廢塑料在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用

王曉霞，慕進(jìn)文，朱青德

(1.甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 嘉峪關(guān) 735100；2.酒鋼集團(tuán)宏興鋼鐵股份有限公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100)

1 廢塑料來源及處理技術(shù)

廢塑料一是來源于塑料生產(chǎn)加工廠出現(xiàn)的廢品、殘次品、邊角料、下腳料、試驗(yàn)廢品等，這類廢塑料一般分類良好，且附帶的其他污染物較少，經(jīng)過破碎即可回收利用，我國(guó)每年進(jìn)口的廢塑料大多屬此類;二是來源于塑料制品的使用和消費(fèi)領(lǐng)域，主要是農(nóng)用地膜、包裝塑料和日用品等，這類塑料制品使用報(bào)廢后，因其使用量大、面廣、頻率高，大部分與土壤、生活垃圾混合在一起，成分復(fù)雜，回收難度大。我國(guó)塑料制品每年以8%的增長(zhǎng)率快速增加，2011年我國(guó)塑料生產(chǎn)量為5 474萬t，居世界第二。發(fā)達(dá)國(guó)家在發(fā)展本國(guó)回收利用技術(shù)的同時(shí)，也以出口的方式轉(zhuǎn)移本國(guó)廢塑料，我國(guó)每年從國(guó)外進(jìn)口大量廢塑料，2011年進(jìn)口達(dá)1 400萬t，2016為735萬t，為了緩解環(huán)保壓力，2017年7月，我國(guó)出臺(tái)了《禁止洋垃圾入境推進(jìn)固體廢物進(jìn)口管理制度改革實(shí)施方案》，禁止進(jìn)口廢塑料。

廢塑料預(yù)處理技術(shù)主要為廢料分選技術(shù)，根據(jù)塑料不同組成及性質(zhì)進(jìn)行選別，我國(guó)塑料組成及部分性質(zhì)見表1。廢塑料分選技術(shù)分為粉碎品分選和制品分選，粉碎品分選技術(shù)根據(jù)塑料不同的密度、熔點(diǎn)、溶解性以及靜電性等物理性質(zhì)進(jìn)行選別，制品分選技術(shù)根據(jù)高分子結(jié)構(gòu)不同，利用紅外線、X射線進(jìn)行分選。目前廢塑料分選技術(shù)如圖1所示，其中比較典型的是干式分選、濕式分選和電磁分選。

表1 廢塑料組成和主要物理化學(xué)性質(zhì)

圖1 廢塑料分選技術(shù)

2 廢塑料在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用

廢舊塑料運(yùn)用于鋼鐵行業(yè)既可節(jié)省資源，又可減輕廢塑料對(duì)環(huán)境的不利影響，廢塑料在鋼鐵行業(yè)中原料化是再生利用技術(shù)研究的焦點(diǎn)，最先研究并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的是高爐噴吹，其次是焦化煉焦。日本高爐噴吹和焦化煉焦使用的廢塑料量見表2。

表2 日本廢塑料再生利用分類量 萬t

日本JFE集團(tuán)和神戶制鋼以“高爐噴吹廢塑料”為主，新日鐵以“焦?fàn)t化學(xué)原料法”為主，新日鐵是世界上廢塑料應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)最大的企業(yè)。2011年新日鐵處理廢塑料約30萬t，每年處理廢舊輪胎約12萬t，2000—2011年累計(jì)處理190萬t，到2018年11月累計(jì)處理廢塑料突破300萬t，相當(dāng)于減排960萬t CO2。

2.1 廢塑料用于煉焦

2.1.1 國(guó)內(nèi)外焦化處理廢塑料情況

焦?fàn)t應(yīng)用廢塑料技術(shù)，即利用焦?fàn)t以及化工產(chǎn)品回收系統(tǒng)，在高溫、還原性氣氛及全封閉的條件下，將廢塑料和煤同時(shí)轉(zhuǎn)化為焦炭、焦油和焦?fàn)t煤氣，實(shí)現(xiàn)廢塑料的綜合利用。它以傳統(tǒng)的煤焦化理論為基礎(chǔ)，結(jié)合國(guó)外比較成熟的廢塑料熱解工藝，對(duì)廢塑料經(jīng)除雜質(zhì)、造粒等技術(shù)后與煤混合裝入焦?fàn)t進(jìn)行煉焦生產(chǎn)。

