塵灰綜合利用提取次氧化鋅環(huán)境影響分析

林嚇寧

(福建省金皇環(huán)?？萍加邢薰?，福建 福州 350002)

1 概述

我國是鋼鐵生產大國，2018年中國粗鋼產量創(chuàng)歷史新高，且創(chuàng)近三年最快增速。我國的鋼鐵企業(yè)冶金流程主要集中于燒結—高爐—轉爐—軋鋼長流程生產，在燒結、高爐煉鐵、轉爐及電爐煉鋼等工序均可產生大量粉塵及其副產品，統(tǒng)稱為除塵灰，產量約為鋼鐵產量的1%～3%。除塵灰在干燥的氣候條件下會形成揚塵，若不加以有效處理，將對廠區(qū)及周邊環(huán)境造成污染。

根據調查，現(xiàn)有大部分鋼鐵廠將除塵灰作為原料返回燒結系統(tǒng)，但除塵灰中K、Na、Cl、Zn等元素富集危害燒結煉鐵生產，造成燒結臺車糊蓖條，風機葉片掛泥，除塵器效率降低，煙塵污染加重，設備維護量加大。如果能對除塵灰合理開發(fā)和利用，不但可以防止產生二次污染，有效改善周邊環(huán)境，而且還能變廢為寶，作為二次資源來利用。在鋼鐵企業(yè)，近些年越來越多人關注及研究除塵灰的綜合利用。

氧化鋅作為工業(yè)原料，廣泛應用于塑料、硅酸鹽制品、合成橡膠、潤滑油、油漆涂料、藥膏、粘合劑、食品、電池、阻燃劑等產品的制作中，已成為國民經濟建設中不可缺少的重要基礎化工原料和新型材料。綜合利用鋼鐵廠除塵灰提取次氧化鋅，低品位的次氧化鋅經過專業(yè)廠家精提煉后應用于氧化鋅市場，既為鋼鐵企業(yè)解決了難題，又可以取得較好的經濟效益。但是，在鋼鐵廠除塵灰提取次氧化鋅項目的實施運行中，也不可避免存在污染物排放，產生環(huán)境影響。

2 除塵灰提取次氧化鋅概述

以福建某鋼鐵廠為例，闡述除塵灰綜合利用提取次氧化鋅工藝過程及產污環(huán)節(jié)分析。

2.1 除塵灰的主要成分

根據福建省地質測試研究中心對某鋼鐵企業(yè)高爐除塵灰的檢測報告，除塵灰的主要成分見表1。

表1 除塵灰混合物主要成分

2.2 次氧化鋅的主要成分

根據該企業(yè)除塵灰提取的次氧化鋅檢測報告，次氧化鋅的主要成分見表2。

表2 次氧化鋅主要成分

2.3 除塵灰提取次氧化鋅工藝

高爐除塵灰提取次氧化鋅目前效果較好的方法有兩種，分別為濕法工藝和火法工藝。目前國內次氧化鋅生產以火法工藝為主(約占總量80%以上)，濕法為輔。福建某鋼鐵廠利用火法工藝提取次氧化鋅，具體工藝如下：某企業(yè)采用回轉窯煙化法提取次氧化鋅，焦粉作為煅燒原料。除塵灰與焦粉按一定配比混合后，通過皮帶輸送機進入回轉窯內進行高溫煅燒。當窯體緩慢轉動時，爐料翻轉滾動，向窯頭高溫端移動，在高溫作用下(回轉窯內溫度可達到1000℃～1100℃)，物料中的鋅經還原揮發(fā)成單質鋅(Zn)；同時在窯尾負壓風機的作用下，鋅揮發(fā)物隨煙氣向窯尾移動，移動過程中被空氣中的氧氧化成ZnO。原料中的鋅經過氧化還原反應，以氧化鋅的形式富集于煙氣中，當煙氣溫度下降到一定程度時，鋅氣態(tài)氧化物又凝結成固相并在布袋中被截留下來(即產品次氧化鋅)?；剞D窯內反應主要為：

3(ZnO·Fe2O3) + C→2Fe3O4+3ZnO+CO

ZnO·Fe2O3+CO → ZnO+2FeO+CO2

ZnO + CO → Zn(g) + CO2

Fe2O3+ CO → 2FeO + CO2

ZnO + Fe → Zn(g) + FeO

ZnSO4→ ZnO + SO2+ 1/2O2

ZnO·SiO2+ C → Zn(g) + SiO2+ CO2

Zn + 1/2O2= ZnO

從回轉窯尾部出來的煙氣高達800℃～900℃?；剞D窯產生煙氣經“重力沉降+煙道冷卻+布袋收塵+脫硝+脫硫”凈化處理后，經煙囪高空排放。煙道冷卻和布袋除塵器收集的塵灰為次氧化鋅產品。

圖1 進料、配料及加料工藝流程

2.4 產污環(huán)節(jié)分析

從福建某鋼鐵廠利用火法工藝提取次氧化鋅工藝流程圖可見，該類項目主要產污環(huán)節(jié)來自進料、配料過程和回轉窯運行過程。該類項目主要污染物產生情況見表3。

