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钢铁渣综合利用:远非技术问题
作者:管理员    发布于:2014-08-31 20:28:34    文字:【】【】【

                                                           钢铁渣综合利用:远非技术问题

        由中国废钢铁应用协会冶金渣开发利用工作委员会发布的《2012年钢铁渣综合利用基本情况》,是《中国冶金报》记者发现的关于钢铁渣综合利用的最新文献。 

  文献中有这样一组数字吸引了记者的眼球:2012年,我国高炉渣产生量为2.2134亿吨,钢渣为9300万吨;高炉渣利用量1.7265亿吨,利用率78%,钢渣利用量2046万吨,利用率22%;钢铁渣堆存量1.2123亿吨,累计堆存量11.1753亿吨。 

  从数字可以看出,高炉渣利用情况尚可,但钢渣利用率明显偏低。钢铁渣巨大的堆存量除占用大量土地以外,给环境安全也造成不小隐患。记者脑子里的第一个疑问便是:是技术阻碍了钢铁渣的回收利用吗? 

  “这远非一个技术问题,更多的是一个社会管理、观念的问题。”5月28日,北京科技大学教授、冶金与生态工程学院生态科学与工程系副主任白皓接受记者采访时如是说。 

  

  钢铁渣大量堆放 环境安全隐患巨大 

  

  钢铁工业固体废弃物主要分为两大类,一类是尘泥,另外一类是钢铁渣。 

  尘泥的主要来源是高炉粉尘、转炉粉尘和电炉粉尘。“一般而言,炼一炉钢,有1%到2%变成了尘。尘泥的价值非常大,不回收的话就太浪费了。”白皓说。 

  据介绍,高炉粉尘的主要成分因为与烧结矿成分类似,其应用一般是直接返矿。转炉粉尘和电炉粉尘的主要成分是三氧化二铁,通过湿法除尘变成尘泥,然后干燥。目前,转炉粉尘和电炉粉尘返矿用得也比较多。 

  但是,转炉粉尘和电炉粉尘在应用过程中存在一个问题。转炉炼钢和电炉炼钢都会用到废钢,例如一些废旧镀锌板。镀锌板中含有锌、锰等元素,容易在尘泥中循环沉积。目前,解决这一问题主要使用转底炉技术,利用锌、锰等元素熔点低的特性使其挥发,实现与尘泥的分离。 

  钢铁渣根据来源不同,分为高炉渣和钢渣。高炉渣是高炉冶炼生铁过程中所排放的由矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助熔剂等形成的以硅酸钙与硅铝酸钙为主要成分的渣,占工业固体废弃物总量的41%。 

  钢渣是在转炉、电炉或精炼炉熔炼过程中所排出的由炉料中杂质、造渣材料等熔化形成的以氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化硅等氧化物为主,同时还含有少量氟化物、硫化物和渣钢粒子的渣,发生量约占工业固体废弃物总量的24%。 

  “这些钢铁渣的堆放不仅要占用大量土地,而且污染环境,特别是有害、有毒金属对地表和地下水源的污染,严重威胁着公众的身体健康。”中冶集团冶金建筑研究总院的一位专家分析说。 

  近年来,我国钢铁渣处理利用工艺装备水平不断提高,钢铁渣处理技术呈现多元发展态势。例如,以宝钢为代表的滚筒技术,以鞍钢为代表的熔渣热闷综合利用技术,以武钢为代表的热泼技术,以马钢为代表的风淬技术,以首钢京唐为代表的热闷技术。 

  然而,在环保压力剧增、各方面挑战集中凸显的今天,如何高效环保地处理和利用好钢铁渣,是钢铁行业发展循环经济,实现可持续发展亟待解决的一个新课题。 

  

  高炉渣应用较好 钢渣利用存在障碍 

  

