轉(zhuǎn)底爐工藝處置冶金塵泥環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)要點(diǎn)探討

宋雪

（中冶南方工程技術(shù)有限公司 湖北武漢 430223）

0 引言

國家發(fā)改委等10 部門聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導(dǎo)意見》 中指出在鋼鐵冶金行業(yè)推廣“固廢不出廠”，加強(qiáng)全量化利用，而合理處置充分利用冶金塵泥是實(shí)現(xiàn)“固廢不出廠”的重要環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)底爐工藝處置冶金塵泥在國內(nèi)已有多家鋼企予以應(yīng)用，未來各大長流程鋼鐵企業(yè)采用轉(zhuǎn)底爐處置廠內(nèi)冶金塵泥是必然之舉［1］。轉(zhuǎn)底爐工藝處置冶金塵泥屬于固廢綜合利用的環(huán)保類項(xiàng)目，但其運(yùn)行過程中可能存在的環(huán)境污染問題不可輕視。在開展環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作時(shí)應(yīng)對照各類環(huán)保相關(guān)政策分析，深入了解其工藝路線，分析各環(huán)節(jié)產(chǎn)污情況，并針對性地提出切實(shí)可行的污染治理措施和風(fēng)險(xiǎn)防范措施。

1 轉(zhuǎn)底爐工藝路線及產(chǎn)污節(jié)點(diǎn)

1.1 冶金固廢處置現(xiàn)狀

鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量固體廢物—冶金塵泥，其產(chǎn)生量約為粗鋼產(chǎn)量的8%～12%。冶金塵泥種類多、產(chǎn)量大，如處理不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，且含有豐富的碳、鐵、鋅、鉛等有價(jià)元素，若不進(jìn)行回收利用則會(huì)造成資源浪費(fèi)［2］。

不同工序產(chǎn)生的冶金塵泥的物化特征存在較大的差異，需要根據(jù)其特性分類處置。傳統(tǒng)做法主要是采用直接返回?zé)Y(jié)、煉鋼等廠內(nèi)工序回用的方式，這會(huì)導(dǎo)致鋅、鉛等有害元素在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)富集，對高爐系統(tǒng)冶煉和爐況帶來不利影響，同時(shí)出現(xiàn)影響燒結(jié)穩(wěn)定性的問題。為解決這一難題，鋼鐵企業(yè)實(shí)踐各類處置冶金塵泥的方法，其中應(yīng)用最廣泛的方法為轉(zhuǎn)底爐工藝，具有工藝成熟、原料適應(yīng)性強(qiáng)、操作靈活等優(yōu)勢，可實(shí)現(xiàn)冶金塵泥的循環(huán)利用。

1.2 轉(zhuǎn)底爐工藝路線簡述

轉(zhuǎn)底爐工藝是一種典型的基于含碳球團(tuán)直接還原技術(shù)，通常以煉鐵、煉鋼等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的各類塵泥為原料，其中部分原材料根據(jù)物化性質(zhì)需進(jìn)行預(yù)處理，如消解、污泥干燥等，以保障后續(xù)工序的穩(wěn)定。經(jīng)預(yù)處理的原料以及黏結(jié)劑、還原劑等輔料儲(chǔ)存在密閉配料倉內(nèi)，經(jīng)定量給料機(jī)按一定比例進(jìn)行配料后，送強(qiáng)力混合機(jī)進(jìn)行混合。混勻后的物料進(jìn)入成球緩沖倉，再經(jīng)倉下定量給料機(jī)送至壓球機(jī)壓制成球，成型的球團(tuán)經(jīng)皮帶機(jī)輸送，進(jìn)入生球烘干室，依次經(jīng)過擺式布料器、生球篩，進(jìn)入生球干燥機(jī)，干燥至含水率＜1%。烘干后的干球經(jīng)過振動(dòng)布料器的篩分后，均勻布置到轉(zhuǎn)底爐爐床上。生球篩分及生球烘干機(jī)產(chǎn)生的返料輸送進(jìn)入返料倉，經(jīng)倉下定量給料裝置進(jìn)入強(qiáng)力混合機(jī)，混勻后重新進(jìn)入成球干燥系統(tǒng)。