1999年，新日鐵在以前進(jìn)行的廢塑料油化試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了在煉焦煤中配入1%的廢塑料再生利用的研究。從2000年開始，新日鐵分別在名古屋廠和君津廠啟動(dòng)了5萬t/a的廢塑料處理設(shè)備，2002年又啟動(dòng)了八幡廠和室蘭廠各2.5萬t/a的廢塑料處理設(shè)備，2005年通過新增設(shè)備，廢塑料處理量達(dá)到19.2萬t/a，2010年全面推廣時(shí)，處理能力達(dá)到了30萬t/a。2004—2005年期間，首鋼技術(shù)研究院利用200 kg焦?fàn)t進(jìn)行配加廢塑料試驗(yàn)研究，得到結(jié)論：配加1%的廢塑料時(shí)可提高焦炭質(zhì)量，使焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度、抗碎強(qiáng)度增強(qiáng)，反應(yīng)性降低；廢塑料比例提高到2%時(shí)，廢塑料的處理量上升，同時(shí)焦炭質(zhì)量變化不大[9]。

在上述試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，首鋼技術(shù)研究院建成了年生產(chǎn)廢塑料型煤5 000 t規(guī)模的中試線，并利用首鋼4號(hào)焦?fàn)t進(jìn)行了10孔炭化室規(guī)模的廢塑料與煤共焦化工業(yè)試驗(yàn)，結(jié)果表明：在試驗(yàn)周期內(nèi)，利用焦化處理廢塑料不影響焦化廠正常生產(chǎn)操作；與不配廢塑料相比，1%的塑料型煤與煤共焦化所得焦炭的抗碎強(qiáng)度(M40)變化不明顯，耐磨性能指標(biāo)(M10)降低了1.6%、反應(yīng)性(CRI)降低了10.0、反應(yīng)后強(qiáng)度(CSR)增加了18.0，明顯提高了焦炭質(zhì)量；另外，單孔炭化室的裝煤量增加3%，炭化時(shí)間縮短17 min，因此，該技術(shù)還可提高焦?fàn)t產(chǎn)能并縮短煉焦時(shí)間。

2011年5月10日，國(guó)內(nèi)首條利用焦?fàn)t處理廢塑料的生產(chǎn)線在遷安首環(huán)科技有限公司調(diào)試成功。每年可以消納社會(huì)廢塑料1萬t，生產(chǎn)煉焦用原料5萬t。但通過聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員咨詢，該生產(chǎn)線主要受經(jīng)濟(jì)性較差的條件制約，目前處于停用狀態(tài)。以當(dāng)前市場(chǎng)上回收價(jià)格為例，薄膜、包裝袋、瓶、桶等類型的廢塑料平均收購(gòu)價(jià)格約為4 570元/t，遠(yuǎn)高于單種煤的采購(gòu)價(jià)格。

2.1.2 廢塑料與煤共焦化技術(shù)

新日鐵公司將回收的混合廢塑料捆送到預(yù)處理工場(chǎng)后，先經(jīng)開捆破袋裝置拆開，并在皮帶機(jī)上用人工選出混入大塊雜物，然后送粗破碎機(jī)破碎至100～150 mm以下的碎片后送機(jī)械分選，經(jīng)磁力分選除去其中的金屬雜質(zhì)后，再利用比重分選法除去多余的含氯廢塑料，然后送二次破碎機(jī)破碎至10～14 mm的小片，再由擠出壓縮成型裝置制成直徑為20～30 mm，長(zhǎng)度為 50～60 mm的顆粒狀物，其中的雜質(zhì)含量可保證<1%?；旌蠌U塑料主要品種有PE(聚乙烯)、PS(聚苯乙烯)、PP(聚丙烯)、PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇脂)、PVC(聚氯乙烯)等。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室分品種進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果，除聚氯乙烯按5%控制外，其他組成具體見表3。

表3 新日鐵處理廢塑料的組成 %

綜合分析其成分為：C 72.6%，H219.6%，N20.3%，S 0.04%，灰分5%左右。將上述組成的廢塑料按總量1%～2%的比例配入煉焦煤中，經(jīng)干餾后大致有20%生成焦炭、40%生成焦?fàn)t煤氣和40%生成化工產(chǎn)品，總的有效利用率達(dá)94%，除干餾過程中用于加熱所耗熱量外，幾乎全部熱量得到有效利用。由于含氯廢塑料產(chǎn)生的HCl在煤氣通過氨水時(shí)得到中和凈化，故對(duì)化工副產(chǎn)品的質(zhì)量無影響，該焦炭質(zhì)量檢測(cè)的結(jié)果，均與未配廢塑料的結(jié)果相同。

