低碳減排的綠色冶金技術(shù)探討

楊 帆，熊晨光，吳 林，孫樂飛，劉志芳，楊家法

（新余鋼鐵股份有限公司，江西 新余 338001）

冶金行業(yè)作為能耗大戶，對環(huán)境造成的污染也比較突出，為能有效提高冶金行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展，必然要改變傳統(tǒng)發(fā)展的方向，創(chuàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)綠色化發(fā)展目標(biāo)。以低碳減排為行業(yè)發(fā)展要求，促進(jìn)綠色化冶金技術(shù)應(yīng)用，適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展的潮流，向著健康以及可持續(xù)的方向邁進(jìn)，從而有助于提高綠色冶金技術(shù)應(yīng)用價(jià)值，最終能為行業(yè)健康發(fā)展打下基礎(chǔ)。

1 重金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境污染問題及綠色冶金技術(shù)發(fā)展意義

1.1 重金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展造成的環(huán)境污染問題

工業(yè)化發(fā)展背景下，重金屬規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，注重產(chǎn)量忽視環(huán)保，造成了重金屬對環(huán)境生態(tài)造成了嚴(yán)重的破壞，環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重。重有色金屬造成的環(huán)境污染是多方面的，如大氣污染，二氧化硫就是有色冶煉廢氣當(dāng)中比較常見的有害成分，這一有害氣體對大氣污染比較嚴(yán)重，對人的身體健康會(huì)造成直接影響[1]。重有色金屬工業(yè)所產(chǎn)出二氧化硫濃度比較高，要比煤燃燒所排出的二氧化碳濃度高出很多，危害性也比較大。重金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展對水環(huán)境的污染破壞也比較突出，工業(yè)化發(fā)展背景下，環(huán)保問題被人們的增產(chǎn)熱情掩蓋，但是重金屬冶煉過程中的有害元素對水體造成的污染比較明顯，威脅著人們的身體健康。

1.2 綠色冶金技術(shù)發(fā)展重要意義

冶金領(lǐng)域想要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，在實(shí)踐工作中，這就需要向著低碳環(huán)保的方向發(fā)展，利用綠色化冶金技術(shù)，增加整體效益，從而實(shí)現(xiàn)最終冶金的目標(biāo)。冶金產(chǎn)業(yè)發(fā)展對整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展發(fā)揮著促進(jìn)作用，但是我國冶金產(chǎn)業(yè)發(fā)展對生態(tài)環(huán)境造成的污染比較突出，雖然引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備以及技術(shù)，但是污染問題依然沒有妥善解決，水體污染以及大氣污染的問題依然存在[2]。現(xiàn)階段在人們對生態(tài)環(huán)保意識(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)的背景下，發(fā)展綠色冶金技術(shù)比較關(guān)鍵，將低碳減排理念融入到冶金生產(chǎn)中，形成綠色環(huán)保閉環(huán)系統(tǒng)，能大大降低環(huán)境污染以及最大程度減少能源消耗，最大程度提高生產(chǎn)效率，從而保障獲得更大經(jīng)濟(jì)效益，最終走上可持續(xù)發(fā)展的道路。

無污染的冶金技術(shù)是發(fā)展必然趨勢，環(huán)境保護(hù)成為制約冶金發(fā)展因素時(shí)，環(huán)境壓力也是冶金技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力，冶金企業(yè)在市場中要想生存發(fā)展，就要和時(shí)代發(fā)展的要求相適應(yīng)，減少及避免對生態(tài)環(huán)境污染破壞，創(chuàng)新冶金技術(shù)，實(shí)現(xiàn)綠色化冶金發(fā)展的目標(biāo)比較重要。

我國的有色冶金領(lǐng)域成為環(huán)境破壞的重要部分，緩解環(huán)境治理的壓力，必然要從技術(shù)上進(jìn)行革新，使用綠色冶金技術(shù)減少對生態(tài)環(huán)境造成的破壞污染，從而能有助于提高環(huán)境污染治理的效果。

2 低碳減排的綠色冶金技術(shù)和技術(shù)發(fā)展

2.1 低碳減排的綠色冶金技術(shù)

低碳減排下進(jìn)行綠色冶金技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐，減少冶金領(lǐng)域?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境造成的污染破壞比較重要，從以下綠色冶金技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用層面加強(qiáng)重視。

2.1.1 吸聲減振技術(shù)

