建設生態鋼鐵工業的技術選擇

劉文革

盤錦市環境科學院，遼寧盤錦 124010

我國國民經濟的持續穩定增長帶動了鋼鐵工業的快速發展。但是受國際經濟低迷的大環境下影響，已經出現富余產能的問題，勢必會造成生產能力的浪費。因此，必須加強鋼鐵企業的節能減排工作，發展循環鋼鐵工業和低碳鋼鐵工業，建設生態鋼鐵工業。

1 大力發展短流程

當今世界鋼鐵生產主要有兩種流程：一是以礦石為主要原料的高爐轉爐長流程；二是以廢鋼為主要原料的電爐短流程。大力發展短流程鋼鐵企業，是鋼鐵工業節能減排、發展循環經濟、實現可持續發展的重要途徑。以廢鋼為主要原料的短流程煉鋼已有100多年的歷史。短流程對能源、水資源的消耗較低。按目前先進水平看，長流程噸鋼綜合能耗約600kg標煤，而短流程噸鋼綜合能耗僅300kg標煤，低一半左右；長流程噸鋼新水消耗量約6t，而短流程噸鋼新水消耗量僅3 t，低一半以上；短流程生產過程中廢棄物產生量低，再加以循環利用，最終廢棄物的排放量就更低，比長流程易實現“零排放”。長流程生產過程中噸鋼煙塵產生量約3kg，SO2產生量約 20g～230g，CO2產生量約 2000kg～3000 kg，爐渣產生量約430 kg，而短流程生產過程中噸鋼煙塵產生量約1 kg、SO2產生量約0.7 g，CO2產生量約800 kg，爐渣產生量約30kg～60 kg，比長流程低得多。隨著我國對報廢設備管理的逐步規范，老工藝、老設備的更新加快，廢鋼的產生量也將逐年增加和進口廢鋼鐵相關政策的出臺，發展電爐短流程勢在必行。

2 推行鋼鐵企業的節水技術

高爐煤氣和轉爐煤氣干法除塵技術、干法熄焦技術、噴霧型冷卻塔等都屬于少用水的技術裝備，且在實際生產中起到了顯著的節能減排效果，應當大力推行，淘汰落后技術。另外，軟化水、脫鹽水的制備采用膜處理技術取代離子交換技術，在電廠等各行業應用較廣，在鋼鐵行業已逐步開始應用，是未來的發展趨勢。

鋼鐵工業是耗水大戶，中水回用是污水處理后的再利用，是污水處理的延伸和開發，對于鋼鐵企業生存至關重要。中水的集水、凈化處理、供水、計量、檢測設施以及其他附屬設施的規劃、建設、管理等，應按照“誰投資、誰受益”的原則，鼓勵單位和個人以獨資、合資、合作等方式建設中水設施，從事中水經營活動。

3 實行鋼鐵渣資源化

按照來源，鋼鐵渣主要分兩大類：高爐渣和鋼渣。高爐渣是高爐冶煉生鐵過程中所排出的由礦石中的脈石、焦炭中的灰分及助熔劑等形成的以硅酸鈣與硅鋁酸鈣為主要成分的渣，也是企業最多的冶金渣資源，占工業固體廢棄物總量的41%；鋼渣是在轉爐、電爐或精煉爐熔煉過程中所排出的由爐料中的雜質、造渣材料等熔化形成的以氧化鈣、氧化鎂等氧化物為主，有時還含有少量氟化物、硫化物及碳化物的渣，發生量約占工業固體廢棄物總量的24%。

鋼鐵渣不僅富含Ca、Si、Fe、Mg、Al、P等有價元素，而且蘊含大量的熱能，每噸1400℃～1500℃的高溫爐渣所蘊含的熱能相當于60kg標煤（1kg標煤=29.3 MJ），是一種寶貴的次生資源。目前我國高爐渣的資源化利用率已達95%以上，但爐渣的余熱資源一直沒有得到很好的利用。因此，如何把高爐渣的處理與余熱利用有機結合起來將是高爐渣處理技術的發展方向。積極開發和應用先進有效的處理技術和資源化利用新技術、提高其利用率、最終實現鋼鐵工業固體廢棄物“零”排放，是鋼鐵企業節能減排、實現可持續發展的關鍵。