轉(zhuǎn)底爐爐床的生球利用爐內(nèi)的高溫及球團(tuán)中的碳發(fā)生還原反應(yīng)，鐵氧化物大部分還原為單質(zhì)鐵，鋅氧化物還原為單質(zhì)鋅，鋅揮發(fā)進(jìn)入煙氣中并被再次氧化成氧化鋅粉末，高溫?zé)煔庖来谓?jīng)過沉降室、余熱鍋爐、收粉除塵器，余熱鍋爐對煙氣進(jìn)行余熱回收，產(chǎn)生的蒸汽并入全廠蒸汽管網(wǎng)或就近發(fā)電，隨后煙氣進(jìn)入收粉除塵器，氧化鋅粉塵在煙氣處理系統(tǒng)中進(jìn)行回收作為產(chǎn)品外售。還原的金屬化球團(tuán)從轉(zhuǎn)底爐排出，進(jìn)入冷卻機(jī)冷卻至200 ℃，再經(jīng)振動(dòng)篩篩分為成品球（粒徑≥5 mm）和成品篩下粉（粒徑＜5 mm），供給廠內(nèi)燒結(jié)、煉鐵或煉鋼工序［3-4］。

1.3 主要產(chǎn)污節(jié)點(diǎn)分析

1.3.1 廢氣

廢氣主要為配料粉塵、混合粉塵、制球篩分粉塵、烘干廢氣、轉(zhuǎn)底爐焙燒煙氣、成品篩分粉塵等。烘干廢氣主要污染物為顆粒物、二氧化硫、氮氧化物，轉(zhuǎn)底爐焙燒煙氣主要污染物為顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、重金屬污染物，其他污染源污染因子為顆粒物。主要治理措施包括粉狀原輔料密閉儲(chǔ)存、輸送，物料輸送落料點(diǎn)、工藝過程產(chǎn)塵點(diǎn)均設(shè)置集氣罩和除塵設(shè)施。

1.3.2 廢水

廢水主要為轉(zhuǎn)底爐、余熱鍋爐、除塵風(fēng)機(jī)等各工序設(shè)備冷卻產(chǎn)生的凈環(huán)水系統(tǒng)排污水和初期雨水。凈環(huán)水系統(tǒng)用水僅水溫升高，水質(zhì)未受污染，經(jīng)冷卻降溫后循環(huán)使用，少量排污水根據(jù)工藝需求回用或排入全廠生產(chǎn)廢水管網(wǎng)進(jìn)一步處理后回用于生產(chǎn)。初期雨水為降雨后初期產(chǎn)生的有一定污染的雨水徑流，對工藝占地范圍內(nèi)前15 min 產(chǎn)生的降水進(jìn)行收集后回用于工序或進(jìn)入全廠生產(chǎn)廢水管網(wǎng)進(jìn)一步處理后回用于生產(chǎn)。

1.3.3 噪聲

噪聲主要為給料機(jī)、壓球機(jī)、振動(dòng)篩、混合機(jī)、干燥機(jī)、轉(zhuǎn)底爐機(jī)械、冷卻機(jī)、空壓機(jī)、各種風(fēng)機(jī)、水泵以及余熱鍋爐汽包排汽等設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲，源強(qiáng)約90～100 dB（A）。主要防治措施包括選用低噪聲設(shè)備、合理布局，并根據(jù)噪聲強(qiáng)度和噪聲源的不同性質(zhì)與特點(diǎn)，分別采取隔聲、減振、消聲等措施。

1.3.4 固體廢物

固體廢物主要為篩下料、各工序廢氣治理收集的除塵灰、轉(zhuǎn)底爐廢耐火材料以及設(shè)備運(yùn)行廢機(jī)油等。篩下料和除塵灰收集后采用封閉或密閉方式輸送至配料倉，返回轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)線循環(huán)利用；廢耐火材料返回廠家回收利用；廢機(jī)油屬于危險(xiǎn)廢物，委托有資質(zhì)的單位進(jìn)行處置。

