鋼鐵行業(yè)固體資源化的綜合利用

毛 朋

（攀枝花鋼城集團有限公司，四川 攀枝花 617000）

近年來國家對鋼業(yè)行業(yè)環(huán)境污染問題的日漸重視，在鋼業(yè)產(chǎn)業(yè)環(huán)保轉(zhuǎn)型升級形勢日益激烈的當下，實現(xiàn)固體廢棄物的資源化利用已經(jīng)成為當前鋼業(yè)行業(yè)的必然發(fā)展需求。對于鋼鐵行業(yè)而言，固體廢棄物的生產(chǎn)量極大，以某長流程的生產(chǎn)企業(yè)為例，若生產(chǎn)一噸鋼材，就會同事產(chǎn)生600-800公斤的固體廢棄物。我國作為鋼鐵生產(chǎn)大國，可想而言每年伴隨而生的固體廢棄物的產(chǎn)量也無疑更加巨大。因此，若將固體廢棄物實現(xiàn)的資源化綜合利用，將不僅能更加有效節(jié)約能源，同時還能進一步降低廢棄物對環(huán)境所造成的污染，從而在增加企業(yè)經(jīng)濟效益的同時，也能有助于企業(yè)獲取更多的社會效益及環(huán)境效益[1]。

1 鋼鐵行業(yè)產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展趨勢

近年來，隨著國家對鋼鐵行業(yè)市場整治力度的不斷加深，自2017年以來我國已有超過700家“地條鋼”企業(yè)被取締拆除，鋼鐵行業(yè)市場得到進一步凈化。再加上國家側(cè)供給改革的不斷深入實施，給予了鋼鐵企業(yè)更多的發(fā)展空間，使大型長流程的鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)了更多的經(jīng)濟收益，也進一步推動了鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型。在鋼鐵企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型國產(chǎn)中，最為重要的就是要堅持秉承綠色環(huán)保的發(fā)展理念，尤其是針對生產(chǎn)過程中的高污染工序，更加應當采取嚴格的環(huán)保措施，通過多種先進環(huán)保技術(shù)的應用，在循環(huán)經(jīng)濟的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對更多固廢的資源化利用，并最終達到“高效、低排及低污染”的生產(chǎn)目的。

2 大型長流程鋼鐵企業(yè)各工序固體廢棄物產(chǎn)生情況

通常情況下，大型長流程鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)工序主要如下

在上述任一生產(chǎn)工序中，都會產(chǎn)生固體廢棄物。以企業(yè)年產(chǎn)900萬噸鋼材計算，企固體廢棄物的產(chǎn)量約為550萬噸，產(chǎn)量十分巨大。其中，在鐵前工序中產(chǎn)生的固體廢棄物占比最多，約為74.7%，產(chǎn)量高達411萬噸。而在鋼軋工序中，約產(chǎn)生134.8萬噸固廢物。其余則產(chǎn)生于其他工序中。詳見下表。

表1 年產(chǎn)鋼900萬噸鋼鐵企業(yè)固廢產(chǎn)生明細

3 固體資源化利用現(xiàn)狀

當前，鋼鐵企業(yè)固體資源化的利用主要有如下幾種方式，即鋼鐵廠自身回收利用、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、有價銷售給其他企業(yè)以及作為工業(yè)垃圾進行資源化處理等等[2]。

3.1 自身回收利用

通常情況下，固體廢棄物由鋼鐵廠自身回收后主要用于返焦化、燒結(jié)以及其他工序。具體利用情況如下。

表2 固體廢棄物回收

當前，對于鋼鐵企業(yè)而言，在自身進行回收利用進入燒結(jié)工序時，往往會由于鋅負荷的增加致使高爐中產(chǎn)生較高的鋅負荷，并最終對高爐的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

3.2 鋼鐵企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟

目前，國內(nèi)已有部分鋼鐵企業(yè)開始嘗試循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式，如寶武湛江基地的轉(zhuǎn)底爐、電廠粉煤灰項目等，通過這些項目的實施，在企業(yè)內(nèi)部就能實現(xiàn)固體資源化的綜合利用，同事還能兼顧資環(huán)的再生循環(huán)。其中發(fā)展較為良好的循環(huán)經(jīng)濟項目如高爐水渣磨成礦渣微粉的生產(chǎn)模式，就能將產(chǎn)物作為礦渣水泥的摻合料提供給水泥廠或者一些道路工程的建設(shè)單位等。

3.2.1 轉(zhuǎn)底爐工藝

在轉(zhuǎn)底爐工序中，其生產(chǎn)流程除包含有原料處理外，還包括直接還原。其中參與到處理系統(tǒng)中的步驟主要有污泥烘干、配料以及造秋等等。經(jīng)由轉(zhuǎn)底爐工藝可在一定程度上削弱除塵灰以及污泥等鋅負荷較大的固廢物對高爐造成的危害，同事還能實現(xiàn)對危廢以及揚塵問題的處理。而且其最終的產(chǎn)物之一金屬化球團還能用于后續(xù)的煉鐵以及煉鋼工序中。但是這種工藝也存在一定的不足之處，主要在于其能耗較高，且作業(yè)效率還較低，雖然可產(chǎn)出金屬化球團，但其產(chǎn)物的抗壓強度稍顯不足，經(jīng)濟效益仍有待提升。