首鋼技術(shù)研究院開發(fā)的廢塑料與煤共焦化技術(shù)。廢塑料從某公司購(gòu)買，先將外購(gòu)的廢塑料破碎至3～5 mm，然后將廢塑料與煤共熔融混合物料進(jìn)行熱壓成型，制成“塑料型煤”。最終將“塑料型煤”與煉焦煤混合入爐煉焦，產(chǎn)生的焦炭、焦油和煤氣可直接利用傳統(tǒng)焦化工藝進(jìn)行處理和回收。該新工藝的特點(diǎn)在于先將煤預(yù)熱到能夠使廢塑料熔融但不分解的溫度，然后將破碎后的廢塑料片加入預(yù)熱后的煤中，進(jìn)行熱熔融處理，使得廢塑料軟化熔融、分散并附著滲透在煤的表面及孔隙中，然后一起壓制成塑料型煤。該工藝存在以下優(yōu)點(diǎn)：將廢塑料與煉焦配煤熱熔融混合，不但解決了廢塑料與煤混合產(chǎn)生偏析的技術(shù)難題，而且解決了傳統(tǒng)預(yù)熱煤技術(shù)中揚(yáng)塵問題；實(shí)現(xiàn)煤與廢塑料的無添加劑熱壓成形，所得的煉焦型煤機(jī)械強(qiáng)度高，耐磨損和防水功能強(qiáng)，可提高焦炭、焦油、焦?fàn)t煤氣的產(chǎn)質(zhì)量。

2.1.3 焦?fàn)t應(yīng)用廢塑料技術(shù)優(yōu)勢(shì)及存在問題

在廢塑料配煤煉焦工藝中，利用廢塑料代替部分煉焦煤，在增加焦油、煤氣產(chǎn)率的同時(shí)，還具有以下優(yōu)勢(shì)：能量利用率高；允許含氯廢塑料進(jìn)入焦?fàn)t；對(duì)廢塑料原料及加工要求相對(duì)較低；不需對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造。在廢塑料配煤煉焦工藝中，廢塑料配比大于2%時(shí)，隨著廢塑料配比的增加，焦炭質(zhì)量也隨之降低。同時(shí)，因廢塑料的種類、粒徑、結(jié)構(gòu)、預(yù)處理方式等不同，其對(duì)煉焦的影響也會(huì)不同。據(jù)研究表明：焦化工藝配加少量的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)可達(dá)到略微優(yōu)化了焦炭的質(zhì)量的目的，聚苯乙烯(PS)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)等會(huì)降低焦炭的質(zhì)量，大比例使用聚氯乙烯(PVC)仍是難點(diǎn)。

2.2 廢塑料用于高爐噴吹

廢塑料作為高爐煉鐵還原劑和發(fā)熱劑，可代替部分煤粉和焦炭。廢塑料氣化后H2/CO比值要大于煤粉，在高溫區(qū)H2的擴(kuò)散能力和還原能力均大于CO，高爐噴吹廢塑代替部分煤粉和焦炭有利于降低CO2排放量，且塑料磷、硫含量很低，可改善鐵水質(zhì)量。

研究表明，經(jīng)過預(yù)處理的廢塑料與煤粉的置換比可達(dá)到1.3，與焦炭的置換比可達(dá)到1.0，高爐每噴1 kg廢塑料，可減排2.5～3.3 kg CO2，廢塑料噴入高爐后有50%作為直接還原劑，廢塑料有效利用率可高達(dá)70%，遠(yuǎn)高于焚燒發(fā)電(40%)。

2.2.1 國(guó)內(nèi)外高爐噴吹廢塑料情況

德國(guó)是最早研究并實(shí)現(xiàn)高爐噴吹廢塑料的國(guó)家。1991年德國(guó)頒布《垃圾減量法》，要求居民減少生活垃圾的同時(shí)并組織開發(fā)廢塑料運(yùn)用于鋼鐵行業(yè)的再生利用技術(shù)，并專門成立了廢物回收利用公司(DSD公司)，后續(xù)國(guó)家又頒布了《循環(huán)經(jīng)濟(jì)法》，進(jìn)一步明確了廢塑料回收再利用相關(guān)責(zé)任，同時(shí)國(guó)家加大對(duì)使用廢舊塑料鋼鐵企業(yè)補(bǔ)助。1994年不萊梅鋼鐵公司開展了高爐噴吹廢塑料試驗(yàn)并取得成功。到1998年DSD公司回收63萬t廢塑料，除作為生產(chǎn)塑料制品原料24萬t外，高爐噴吹為16.3萬t，后續(xù)高爐噴吹廢塑料量逐步擴(kuò)大。