鋼渣余熱自解熱悶處理技術、鋼渣有壓熱悶自解技術、干式棒磨機技術、鋼渣水泥技術、鋼渣粉技術和鋼鐵渣復合粉技術是目前較先進的鋼渣處理技術，節省熱潑場設施和倒運設備，減少設備損耗和操作人員，消除鋼渣熱潑、倒運時粉塵對環境的污染。鋼鐵廠產生的粉塵經沉降作用會造成鋼鐵企業周邊土壤重金屬污染。黃石監測站的陳鋒等人通過對某鋼鐵企業周邊土壤重金屬（Cu、Pb、Cd、Ni、Hg、As）含量的調查與分析，采用重金屬單項污染指數、超標倍數、污染分擔率和內梅羅污染指數評價方法對土壤重金屬污染狀況進行評價。結果表明，該鋼鐵企業周邊土壤主要污染物為鎘，含量在1.06mg/kg～2.41mg/kg之間，超標0.8～3.0倍。通過對除塵灰中相應重金屬含量分析，弄清了土壤中重金屬來源。

4 加強對二次能源的回收

高爐煤氣余壓發電（TRT）技術、高爐煤氣聯合循環發電（CCPP）技術、干熄焦CDQ技術、轉爐負能煉鋼技術是目前鋼鐵企業較流行的二次能源回收技術，但均存在能源利用率低的現象，科研工作者還需加強努力，開發出高效的能源回收技術。本文提出各種余熱資源合理的制冷方案，根據余熱資源和鋼鐵企業各工序自身特點，論證了各個方案的可行性和經濟性。在熱風爐的煙氣利用中，把煙氣直接驅動制冷機組和利用煙氣預熱或干燥等回收工藝結合起來，實現中低溫煙氣熱能梯級利用，最大限度地回收煙氣余熱。這也為鋼鐵企業其它各工序中低溫煙氣余熱的梯級利用提供了參考。

5 積極進行碳捕集與碳封存（CCS）

當今世界，各國都要積極追求綠色、智能、可持續的發展。綠色發展，就是要發展環境友好型產業，降低能耗和物耗，保護和修復生態環境，發展循環經濟和低碳技術，使經濟社會發展與自然相協調。大力發展能源資源開發利用科學技術。要堅持系統謀劃、節能優先、創新替代、循環利用、綠色低碳、安全持續，加強對我國能源資源問題的研究，制定我國可持續發展路線圖。要發展資源勘探開發和高效利用技術，積極發展大陸架和地球深部能源資源勘查和開發，積極發展可再生能源和新型、安全、清潔替代能源，形成可持續的能源資源體系，切實保障我國能源資源有效供給和高效利用，使我國能源資源產業具有國際競爭力。

化學回收法主要是把CO2變成化合物，例如可以用胺吸收CO2。現在有每天可處理幾百噸的工業裝置，但遠遠不能滿足處理高爐排放CO2量的要求。每處理一噸CO2，估計成本為40美元。

物理回收方法就是把CO2儲存在地下或噴入海底500m的地方，利用海水的高壓使CO2液化。世界上每年可以儲存63Gt的CO2，約占排放量的10%。目前已經有了把CO2噴入油層的技術，石油工業正使用該技術改善油的回收。理論上，海洋儲存CO2量比地下儲存量要多幾個數量級，但要實現海洋儲存還需一個世紀。

生物方法就是將C或CO2儲存在生物機體中，這個過程所需的能量要靠光合作用吸收太陽能來獲得。生物方法最有效的措施就是植樹造林，建筑學家和生物學家利用珊瑚在光能合作用下將CO2轉變成碳酸鹽。他們正在進行試驗，將這種碳酸鹽材料制成磚，用于建設一個人工島。

6 結論

建設生態鋼鐵工業任重道遠，需從改進工藝流程、使用節水技術、廢棄物資源化、二次能源等方面入手。堅持綠色低碳、循環利用的原則，實施主體設備更新，將新技術應用于生產力。

[1]柳克勛，王林森.短流程鋼鐵企業發展循環經濟的模式[J].再生資源與循環經濟，2010，3.