3.2.2 鋼渣尾料綜合利用

鋼渣多數(shù)主要產(chǎn)生于煉鋼過程中，其產(chǎn)物主要包含有硅酸鈣物質(zhì)、鐵以及其氧化物等。當前對于鋼渣的綜合利用主要在于最大限度得提取其內(nèi)部的鐵資源，并降低其莫氏硬度以提升其尾料的后續(xù)利用率。目前國內(nèi)在對鋼渣進行處理時較常采用的工藝主要有盤潑處理、熱潑粉碎、水淬、風萃以及熱悶渣等多種工藝。其中尤其以熱悶技術(shù)發(fā)展最為成熟，目前已發(fā)展之第四代，輥壓破碎余熱有壓處理技術(shù)，這種技術(shù)的優(yōu)勢在于可極大地改善現(xiàn)場環(huán)境，切能將f-CaO控制在3%以內(nèi)，并且還能再一定程度上提升尾料的穩(wěn)定性。

目前，鋼渣尾料多用于鋼渣微粉、瀝青混凝土、制磚以及土壤改良等項目中。而且我國學術(shù)界多數(shù)專家也對此方面展開了較為深入的研究，并取得了較為顯著的成果。然而縱觀我國對于鋼渣尾料的綜合利用情況來看不難發(fā)現(xiàn)，鋼渣尾料仍未能實現(xiàn)工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化以及高附加值的利用。而且鋼渣尾料應用于鋼渣微粉生產(chǎn)過程中起成本投入也較高，此外，應用于建材制造環(huán)節(jié)，其實用性以及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)仍較為缺乏。

3.3 有價銷售給其他加工企業(yè)

鋼鐵行業(yè)固體廢棄物多數(shù)都可以銷售給其他加工企業(yè)，如爐臺干渣骨料可以銷售給礦棉企業(yè)，廢耐材則可以提供給耐材廠家，脫硫石膏則可由水泥廠接受，而氧化鐵紅則可以提供給磁材企業(yè)等。

3.4 工業(yè)垃圾的資源化處理

對工業(yè)垃圾進行處理時，則需要結(jié)合鋼鐵企業(yè)的自有工藝以及對垃圾的綜合分析評價之后，再制定合理的處置方案。以煉鋼脫硫渣為例，再以往對其進行處理時往往使其經(jīng)過渣鐵線進一步分離，之后得出不同大小的塊狀的脫硫渣鐵繼續(xù)進行煉鋼使用，而脫硫渣金粉則回收進入燒結(jié)環(huán)節(jié)，但對于其他的尾料則都是作為垃圾進行處置。而相關(guān)實踐研究表明，若將脫硫渣進一步分離，使之主要形成不同大小的塊狀渣鐵以及粒徑小于8mm的其他混合物，則可以進一步提升其回收價值。脫硫渣鐵依然可回收煉鋼，而小粒徑的混合物則都可以進入燒結(jié)環(huán)節(jié)。如此一來不僅可以更大程度得利用到脫硫礦渣中的鐵元素，還能實現(xiàn)對其他鈣、鎂元素的利用，并徹底解決脫硫渣尾料產(chǎn)生的其他工業(yè)垃圾的難題。

當前，在對工業(yè)垃圾進行資源化處理方面的研究以及相應的應用實踐都并不多見，如如何實現(xiàn)對粒徑大于8mm的脫硫渣混合物的再利用，仍是空白。而且雖然有些技術(shù)如廢舊塑料的煉焦利用已經(jīng)在日本有了發(fā)展先例，但是由于我國當前技術(shù)水平以及工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的制約，要對此實現(xiàn)規(guī)?；倪\用仍然需要較長時間。

4 鋼鐵行業(yè)固體資源化利用的發(fā)展方向

縱然，鋼鐵行業(yè)的固體廢棄物的種類較為繁多，且伴生產(chǎn)量較為巨大，但若能進行合理規(guī)劃，同時注重先進處理工藝的使用，則必然也可以在最大程度上實現(xiàn)其資源化利用[3]。

首先，對于鋼鐵企業(yè)而言，應當在生產(chǎn)過程中做好整體的規(guī)劃，并采用較為可靠的技藝級準備，同時在各工序之中都應當配備有相應的固廢處理裝置，以在生產(chǎn)源頭中就減少固體廢棄物的產(chǎn)生。其次，則是在選用生產(chǎn)工藝時應當著重使用可對固廢物質(zhì)進行再次利用的技術(shù)，如燒結(jié)時采用濕法脫硫，或者水處理時采用聚丙烯填料等；再則就是學術(shù)界也應當加大對有害元素的脫除工藝的研發(fā)力度，同時在企業(yè)中還應當積極推廣少渣冶煉技術(shù)，避免鋼渣產(chǎn)量的進一步擴大，此外還應當繼續(xù)深入研究鋼渣的處理技術(shù)以及其尾料在工農(nóng)建等行業(yè)中的應用。最后則是鋼鐵企業(yè)應當加深與其上下游企業(yè)之間的通力合作，在最大程度上實現(xiàn)固體資源化的綜合利用。