  积极开发、应用先进有效的处理技术和资源化利用新技术,提高钢铁渣利用率,最终实现钢铁工业固体废弃物“零排放”,已经成为钢铁企业的当务之急。 

  “高炉渣通过冲渣法变成细颗粒,然后磨粉去做水泥,活性比较大,目前用得非常好。”白皓介绍说。 

  但是,转炉渣在应用过程中,遇到很多问题。研究发现,转炉渣的主要成分是硅酸二钙和硅酸三钙,但是其成分属于过烧晶体。 

  “过烧晶体本身的活性比较差。因此作为水泥掺加料,其添加比例不能超过10%。添加太多了,水泥的质量就会受到影响。因此,钢渣的应用受到很多限制。”白皓解释说。 

  钢渣在铺路材料和建筑材料方面的应用也存在一些问题。转炉渣有一部分是熔剂变成的,其中的氧化钙、氧化镁在空气中会吸收水,变成氢氧化钙和氢氧化镁,体积会膨胀。“用作铺路材料,其稳定性很差,所以没人敢用。”白皓说。 

  这一问题有没有技术解决方案呢?据介绍,目前使用的焖渣法,就是直接把熔融态的钢渣倒到一个罐里,用蒸汽去蒸,使得氧化钙和氧化镁熟化,这样其体积就不会再膨胀。 

  钢渣做建筑材料属于高附加值应用。但是,其面临的最大问题是钢渣中含有铬、铅、锰等有害有毒成分。此外,不同钢铁企业钢渣成分不一,也影响了其应用。  

  “钢渣的密度特别大,如果用汽车运输,成本相对提高,大家也不太愿意用。目前,钢渣回收利用是钢铁企业普遍面临的难题,因此堆放比较多。”白皓分析认为。 

  除了钢渣本身可以回收利用外,钢渣熔融热的回收也是有关方面关注的一个重要方向。但是,回收钢渣熔融热需要配套设备,这些设备都是耗费能量的,耗费的能量甚至比回收的能量还大。因此,经济性是“既利用渣、又利用热”方案最大的障碍。 

  

  差距在观念、政策上 

  

  技术虽然是影响钢渣利用的一个原因,但是真正阻碍钢渣利用的原因却另有所在。 

  白皓是在日本东北大学攻读的博士学位,去年他回到日本东北大学见自己的导师。他对导师说:“钢渣回收利用真是一个大问题。” 

  “钢渣不是问题,我们已经解决了。”导师的回答让白皓非常吃惊。 

  白皓后来了解到,日本在钢渣回收利用方面做得非常好。“新日铁也是用蒸汽去蒸钢渣,做高附加值的透水砖和透水材料。”白皓说,日本用钢渣做钢渣砖和道路材料是非常多的。 

  我国回收利用的钢渣,途径主要有烧结返矿、水泥熟料配料、钢渣砖及道路材料。可见,我国和日本在钢渣利用方面的途径基本是一致的。但日本的钢渣利用率远远高于我们,症结何在? 

  “一个原因是中国的钢渣绝对量太大了,另一个原因是有一些渣比钢渣好用。对钢渣中游离氧化钙膨胀的担心,使得很多人认为钢渣用起来有风险。”白皓分析道。 

  白皓还向记者举了一个例子。2009年,白皓去比利时鲁汶大学参加一个有关钢铁渣的国际研讨会。当时令他印象深刻的是:“他们在启动一个产品应用的时候,更多的不是讨论技术的内容,因为他们认为技术不是主要的问题。他们讨论的是准入、环保、法规等制度性保障。” 

  

  以钢渣在水泥中的应用为例,虽然有关方面制定了一些标准,但是这些标准没有强制性,国家也没有统一的政策引导。“钢渣作为一定比例的水泥掺加料,技术上完全没有问题。所以,我们与国外的差距是在观念、政策上。”白皓认为。 

  2012年全国水泥产量为22亿吨,如果按照掺加10%钢渣计算,需要2.2亿吨钢渣。按照1吨粗钢产生12%的钢渣计算,我国近10亿吨产能会产生1.2亿吨钢渣。“如果国家能有强制掺加标准,钢渣的回收利用问题便能迎刃而解。”白皓给记者算了一笔账。 

  