日本國(guó)內(nèi)每年產(chǎn)生1 000萬t廢塑料，政府借鑒德國(guó)經(jīng)驗(yàn)，于1995年頒布了《包裝容器再生法》，同年日本NKK公司(JFE公司前身)成功實(shí)現(xiàn)高爐噴吹廢塑料69 kg/t。1996年建成高爐噴吹廢塑料3萬t/年的中試線，噴吹廢塑料最高達(dá)到200 kg/t。到2000年時(shí)，NKK鋼鐵公司噴吹廢塑料成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，并在全國(guó)多家高爐上推廣運(yùn)用。

2000年日本高爐噴吹廢塑料達(dá)到42.2萬t，由于高爐剛開始噴吹廢塑料，未對(duì)含氯廢塑料進(jìn)行嚴(yán)格限制，以及發(fā)生廢塑料粘槍、堵槍現(xiàn)象，導(dǎo)致高爐爐況出現(xiàn)波動(dòng)，高爐噴吹廢塑料量逐步降低。2008年以后，隨著廢塑料預(yù)處理技術(shù)的不斷完善以及廢塑料脫氯技術(shù)取得成功，高爐噴吹廢塑料量恢復(fù)到20萬t/年。

2000—2007年日本高爐噴吹廢塑料為169.3萬t，其中JFE鋼鐵公司為48萬t，約占全國(guó)噴吹量30%。到2012年時(shí)日本高爐噴吹廢塑料占廢塑料回收利用總量5%。

2000年后，我國(guó)多家科研院所和企業(yè)就廢塑料運(yùn)用于高爐噴吹進(jìn)行了研究，取得了一些可喜成果。曹楓[10]等用不同的廢塑料在空氣中燃燒，通過分析尾氣成分，比較廢塑料和煤粉的燃燒特性，結(jié)果表明，與煤粉相比塑料著火點(diǎn)較低，燃燒速度快，燃燒后產(chǎn)生的還原性氣體較多；龍世剛[11]等人通過實(shí)驗(yàn)室研究了廢塑料在不同粒度條件下的燃燒特性，分析高爐噴吹廢塑料堵槍現(xiàn)象。

寶鋼在充分借鑒日本高爐噴吹廢塑料技術(shù)基礎(chǔ)上，開發(fā)了高爐噴吹廢塑料相關(guān)技術(shù)，并于2007年進(jìn)行了高爐噴吹廢塑料工業(yè)化試驗(yàn)，成功實(shí)現(xiàn)噴吹廢塑料100 kg/t，但后續(xù)未見工業(yè)化推廣運(yùn)用的報(bào)道。寶鋼高爐噴吹廢塑料工藝流程見圖2，寶鋼高爐噴吹廢塑料技術(shù)與日本相近。

圖2 寶鋼高爐噴吹廢塑料工藝流程

2.2.2 高爐噴吹廢塑料工藝

高爐噴廢塑料在國(guó)外已是一項(xiàng)非常成熟的工藝，廢塑料經(jīng)分選、破碎、去除聚氯乙烯(PVC)、制粒等預(yù)處理工藝后，由單獨(dú)的噴吹系統(tǒng)噴入高爐，廢塑料在高爐下部高溫和還原性氣氛下氣化生成H2和CO，還原鐵礦石，高爐噴吹廢塑料關(guān)鍵在于廢塑料預(yù)處理工藝。廢塑料種類多、形狀雜，有袋狀、薄膜狀、瓶狀等，在噴入高爐前必須要進(jìn)行預(yù)處理。將收集到的廢塑料進(jìn)行清理、晾干，初破后經(jīng)“瓶/薄膜分離機(jī)”分離成瓶狀類塑料和薄膜類塑料。瓶狀類塑料經(jīng)破碎機(jī)破碎成≤10 mm塑料粒后運(yùn)送至成品倉(cāng)；薄膜類塑料破碎后經(jīng)“聚氯乙烯(PVC)分離裝置”去除PVC，干燥并制粒(≤10 mm)后，運(yùn)送至成品倉(cāng)與瓶狀塑料粒一起供高爐噴吹使用。