低碳減排是時(shí)代發(fā)展的必然要求，走可持續(xù)發(fā)展道路是時(shí)代的正義之路。冶金領(lǐng)域?qū)Νh(huán)境造成的污染破壞比較突出，為能有效提高冶金領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展，這就需要將綠色冶金技術(shù)加以運(yùn)用，運(yùn)用先進(jìn)的綠色化技術(shù)達(dá)到優(yōu)化發(fā)展的目標(biāo)。吸聲和減振技術(shù)在冶金領(lǐng)域應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)綠色化生產(chǎn)，有助于提高冶金生產(chǎn)的效益。動(dòng)力系統(tǒng)是冶金生產(chǎn)必不可少系統(tǒng)之一，冶金的整個(gè)過程比較復(fù)雜，要在相應(yīng)溫度后才能把鐵礦石熔化，將雜質(zhì)去除，提煉出金屬材料，電力是冶金生產(chǎn)中重要能源，降低電能消耗，選擇電力系統(tǒng)運(yùn)用綠色化的吸聲以及減振技術(shù)系統(tǒng)比較重要[3]。運(yùn)用容量相對較小消聲器，搭建全臺(tái)塑料風(fēng)扇以及罩殼，能有助于降低電力系統(tǒng)運(yùn)行噪音，結(jié)合冶金機(jī)械設(shè)備狀況，使用鋁合金以及尼龍材料，能有助于降低設(shè)備自重，最大程度減少能耗，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

2.1.2 液壓系統(tǒng)綠色技術(shù)

冶金生產(chǎn)中涉及到的設(shè)備系統(tǒng)比較多，為能達(dá)到綠色化冶金生產(chǎn)的效果，實(shí)踐中科學(xué)選擇液壓系統(tǒng)比較重要，將該系統(tǒng)作用充分發(fā)揮出來，從而有助于提高系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量。綠色冶金設(shè)備實(shí)際設(shè)計(jì)中保持科學(xué)性，最大程度提高低碳減排的效果，液壓系統(tǒng)作為冶金生產(chǎn)當(dāng)中較為關(guān)鍵性系統(tǒng)，保障該系統(tǒng)達(dá)到綠色化的要求，這對實(shí)現(xiàn)低碳減排目標(biāo)有著保障。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)中注重優(yōu)化工藝，選擇高性能液壓油，提高液壓油的綠色化程度，即便液壓油泄露也不會(huì)對環(huán)境造成污染破壞[4]。除此之外，注重密封工藝技術(shù)的科學(xué)運(yùn)用，降低液壓系統(tǒng)出現(xiàn)滲漏問題，保障液壓系統(tǒng)環(huán)保以及安全。

2.1.3 提升TRT發(fā)電量技術(shù)

綠色冶金技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，主要是為了減少對環(huán)境造成的污染破壞，有助于提高生產(chǎn)效益。高爐煤氣全干法布袋除塵的效率高，系統(tǒng)工藝簡化，煤氣的顯熱高，整體運(yùn)行成本低，在近些年的中小高爐以及大型高爐生產(chǎn)中得以推廣應(yīng)用。通過技術(shù)優(yōu)化創(chuàng)新，保障高爐正常生產(chǎn)，凈煤氣含塵量≤5%。打破干法除塵應(yīng)用同時(shí)濕法除塵備用局面，將煤氣顯熱高優(yōu)勢得以充分發(fā)揮出來，提高了冶金生產(chǎn)整體經(jīng)濟(jì)效益，減少了二氧化碳排放量，提高了冶金生產(chǎn)的效益。

2.1.4 智能控制系統(tǒng)技術(shù)

低碳減排下的綠色冶金技術(shù)應(yīng)用需求量大大增加，智能化時(shí)代，將智能化技術(shù)融入到冶金生產(chǎn)中，發(fā)揮冶金技術(shù)優(yōu)勢，有助于提高冶金的效益。智能控制技術(shù)系統(tǒng)有機(jī)融合，能夠保障冶金機(jī)械設(shè)備持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行，由于冶金設(shè)備成本高，輕易不會(huì)更換，可在原設(shè)備上升級(jí)改造，通過應(yīng)用人工智能技術(shù)以及虛擬化技術(shù)等，在冶金機(jī)械設(shè)備中融合應(yīng)用，發(fā)揮廣學(xué)機(jī)電一體化技術(shù)作用，能夠?qū)C(jī)械設(shè)備整體運(yùn)行效率有效提高，實(shí)現(xiàn)無人值班以及少人值班，有助于降低能耗以及節(jié)約能源，這是促進(jìn)綠色冶金技術(shù)發(fā)展的重要體現(xiàn)[5]。