  关注前沿应用研究完善相关配套机制 

  

  其实,钢渣的应用领域十分广泛,国内外已经有了一些前沿研究和成功实践,表现出广阔的应用前景。 

  钢渣改性便是一条出路。所谓钢渣改性,就是在钢渣熔融状态下通过添加剂的使用,增强其活性,使其性能更加符合使用的要求。 

  日本东北大学的长坂澈也教授曾提出一个新的理念,即从炼钢(Steel-making)到制渣(Slag-making)。“把渣作为一种资源,深入研究它的回收利用。”白皓说。 

  日本上一次大地震发生后,严重的海啸使得大量的田地都被淹没,土地盐碱化非常严重,如何恢复成为日本重点考虑的内容。利用钢渣对盐碱地进行改性,成为一个有效方案。钢渣含有很多磷和钾,作为很好的肥料,可以进行土壤改良。  

  白皓介绍说,北京科技大学有关方面也准备启动一个课题,利用钢渣改善雨水径流的面源污染。钢渣掺加到土壤里,利用其吸附性能和保水性能,改善土壤结构。 

  “城镇路面会富集一些有毒的物质和元素,通过雨水会进入江河湖海,这些有毒物质将扩散到土壤。如果经过钢渣改性的土壤,这些有毒的东西会被有效吸附。”白皓介绍说。 

  利用钢渣修复海洋生态系统,也是国内外目前研究的一个重点。 

  例如,将钢渣作为铁、磷、硅、钙等元素的营养源添加到海洋中,促进浮游植物、藻类植物及一些海产动物增殖,在大量固定空气中的二氧化碳的同时,还可以为人类提供一部分食物和能源。 

  再比如,钢渣代替水泥制造大型海洋防波用四脚石和小型渔礁、碳酸钙块体等,不仅可以使钢渣得其所用,而且可以减少生产水泥所需要的含碳燃料的使用量,并且促进海洋浮游植物、动物生长。 

  中国有漫长的海岸线,有300多万平方公里可管辖海域,有充分的空间开辟这类生态产业。另外,这一方法在充分研究的基础上,也应该可以用于内地江、河、湖畔,改善沿江、沿湖生态环境,发展生态产业。 

  当然,利用钢渣修复海洋生态系统需要深入研究的东西还有很多。“例如,钢渣中碱性金属氧化物和重金属,投入到海水中可能会对海水水质以及海洋生物产生一定影响,因此研究钢渣在海洋中的应用安全就十分必要。”中国海洋大学环境科学与工程学院兼职教授王军说。 

  钢铁工业固体废弃物回收利用,还包括消纳社会固体废弃物。在此方面,日本钢铁业走在了全球的前列。 

  例如新日铁的广畑制铁所,研发并投入使用了一种类似于顶底复吹转炉的设备进行废钢冶炼,称为SMP (Scrap Melting Process)技术,即顶吹氧气、底吹氧气和粉煤,起到搅拌和提供热量的作用,另外,在熔池中投入废旧轮胎碎块作为补充燃料。 

  “这其实是一种不用电的废钢冶炼技术。日本的汽车工业发达,每年有大量的废旧汽车和轮胎。通过以上设备,广畑制铁所发挥了很好的消纳社会废弃物的功能。”白皓介绍说。 

  其实,广畑制铁所与所在地广畑市政府有一个协议,就是城市与工厂共生共建。广畑制铁所将城市里的废钢、轮胎回收利用,将废塑料干馏制炭。广畑制铁所还建了一个橡胶干馏炉,橡胶干馏制成橡胶炭用作燃料,橡胶煤气可以供给城市居民使用。 

  当前,我国钢铁工业面临的形势十分严峻。钢铁工业固体废弃物的循环利用,对于缓解企业压力有重要的现实意义。而且作为资源循环利用、节能、环保的重要举措,它也是钢铁工业实现健康可持续发展的一个重要保障。

废渣综合再生利用,变废为宝,保护环境资源。www.zp885.com.cn 中彭化工环保技术

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标签:废渣治理
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