鋼鐵行業固體資源化的綜合利用

毛 朋

（攀枝花鋼城集團有限公司，四川 攀枝花 617000）

近年來國家對鋼業行業環境污染問題的日漸重視，在鋼業產業環保轉型升級形勢日益激烈的當下，實現固體廢棄物的資源化利用已經成為當前鋼業行業的必然發展需求。對于鋼鐵行業而言，固體廢棄物的生產量極大，以某長流程的生產企業為例，若生產一噸鋼材，就會同事產生600-800公斤的固體廢棄物。我國作為鋼鐵生產大國，可想而言每年伴隨而生的固體廢棄物的產量也無疑更加巨大。因此，若將固體廢棄物實現的資源化綜合利用，將不僅能更加有效節約能源，同時還能進一步降低廢棄物對環境所造成的污染，從而在增加企業經濟效益的同時，也能有助于企業獲取更多的社會效益及環境效益[1]。

1 鋼鐵行業產業綠色發展趨勢

近年來，隨著國家對鋼鐵行業市場整治力度的不斷加深，自2017年以來我國已有超過700家“地條鋼”企業被取締拆除，鋼鐵行業市場得到進一步凈化。再加上國家側供給改革的不斷深入實施，給予了鋼鐵企業更多的發展空間，使大型長流程的鋼鐵生產企業實現了更多的經濟收益，也進一步推動了鋼鐵生產企業的高質量發展轉型。在鋼鐵企業高質量發展轉型國產中，最為重要的就是要堅持秉承綠色環保的發展理念，尤其是針對生產過程中的高污染工序，更加應當采取嚴格的環保措施，通過多種先進環保技術的應用，在循環經濟的基礎上實現對更多固廢的資源化利用，并最終達到“高效、低排及低污染”的生產目的。

2 大型長流程鋼鐵企業各工序固體廢棄物產生情況

通常情況下，大型長流程鋼鐵生產企業生產工序主要如下

在上述任一生產工序中，都會產生固體廢棄物。以企業年產900萬噸鋼材計算，企固體廢棄物的產量約為550萬噸，產量十分巨大。其中，在鐵前工序中產生的固體廢棄物占比最多，約為74.7%，產量高達411萬噸。而在鋼軋工序中，約產生134.8萬噸固廢物。其余則產生于其他工序中。詳見下表。

表1 年產鋼900萬噸鋼鐵企業固廢產生明細

3 固體資源化利用現狀

當前，鋼鐵企業固體資源化的利用主要有如下幾種方式，即鋼鐵廠自身回收利用、發展循環經濟、有價銷售給其他企業以及作為工業垃圾進行資源化處理等等[2]。

3.1 自身回收利用

通常情況下，固體廢棄物由鋼鐵廠自身回收后主要用于返焦化、燒結以及其他工序。具體利用情況如下。

表2 固體廢棄物回收

當前，對于鋼鐵企業而言，在自身進行回收利用進入燒結工序時，往往會由于鋅負荷的增加致使高爐中產生較高的鋅負荷，并最終對高爐的穩定性產生影響。

3.2 鋼鐵企業發展循環經濟

目前，國內已有部分鋼鐵企業開始嘗試循環經濟發展模式，如寶武湛江基地的轉底爐、電廠粉煤灰項目等，通過這些項目的實施，在企業內部就能實現固體資源化的綜合利用，同事還能兼顧資環的再生循環。其中發展較為良好的循環經濟項目如高爐水渣磨成礦渣微粉的生產模式，就能將產物作為礦渣水泥的摻合料提供給水泥廠或者一些道路工程的建設單位等。

3.2.1 轉底爐工藝

在轉底爐工序中，其生產流程除包含有原料處理外，還包括直接還原。其中參與到處理系統中的步驟主要有污泥烘干、配料以及造秋等等。經由轉底爐工藝可在一定程度上削弱除塵灰以及污泥等鋅負荷較大的固廢物對高爐造成的危害，同事還能實現對危廢以及揚塵問題的處理。而且其最終的產物之一金屬化球團還能用于后續的煉鐵以及煉鋼工序中。但是這種工藝也存在一定的不足之處，主要在于其能耗較高，且作業效率還較低，雖然可產出金屬化球團，但其產物的抗壓強度稍顯不足，經濟效益仍有待提升。