2.1.5 生成元素硫濕法冶金技術(shù)

綠色冶金技術(shù)中，生成元素硫濕法冶金技術(shù)應(yīng)用發(fā)揮著重要作用，重有色金屬多數(shù)從硫化礦當(dāng)中提取，以往的火法熔煉會(huì)造成礦石當(dāng)中硫元素通過二氧化硫形式進(jìn)入煙氣中，一些冶煉生產(chǎn)單位使用了制酸裝置，但并不能將二氧化硫以及煙塵當(dāng)中有害雜質(zhì)有效排除。怎樣使用礦石當(dāng)中硫化物加工中轉(zhuǎn)變成元素硫而非二氧化硫，是冶金生產(chǎn)綠色化的關(guān)鍵。元素硫方便運(yùn)輸貯存，能夠讓冶煉廠生產(chǎn)不依賴硫酸市場，這是解決有色冶金二氧化硫?qū)Νh(huán)境污染重要途徑方式。

2.1.6 真空冶金技術(shù)

綠色化冶金技術(shù)應(yīng)用是減少對環(huán)境污染的有效手段，技術(shù)科學(xué)選擇應(yīng)用比較關(guān)鍵，將真空冶金技術(shù)在冶金生產(chǎn)中科學(xué)應(yīng)用，能夠達(dá)到良好應(yīng)用效果，有效減少對環(huán)境造成的污染。核電級(jí)海綿鋯作為重要戰(zhàn)略原材料，鋯基合金以及核燃料兼容性比較突出，耐腐蝕性也比較強(qiáng)，用于反應(yīng)堆核燃料包殼以及格柵。傳統(tǒng)冶煉裝置技術(shù)相對落后，這對冶煉爐吊裝精度會(huì)產(chǎn)生影響，對鋯生產(chǎn)效率造成不利影響，操作不當(dāng)?shù)那闆r下，冶煉爐內(nèi)部和堅(jiān)硬物體出現(xiàn)碰撞，會(huì)使得加熱線圈受到損害，這就會(huì)對生產(chǎn)造成經(jīng)濟(jì)上的損失[6]。發(fā)揮真空冶金技術(shù)優(yōu)勢，冶煉爐中液壓缸設(shè)計(jì)，通過使用真空蒸餾技術(shù)能有助于減少鋯生產(chǎn)中和其它金屬元素物化反應(yīng)，有助于提升鋯生產(chǎn)效率，避免傳統(tǒng)技術(shù)吊裝造成的浮動(dòng)，提高了吊裝中鋯的精度。

真空冶煉技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中能減少人員操作不當(dāng)?shù)膯栴}，節(jié)省生產(chǎn)成本，安全系數(shù)也比較高，減少了冶金生產(chǎn)中資源消耗。我國已經(jīng)有冶金企業(yè)應(yīng)用真空冶金技術(shù)，在真空狀態(tài)下達(dá)到金屬以及合金各組分分離提純的效果，金屬回收率比較高，工藝流程相對較短。

2.1.7 燒結(jié)低溫余熱發(fā)電技術(shù)

低碳減排下的綠色冶金技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用，以低碳減排為目標(biāo)，發(fā)揮各類冶金技術(shù)的優(yōu)勢，從而提高冶金生產(chǎn)的綠色化目標(biāo)。將燒結(jié)低溫余熱發(fā)電技術(shù)加以科學(xué)運(yùn)用，能有效提高冶金生產(chǎn)的質(zhì)量，燒結(jié)礦冷卻中排除大量溫度280℃～400℃低溫?zé)煔?，熱能是燒結(jié)礦燒成系統(tǒng)熱耗量33%，傳統(tǒng)燒結(jié)余熱利用方式在冷卻機(jī)高溫段，進(jìn)行安裝簡易性余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽的效率低下，只能回收少量煙氣余熱，通過建設(shè)燒結(jié)余熱發(fā)電機(jī)組，運(yùn)用閃蒸技術(shù)，余熱鍋爐省煤器循環(huán)動(dòng)力依靠水泵供給，出水是分成兩路的，一路是為余熱鍋爐汽包給水，一路進(jìn)入到閃蒸器中，余熱鍋爐省煤器的工質(zhì)流量要比鍋爐生產(chǎn)蒸汽后段增大多倍，吸熱量大，能夠提升煙氣余熱利用效率，減少資源的浪費(fèi)，能夠節(jié)約能源[7]。