圖2 次氧化鋅提取工藝流程圖

表3 污染物產生情況

2.4.1 廢氣

(1)除塵灰卸料粉塵。除塵灰采用儲罐存儲，卸料過程將有粉塵產生，主要為除塵灰粉塵。

(2)回轉窯煅燒煙氣?；剞D窯燃燒粉煤過程，煙氣中主要污染物為煙塵、SO2、NOx、鎘、鉻、鉛、鎳等。

(3)出渣口粉塵排放。揮發(fā)后窯渣從窯頭排出進入窯渣池，出渣過程有廢氣產生，主要污染物為粉塵、鎘、鉻、鉛、鎳等。

2.4.2 廢水

該類項目廢水主要來自窯渣在渣池中水淬過程產生的沖渣廢水及脫硫系統(tǒng)產生的脫硫廢水。

2.4.3 固體廢物

該類項目產生的固體廢物主要有回轉窯水淬渣、脫硫石膏等，均可綜合利用。

3 除塵灰提取次氧化鋅產生的環(huán)境影響

除塵灰提取次氧化鋅既為鋼鐵企業(yè)解決了難題，又可實現(xiàn)資源綜合利用，但在生產過程中不可避免會產生環(huán)境影響。本文以福建某鋼鐵廠火法提取次氧化鋅工藝為例，根據產污環(huán)節(jié)分析該類型項目在投產運行期間產生的環(huán)境影響。

3.1 環(huán)境空氣影響

(1)除塵灰卸料粉塵影響

除塵灰采用儲罐存儲，卸料過程將有粉塵產生，主要為除塵灰粉塵。儲罐頂部配套建設除塵設施，卸料粉塵經除塵器凈化后通過排氣筒排放。

(2)回轉窯煅燒煙氣影響

回轉窯煅燒煙氣為該類型項目主要廢氣排放源，煙氣中主要污染物為煙塵、SO2、NOx、鎘、鉻、鉛、鎳，煙氣采用“重力沉降室+煙道冷卻+布袋收塵+脫硫工藝”處理后，經煙囪高空排放，并按規(guī)范要求安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)。

(3)出渣口粉塵排放

窯頭排渣過程將有廢氣產生，主要污染物為粉塵、鎘、鉻、鉛、鎳等。窯頭應設置集氣除塵設施，出渣粉塵經除塵器凈化后通過排氣筒排放。

綜上，除塵灰提取次氧化鋅過程各股廢氣采取相應防治措施后，可實現(xiàn)達標排放。

3.2 地表水影響

該類項目廢水主要來自窯渣在渣池中水淬過程產生的沖渣廢水及脫硫系統(tǒng)產生的脫硫廢水，一般情況下廢水循環(huán)使用不外排，對地表水不會產生影響。

3.3 地下水影響

水淬渣池的沖渣廢水、煙氣脫硫循環(huán)水池循環(huán)水若發(fā)生滲漏，將對地下水造成不利影響，因此，應做好地下水防滲措施。

3.4 固廢影響

該類項目產生的固體廢物主要有回轉窯水淬渣、脫硫石膏等，均可綜合利用。

3.5 聲環(huán)境影響

該類項目主要噪聲影響來自回轉窯、引風機、配料混料機及各類泵等設備運行過程產生的噪聲。為此，應優(yōu)先選用先進的低噪聲、低振動設備，對主要噪聲設備進行減振、隔聲、消聲等處理，降低工程運行對聲環(huán)境的影響。

3.6 土壤環(huán)境影響

該類項目投產運營后，廢氣中的粉塵排放對廠區(qū)周圍土壤環(huán)境會產生Ni、Pb等重金屬的累積影響。因此，應確保各股廢氣穩(wěn)定達標排放。

4 結論

現(xiàn)有大部分鋼鐵廠將除塵灰作為原料返回燒結系統(tǒng)，但除塵灰中K、Na、Cl、Zn等元素富集危害燒結煉鐵生產，造成燒結臺車糊蓖條，風機葉片掛泥，除塵器效率降低，煙塵污染加重，設備維護量加大。因此，鋼鐵廠配套建設除塵灰綜合利用項目是非常必要的。

鋼鐵廠除塵灰綜合利用提取次氧化鋅，有效解決了鋼鐵生產過程產生的除塵灰，實現(xiàn)固體廢物綜合利用，可以取得較好的經濟效益。但在項目生產過程中不可避免地存在環(huán)境影響，工程實施過程應注重回轉窯煙氣排放控制措施，按規(guī)范要求安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)。為有效降低環(huán)境污染，項目實施前應積極開展環(huán)境影響評價，對大氣環(huán)境、水環(huán)境、聲環(huán)境及固體廢棄物環(huán)境等方面的污染提出可行有效的防治措施，從而實現(xiàn)環(huán)境效益、經濟效益和社會效益相協(xié)調。