廢塑料用于高爐噴吹要進(jìn)行兩次分選的原因是：①高爐噴吹廢塑，對(duì)含氯廢塑料(PVC)入爐要求較嚴(yán)。PVC噴入高爐后，氯化物會(huì)降低焦炭質(zhì)量，生成的氯化氫對(duì)管道、設(shè)備腐蝕較嚴(yán)重，所以，高爐噴吹廢塑料時(shí)，通過分選限制PVC入爐，德國(guó)、日本高爐噴廢塑料時(shí)PVC占比一般不超過2%。②薄膜類塑料需制粒后才能噴入高爐。瓶狀類塑料經(jīng)破碎后可直接噴入高爐，而薄膜類塑料，破碎后需單獨(dú)制粒(≤10 mm)才能噴入高爐，否則會(huì)導(dǎo)致噴吹管道堵塞，因此廢塑料應(yīng)通過分選分離成薄膜類和瓶狀類。

目前高爐噴吹廢塑料分選技術(shù)主要采用干法和濕法兩種方式相結(jié)合。分離機(jī)采用沖擊式分離原理，即利用物體反彈力的差異，同時(shí)進(jìn)行3種物料的分離：一是反彈力小的物體，即薄膜類物料；二是反彈力大的物料，即瓶類物料；三是殘余物料，如砂土和直徑小的物體等[12]。利用曲軸使傾斜安裝的篩板作跳汰運(yùn)動(dòng)，廢塑料投入篩板上后，薄膜類物料向上方運(yùn)動(dòng)，瓶類物料向下方運(yùn)動(dòng)，而砂土等細(xì)顆粒物則直接從篩板空隙中落下。濕法分選用于去除廢塑料中含氯廢塑料，分選原理是依據(jù)廢塑料密度的不同去除聚氯乙烯(PVC)，廢塑料中除聚氯乙烯外密度均與水相近，而聚氯乙烯密度大于水，通過不同的沉降速度，從而去除PVC，2014年日本JFE公司在傳統(tǒng)高爐噴吹廢塑料技術(shù)上開發(fā)了廢塑料微粉化技術(shù)(APR)。該技術(shù)是由廢塑料加熱熔融、混合、脫氯、冷卻固化以及微粉碎工序組成，制成粒度小于1 mm的微粉塑料。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，微粉塑料由于比表面積增加，燃燒速度加快，在高爐內(nèi)反應(yīng)性提高，廢塑料作為還原劑的比例得到提高，廢塑料有效利用率從70%上升到80%以上。

2.2.3 高爐噴吹廢塑料存在的問題

高爐噴吹廢塑料可將廢物再利用，以代替部分煤粉和焦炭，減排CO2，在使用過程中也存在一些問題：①高爐不能直接使用PVC廢塑料，需經(jīng)過脫氯處理方可使用。②廢塑料預(yù)處理較為復(fù)雜，廢塑料要經(jīng)過多次分選、脫氯、制粒等工序方可供高爐使用。③廢塑料軟化溫度低，噴吹廢塑料容易發(fā)生粘槍、堵槍現(xiàn)象。④傳統(tǒng)廢塑料制粒較粗(≤10 mm)，比表面積小，氣化速度較慢，燃燒不充分，大比例噴吹廢料時(shí)，容易降低高爐料柱透氣性。

2.3 廢塑料在煉鋼的應(yīng)用

廢塑料碳、氫含量高，燃燒時(shí)發(fā)熱量大，可以用來熔化廢鋼，廢塑料在轉(zhuǎn)爐和電爐均有應(yīng)用，在電爐應(yīng)用方面的研究較多，主要作為增碳劑、助燃劑、泡沫渣成形劑，利用廢塑料加速熔化廢鋼在歐洲、美國(guó)、日本得到了普遍應(yīng)用；在轉(zhuǎn)爐煉鋼方面的應(yīng)用，主要是將廢塑料制備成鐵鱗球團(tuán)作為轉(zhuǎn)爐含鐵造渣料。