2.2 綠色冶金技術(shù)發(fā)展

低碳減排的發(fā)展背景下，綠色冶金技術(shù)發(fā)展將會(huì)隨著技術(shù)水平提高而擴(kuò)大應(yīng)用面，綠色冶金技術(shù)在未來發(fā)展中要注重要點(diǎn)，減少冶金生產(chǎn)對環(huán)境造成的破壞影響。

2.2.1 有效調(diào)整能源結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)化率

冶金技術(shù)發(fā)展中，為了減少冶金生產(chǎn)對生產(chǎn)環(huán)境造成的污染破壞，這就需要及時(shí)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，有效提高能源轉(zhuǎn)化率，優(yōu)化煤氣資源。冶金生產(chǎn)中對冶金設(shè)備應(yīng)用的類型多樣，也會(huì)應(yīng)用不同類型煤氣，在煤氣總量以及熱值等因素影響下，供需平衡因素影響，造成冶金企業(yè)用能設(shè)備煤氣使用相互影響。對此需要建設(shè)燃?xì)饴?lián)合蒸汽循環(huán)發(fā)電機(jī)組，鍋爐生產(chǎn)對純度高的煤氣用量大，在不影響鍋爐安全運(yùn)行情況下，積極調(diào)整發(fā)電負(fù)荷方式以減少高爐煤氣用量，將煤氣資源充分高效利用，以及有效調(diào)節(jié)煤氣管網(wǎng)壓力波動(dòng)，從而有助于提高冶金生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境效益，實(shí)現(xiàn)效益最大化目標(biāo)。

2.2.2 注重優(yōu)化冶金生產(chǎn)工藝

綠色冶金生產(chǎn)是提高生產(chǎn)效益，以及體現(xiàn)出綠色化的生產(chǎn)模式，為能達(dá)到綠色冶金生產(chǎn)的目標(biāo)，需要從實(shí)際工作著手，積極調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，優(yōu)化生產(chǎn)工藝。冶金生產(chǎn)中將先進(jìn)智能技術(shù)加以運(yùn)用，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)科學(xué)運(yùn)用，收集市場發(fā)展動(dòng)態(tài)信息，吸收先進(jìn)冶金生產(chǎn)技術(shù)工藝，融入綠色發(fā)展理念，集成以及創(chuàng)新冶金產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，使之能和市場時(shí)代發(fā)展需求相結(jié)合，提高冶金生產(chǎn)質(zhì)量，降低能耗[8]。機(jī)械的冶金市場競爭發(fā)展背景下，冶金生產(chǎn)企業(yè)為能提高市場競爭力，必然要和時(shí)代發(fā)展的要求相適應(yīng)，減少生產(chǎn)對環(huán)境造成的污染破壞比較重要。優(yōu)化冶金生產(chǎn)工藝流程，吸收先進(jìn)國家綠色冶金技術(shù)經(jīng)驗(yàn)成果，做到冶金生產(chǎn)流程緊湊以及合理和流暢，最大程度降低能源消耗，打造高效以及低成本冶金生產(chǎn)系統(tǒng)。淘汰性能滯后以及安全隱患工藝設(shè)備，縮短鐵水運(yùn)輸距離時(shí)間，有效優(yōu)化軋鋼系統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，最大程度提高工序綜合成材率，減少能源資源消耗。

2.2.3 有效優(yōu)化高爐原料結(jié)構(gòu)

低碳減排的綠色冶金技術(shù)實(shí)際應(yīng)用，有效提高技術(shù)應(yīng)用整體效果，提高鐵水處理的質(zhì)量，有助于減少能源消耗，有助于提高綠色生產(chǎn)水平。積極改善高爐原料結(jié)構(gòu)，提高入爐礦以及焦炭質(zhì)量，精料科技對高爐煉鐵影響比較大，但是高爐操作以及設(shè)備更新影響相對小，實(shí)現(xiàn)低碳減排的目標(biāo)，必然要將綠色生產(chǎn)質(zhì)量水平有效提升，能夠積極改善高爐原料結(jié)構(gòu)，使用精料最大程度降低冶金中造成的污染量，有效降低能耗，從而有助于實(shí)現(xiàn)綠色冶金生產(chǎn)目標(biāo)[9]。實(shí)踐過程中注重鐵水預(yù)處理，提高鐵水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐質(zhì)量，預(yù)處理后轉(zhuǎn)爐冶煉功能進(jìn)一步簡化，能夠直接脫碳以及升溫處理，不用復(fù)雜地工序進(jìn)行轉(zhuǎn)換。鐵水預(yù)處理能大大提高鋼水純度，這對實(shí)現(xiàn)低硅以及低硫生產(chǎn)目標(biāo)有著促進(jìn)作用，不僅如此，也能有效降低生產(chǎn)成本，最大程度減少合金料用量，減少對環(huán)境造成的污染。