轉(zhuǎn)底爐處置冶金塵泥的工藝路線及產(chǎn)污節(jié)點(diǎn)如圖1 所示。

圖1 轉(zhuǎn)底爐處置冶金塵泥主要工藝路線及產(chǎn)污節(jié)點(diǎn)圖

2 環(huán)境污染特征

2.1 工藝廢氣污染源繁雜

轉(zhuǎn)底爐使用的原輔料多為粉狀物料，運(yùn)輸、轉(zhuǎn)運(yùn)等過程易形成無組織粉塵排放，幾乎所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程都伴有煙粉塵，其廢氣污染源涵蓋整個(gè)工藝過程，有效收集各類廢氣并優(yōu)化各產(chǎn)塵點(diǎn)廢氣治理措施尤為關(guān)鍵。此外，轉(zhuǎn)底爐焙燒煙氣中污染因子較多，其中重金屬污染物排放種類與處置的冶金塵泥成分息息相關(guān)，其中可能存在重點(diǎn)防控的重金屬污染物鉛、鉻、鎘、砷等，因此需對轉(zhuǎn)底爐焙燒煙氣的廢氣治理措施提出更高的要求。

2.2 土壤、地下水污染路徑多

整個(gè)工藝過程可能對土壤、地下水造成污染的途徑較多，防控難度較大，主要有各類冶金塵泥、廢機(jī)油貯存場所不規(guī)范，防風(fēng)、防水、防雨及防滲措施不到位造成垂直下滲污染土壤、地下水；轉(zhuǎn)底爐焙燒向大氣排放的重金屬污染物受重力沉降、雨水淋洗等作用污染土壤、地下水；場區(qū)初期雨水可能造成地面漫流而下滲污染土壤、地下水等。土壤、地下水若被污染是相當(dāng)難修復(fù)的，這就需要從源頭加以控制，強(qiáng)化相應(yīng)的污染防控措施。

2.3 原料屬于環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)

轉(zhuǎn)底爐處置的冶金塵泥主要為含鋅量較高的塵泥，如高爐瓦斯灰、高爐布袋灰、轉(zhuǎn)爐除塵灰、電爐除塵灰、煉鋼除塵灰、水處理污泥等，其中電爐除塵灰、含油污泥已被列入《國家危險(xiǎn)廢物名錄》（2021 年版），高爐瓦斯灰在部分省份按危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理。轉(zhuǎn)底爐工序使用的原料含鉛、鋅等重金屬，屬于毒性物質(zhì)，這些物質(zhì)尤其是危險(xiǎn)廢物存在一定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。若在其運(yùn)輸、貯存、利用過程中發(fā)生泄漏，會(huì)對周邊環(huán)境造成污染風(fēng)險(xiǎn)，需要引起重視。

3 環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)要點(diǎn)

3.1 產(chǎn)業(yè)政策及規(guī)劃符合性

環(huán)境影響評(píng)價(jià)過程中應(yīng)對照國家及地方生態(tài)環(huán)境保護(hù)相關(guān)法律法規(guī)、相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策以及行業(yè)發(fā)展規(guī)劃，重點(diǎn)分析與固體廢物污染防治相關(guān)法律、法規(guī)、政策、規(guī)劃的相符性和重點(diǎn)污染物總量控制的政策要求。項(xiàng)目選址需重點(diǎn)對照 “三線一單”生態(tài)環(huán)境分區(qū)管控和區(qū)域相關(guān)規(guī)劃及規(guī)劃環(huán)評(píng)的要求，在長江經(jīng)濟(jì)帶區(qū)域內(nèi)及沿黃重點(diǎn)地區(qū)的項(xiàng)目還應(yīng)分析與該區(qū)域相關(guān)環(huán)保政策的符合性。

3.2 大氣環(huán)境影響及其防治措施

轉(zhuǎn)底爐工藝過程中物料儲(chǔ)存、配料、混合、制球篩分、烘干、轉(zhuǎn)底爐焙燒、成品篩分等環(huán)節(jié)均有廢氣產(chǎn)生，針對不同環(huán)節(jié)產(chǎn)生的有組織或無組織廢氣應(yīng)提出有效的廢氣收集、控制與治理措施，同時(shí)按照污染源源強(qiáng)核算技術(shù)指南確定各類污染物排放情況，分析論證廢氣中各污染物達(dá)標(biāo)排放可行性，預(yù)測分析其大氣環(huán)境影響程度。