日本以廢塑料作為含碳材料，將廢塑料與鐵粉混合，裝入回轉(zhuǎn)窯加熱，得到廢塑料和鐵粉混合的熔融物，采用固化擠壓機(jī)擠壓致密后，以層狀形式與廢鋼一起裝入廢鋼斗中，在一次裝料時(shí)加入電爐內(nèi)。采用該技術(shù)后，每年可對(duì)大約200萬t廢塑料進(jìn)行有效地循環(huán)再利用，解決了廢塑料迅猛燃燒燒壞相關(guān)設(shè)備的問題。

日本大同特殊鋼于2004年開發(fā)成功電爐鋼利用廢塑料技術(shù)，將廢塑料作為電爐煉鋼中的助燃劑和增碳劑，取代現(xiàn)有無煙煤和焦炭。將破碎后廢塑料和機(jī)械廠車屑鐵粉按1∶1比例混合，加熱初熔后用壓力機(jī)進(jìn)行加工，加工為邊長(zhǎng)200 mm的方塊，與廢鋼一起加入電爐。將40%聚丙烯(PP)、10%ABS和50%鐵屑粉混合熱壓成塊狀物，在電爐內(nèi)進(jìn)行了多次工業(yè)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：電爐操作順利，熱效率和增碳效率方面與加無煙煤和焦炭相當(dāng)，該技術(shù)既達(dá)到了廢塑料緩慢燃燒，又有效利用了鐵屑。

澳大利亞新南威爾士大學(xué)與第一鋼鐵公司合作，研究了廢塑料和橡膠噴射技術(shù)，將粒狀橡膠廢輪胎作為電爐泡沫渣成形劑，并開展了工業(yè)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：電爐煉鋼熔融速率提高，增碳劑、氧氣和天然氣消耗減少。相關(guān)報(bào)道顯示，該技術(shù)在澳大利亞第一鋼鐵公司已成為一項(xiàng)常規(guī)技術(shù)，因此獲得了新南威爾士政府2011年綠色地球獎(jiǎng)，取得全球?qū)＠S可權(quán)。澳大利亞許多鋼廠都采用了這項(xiàng)技術(shù)，每年消耗100萬只廢舊輪胎。

2003年日本廣畑廠高爐停產(chǎn)后，研發(fā)頂?shù)状笛鯂娒夯F煉鋼技術(shù)。該技術(shù)將廢汽車輪胎粉碎后，摻入噴吹的煤粉中，在頂?shù)状笛蹀D(zhuǎn)爐噴吹，實(shí)現(xiàn)全冷料煉鋼，節(jié)約噴煤量的同時(shí)，有效利用輪胎中子午線鋼絲，綜合節(jié)能效果良好，年廢汽車輪胎用量在6萬t以上。

寶鋼徐迎鐵等以氧化鐵皮、焦炭粉及廢塑料為原料，制造出發(fā)泡球團(tuán)，用于電弧爐冶煉過程造泡沫渣。此發(fā)泡球強(qiáng)度高，加入熔池后可造出良好的泡沫渣，平均發(fā)泡高度大于10 mm，一次加料發(fā)泡高度大于8 mm，達(dá)到提高電弧熱效率、降低電耗、縮短冶煉周期及保護(hù)爐襯的效果。

2015年，首鋼長(zhǎng)鋼鋼鐵有限公司開展了廢塑料用于轉(zhuǎn)爐煉鋼的工業(yè)試驗(yàn)，利用廢塑料的熔融黏結(jié)特性和鐵鱗良好的化渣特性，將廢塑料拆包、破碎，按照一定比例與含油鐵鱗混合均勻并加熱，將物料中的水分干燥和廢塑料軟融后，送入成型機(jī)壓制成球團(tuán)，作為煉鋼造渣劑，替代一部分礦石或OG泥冷固球團(tuán)，實(shí)現(xiàn)資源再利用[13]。試驗(yàn)結(jié)果表明：廢塑料球團(tuán)冷卻效果介于礦石和OG泥球團(tuán)之間，化渣效果與礦石相當(dāng)，能夠替代礦石和OG泥球團(tuán)作為造渣劑。

適用于煉鋼的塑料制品主要包括聚乙烯(PE)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚氯乙烯(PVC)燃燒后對(duì)管道的腐蝕等原因，其在煉鋼的應(yīng)用仍是難點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外廢塑料在煉鋼的應(yīng)用，出于技術(shù)保密，對(duì)廢塑料破碎、入爐方面的技術(shù)細(xì)節(jié)介紹較少，文獻(xiàn)報(bào)道時(shí)只對(duì)應(yīng)用效果進(jìn)行了介紹。