2.2.4 頂層設(shè)計(jì)提高產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平

綠色冶金技術(shù)發(fā)展應(yīng)用，達(dá)到低碳減排的效果，需要做好頂層設(shè)計(jì)的工作，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展高度出發(fā)，優(yōu)化冶金生產(chǎn)。智能化發(fā)展是冶金行業(yè)發(fā)展的趨勢，冶金行業(yè)兩化發(fā)展中，以智能化為基礎(chǔ)，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)化以及數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)冶金產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，從而有助于提升冶金產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量水平[10]。智能化綠色冶金工廠體系建設(shè)比較關(guān)鍵，尤其是在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，需要做好頂層設(shè)計(jì)，物流采購以及生產(chǎn)控制及市場營銷等多層面形成完整綠色產(chǎn)業(yè)鏈，提高冶金產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。智能化綠色冶金體系建設(shè)復(fù)雜，核心點(diǎn)在產(chǎn)業(yè)以及服務(wù)等層面交叉滲透，冶金企業(yè)需要從產(chǎn)業(yè)高度考量，如鋼鐵工藝綠色化發(fā)展方面，注重重點(diǎn)放在回收以及利用上，尤其廢棄物以及粉塵等生產(chǎn)中產(chǎn)生的氧化廢物，通過全新回收技術(shù)，爐渣中鐵回收能減少鋼鐵工序產(chǎn)生的氧化廢物，有助于提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。

2.2.5 清潔生產(chǎn)提高社會(huì)效益

冶金行業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化，綠色化發(fā)展，按照經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律把清潔生產(chǎn)作為基礎(chǔ)，充分利用資源，節(jié)能減排，有助于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造以及廢棄物處理，并能與其它行業(yè)緊密結(jié)合，保障社會(huì)以及生活生態(tài)化發(fā)展。冶金行業(yè)結(jié)合清潔生產(chǎn)技術(shù)有效促進(jìn)產(chǎn)業(yè)良好發(fā)展，結(jié)合資源發(fā)展?fàn)顩r注重冶金制造全流程升級(jí)，把綠色冶金工廠基本概念從自動(dòng)化向著智能化方向轉(zhuǎn)變，將每道工序進(jìn)行整合，通過智能化方式提升生產(chǎn)的效率，從而能為客戶創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。全局角度出發(fā)提高冶金生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，設(shè)計(jì)方案中就涉及到技術(shù)調(diào)研，并能在經(jīng)濟(jì)以及材料方面出發(fā)，明確總方案，結(jié)合綠色設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系確定完善技術(shù)方案，從全局角度把控產(chǎn)品設(shè)計(jì)，從而能有助于保障產(chǎn)品性能和需求相適應(yīng)，提高材料循環(huán)利用的效率，最終有助于提高經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語

綜上言之，綠色冶金技術(shù)是未來冶金領(lǐng)域發(fā)展應(yīng)用的主流技術(shù)，低碳減排的導(dǎo)引下，冶金行業(yè)發(fā)展必須要跟上時(shí)代潮流，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求，減少生態(tài)環(huán)境破壞，從多角度考量保障冶金技術(shù)應(yīng)用效果良好呈現(xiàn)。通過創(chuàng)新的技術(shù)方式科學(xué)運(yùn)用，提高冶金生產(chǎn)綠色化水平，從而能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)效果。工業(yè)發(fā)展以及環(huán)境保護(hù)之間有著緊密的關(guān)系，兩者協(xié)調(diào)發(fā)展這是基礎(chǔ)的要求，也是時(shí)代發(fā)展中的必然需要，綠色冶金技術(shù)類型多樣，如液壓系統(tǒng)綠色技術(shù)，智能控制系統(tǒng)技術(shù)，真空冶金技術(shù)等，都是比較關(guān)鍵的冶金技術(shù)類型，這是促進(jìn)冶金領(lǐng)域發(fā)展的重要促進(jìn)技術(shù)，實(shí)踐應(yīng)用中能優(yōu)化冶金生產(chǎn)工藝，最終達(dá)到提高生產(chǎn)效益的目標(biāo)。未來綠色冶金技術(shù)在發(fā)展中，也將會(huì)和時(shí)代的需求相契合，滿足低碳減排的要求，促進(jìn)冶金行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。