需特別注意的是，轉(zhuǎn)底爐處置鋼鐵企業(yè)冶金塵泥廢氣治理措施應(yīng)符合 《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》（環(huán)大氣 〔2019〕35 號(hào)）、《工業(yè)爐窯大氣污染綜合治理方案》（環(huán)大氣〔2019〕56 號(hào)）中的相關(guān)要求，包括原料除塵灰等粉狀物料采用料倉、儲(chǔ)罐等方式密閉儲(chǔ)存，采用管狀帶式輸送機(jī)、氣力輸送設(shè)備、罐車等方式密閉輸送，配料、混合、篩分等設(shè)備設(shè)置密閉罩并配套除塵設(shè)施。為減少轉(zhuǎn)底爐焙燒煙氣中重金屬的排放，除塵設(shè)施應(yīng)選用高效除塵技術(shù)，除塵效率至少達(dá)到99.5%以上，協(xié)同去除附著在顆粒物上的重金屬污染物。同時(shí)，轉(zhuǎn)底爐、熱風(fēng)爐應(yīng)燃用凈化后的煤氣等清潔能源并配套低氮燃燒技術(shù)，根據(jù)原輔料、燃料含硫量進(jìn)行硫平衡分析，必要時(shí)采取脫硫技術(shù)，確保顆粒物、二氧化硫、氮氧化物及重金屬污染物達(dá)標(biāo)排放。

3.3 土壤、地下水污染防控

環(huán)境影響評(píng)價(jià)過程應(yīng)全面分析各生產(chǎn)單元的布置，各單元污染物特征，可能泄漏污染土壤、地下水的位置，以此為基礎(chǔ)提出土壤、地下水污染防治措施。工藝使用的原輔料冶金塵泥屬于鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢物，包括一般工業(yè)固廢和危險(xiǎn)廢物，冶金塵泥貯存應(yīng)遵循《一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18599—2020）、《危險(xiǎn)廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18597—2023）。遵循源頭控制優(yōu)先的原則，冶金塵泥盡可能實(shí)現(xiàn)不落地輸送、貯存，強(qiáng)化清潔生產(chǎn)、優(yōu)化廢氣治理措施以減少廢氣排放，初期雨水應(yīng)集中收集處置。此外，根據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 地下水環(huán)境》（HJ 610—2016）要求，依據(jù)建設(shè)項(xiàng)目場地天然包氣帶防污性能、污染控制難易程度和污染物特性確定場地分區(qū)防控措施，并參照《工業(yè)企業(yè)土壤和地下水自行監(jiān)測技術(shù)指南（試行）》（HJ 1209—2021）提出自行監(jiān)測計(jì)劃。

3.4 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

除關(guān)注常見風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)煤氣、油類物質(zhì)外，由于轉(zhuǎn)底爐工藝原料的特殊性，環(huán)境影響評(píng)價(jià)過程應(yīng)對冶金塵泥的運(yùn)輸、貯存、處置利用可能產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別。分別針對運(yùn)輸過程的泄漏風(fēng)險(xiǎn)事故、貯存利用過程的泄漏和粉塵爆炸事故風(fēng)險(xiǎn)以及廢氣治理措施事故排放風(fēng)險(xiǎn)提出風(fēng)險(xiǎn)管理和防范措施，并要求制定涵蓋此類事故的突發(fā)環(huán)境事故應(yīng)急預(yù)案，配備冶金塵泥泄露時(shí)收集廢物的應(yīng)急設(shè)施，控制物料不擴(kuò)散至外環(huán)境，將事故影響減少到最低。

4 結(jié)語

采用轉(zhuǎn)底爐工藝處置冶金塵泥可實(shí)現(xiàn)冶金塵泥的循環(huán)利用，有利于鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)固廢不出廠，對鋼鐵企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有積極意義。而轉(zhuǎn)底爐工藝處置冶金塵泥過程中所帶來的環(huán)境影響亦需要引起關(guān)注，在環(huán)境影響評(píng)價(jià)中應(yīng)重點(diǎn)分析與固體廢物污染防治相關(guān)法律、法規(guī)、政策、規(guī)劃的相符性和重點(diǎn)污染物總量控制的政策要求，重點(diǎn)關(guān)注大氣環(huán)境影響及其防治措施、土壤和地下水污染防控措施以及可能存在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，充分分析論證轉(zhuǎn)底爐工藝處置冶金塵泥的環(huán)境可行性。