3 廢塑料在我國(guó)未能廣泛應(yīng)用的原因

3.1 廢塑料強(qiáng)制性回收利用的法律法規(guī)不完善

德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，在廢塑料運(yùn)用于鋼鐵行業(yè)方面，政府為主導(dǎo)，出臺(tái)了廢塑料再利用相關(guān)法律，以強(qiáng)制手段把廢塑料資源化作為一項(xiàng)國(guó)策執(zhí)行。如日本在出臺(tái)了《包裝容器再利用法》后，細(xì)分了《容器包裝回收利用法》《家用電器回收利用法》《資源有效利用促進(jìn)法》《建筑材料循環(huán)利用法》《廢物處理法》和《綠色消費(fèi)法》等法律，使廢塑料從產(chǎn)生→回收→利用均有法可依。我國(guó)在2009年實(shí)施《中華人民共和國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》，但未涉及廢塑料回收與再利用，有關(guān)廢塑料回收利用的具體法律法規(guī)不完善，要達(dá)到廢塑料資源化利用目的，在沒有法律強(qiáng)制性措施的影響下，完全依靠市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)作用，以達(dá)到大量使用廢塑料，困難較大，這是我國(guó)廢塑料未在鋼鐵行業(yè)應(yīng)用的重要原因。

3.2 在鋼鐵行業(yè)使用廢塑料方面政府補(bǔ)貼不到

日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家為了推廣廢塑料在鋼鐵行業(yè)中的應(yīng)用，一方面，政府投資組建了專業(yè)的廢塑料回收公司，形成規(guī)模效益，使廢塑料成本得到控制；另一方面，政府對(duì)使用廢塑料的鋼鐵企業(yè)給予資金補(bǔ)貼。這些措施的實(shí)施使廢塑料來源得到穩(wěn)定保障，使鋼鐵企業(yè)利用廢塑料的成本得到有效控制。國(guó)家通過經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)手段充分引導(dǎo)和鼓勵(lì)鋼鐵企業(yè)使用廢塑料，而我國(guó)目前在這一方面還較為欠缺。

3.3 廢塑料回收體系不完善

我國(guó)生活垃圾中的廢塑料一般不加分類地投入垃圾箱，這給廢塑料的處理帶來相當(dāng)大的難度，廢塑料基本靠人工回收，廢塑料回收率低，美國(guó)、西歐及日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，廢塑料分裝己十分普及。日本從廢塑料回收到利用的流程是：居民分類投放→市鎮(zhèn)村分別收集→由日本容器包裝再生協(xié)會(huì)按合同集中→以交付委托處理費(fèi)方式交再生利用用戶。日本廢塑料回收系統(tǒng)，能保證鋼鐵企業(yè)廢塑料來源穩(wěn)定，成本較低。

3.4 廢塑料中PVC含量較高

德國(guó)廢塑料中PVC含量約為4%，日本為17%，而我國(guó)高達(dá)22%，高爐噴吹廢塑料限制PVC含量小于2%，雖然焦化控制放寬，但也在5%以內(nèi)，我國(guó)鋼鐵行業(yè)要大量處理PVC含量高的廢塑料，就必須進(jìn)行脫氯，不管從技術(shù)還是成本，限制了在我國(guó)鋼鐵行業(yè)中推廣與運(yùn)用。

4 結(jié)論及建議

(1)發(fā)達(dá)國(guó)家在廢塑料應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)方面，已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，技術(shù)不斷完善，每年通過高爐噴吹和焦化煉焦大量處理廢塑料；我國(guó)目前還未進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用。

(2)高爐噴吹廢塑料，對(duì)廢塑料預(yù)處理工藝要求較高，PVC含量應(yīng)小于2%；廢塑料應(yīng)用于焦化，從國(guó)內(nèi)外廢塑料與煤共焦化技術(shù)推廣應(yīng)用情況看，廢塑料適宜配比為1%～2%。

(3)當(dāng)前我國(guó)在廢塑料回收體系不完善以及再生利用方面法律保障較為欠缺，鋼鐵企業(yè)在關(guān)注國(guó)家環(huán)保政策的變化的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)對(duì)廢塑料在鋼鐵行業(yè)中的最新應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行跟蹤，當(dāng)國(guó)家法律和政策更傾向于廢塑料運(yùn)用于鋼鐵行業(yè)時(shí)，擇機(jī)優(yōu)先發(fā)展廢塑料運(yùn)用于焦化相關(guān)技術(shù)。