3.2.2 鋼渣尾料綜合利用

鋼渣多數主要產生于煉鋼過程中，其產物主要包含有硅酸鈣物質、鐵以及其氧化物等。當前對于鋼渣的綜合利用主要在于最大限度得提取其內部的鐵資源，并降低其莫氏硬度以提升其尾料的后續利用率。目前國內在對鋼渣進行處理時較常采用的工藝主要有盤潑處理、熱潑粉碎、水淬、風萃以及熱悶渣等多種工藝。其中尤其以熱悶技術發展最為成熟，目前已發展之第四代，輥壓破碎余熱有壓處理技術，這種技術的優勢在于可極大地改善現場環境，切能將f-CaO控制在3%以內，并且還能再一定程度上提升尾料的穩定性。

目前，鋼渣尾料多用于鋼渣微粉、瀝青混凝土、制磚以及土壤改良等項目中。而且我國學術界多數專家也對此方面展開了較為深入的研究，并取得了較為顯著的成果。然而縱觀我國對于鋼渣尾料的綜合利用情況來看不難發現，鋼渣尾料仍未能實現工業化、產業化以及高附加值的利用。而且鋼渣尾料應用于鋼渣微粉生產過程中起成本投入也較高，此外，應用于建材制造環節，其實用性以及產業化生產仍較為缺乏。

3.3 有價銷售給其他加工企業

鋼鐵行業固體廢棄物多數都可以銷售給其他加工企業，如爐臺干渣骨料可以銷售給礦棉企業，廢耐材則可以提供給耐材廠家，脫硫石膏則可由水泥廠接受，而氧化鐵紅則可以提供給磁材企業等。

3.4 工業垃圾的資源化處理

對工業垃圾進行處理時，則需要結合鋼鐵企業的自有工藝以及對垃圾的綜合分析評價之后，再制定合理的處置方案。以煉鋼脫硫渣為例，再以往對其進行處理時往往使其經過渣鐵線進一步分離，之后得出不同大小的塊狀的脫硫渣鐵繼續進行煉鋼使用，而脫硫渣金粉則回收進入燒結環節，但對于其他的尾料則都是作為垃圾進行處置。而相關實踐研究表明，若將脫硫渣進一步分離，使之主要形成不同大小的塊狀渣鐵以及粒徑小于8mm的其他混合物，則可以進一步提升其回收價值。脫硫渣鐵依然可回收煉鋼，而小粒徑的混合物則都可以進入燒結環節。如此一來不僅可以更大程度得利用到脫硫礦渣中的鐵元素，還能實現對其他鈣、鎂元素的利用，并徹底解決脫硫渣尾料產生的其他工業垃圾的難題。

當前，在對工業垃圾進行資源化處理方面的研究以及相應的應用實踐都并不多見，如如何實現對粒徑大于8mm的脫硫渣混合物的再利用，仍是空白。而且雖然有些技術如廢舊塑料的煉焦利用已經在日本有了發展先例，但是由于我國當前技術水平以及工業發展現狀的制約，要對此實現規模化的運用仍然需要較長時間。

4 鋼鐵行業固體資源化利用的發展方向

縱然，鋼鐵行業的固體廢棄物的種類較為繁多，且伴生產量較為巨大，但若能進行合理規劃，同時注重先進處理工藝的使用，則必然也可以在最大程度上實現其資源化利用[3]。

首先，對于鋼鐵企業而言，應當在生產過程中做好整體的規劃，并采用較為可靠的技藝級準備，同時在各工序之中都應當配備有相應的固廢處理裝置，以在生產源頭中就減少固體廢棄物的產生。其次，則是在選用生產工藝時應當著重使用可對固廢物質進行再次利用的技術，如燒結時采用濕法脫硫，或者水處理時采用聚丙烯填料等；再則就是學術界也應當加大對有害元素的脫除工藝的研發力度，同時在企業中還應當積極推廣少渣冶煉技術，避免鋼渣產量的進一步擴大，此外還應當繼續深入研究鋼渣的處理技術以及其尾料在工農建等行業中的應用。最后則是鋼鐵企業應當加深與其上下游企業之間的通力合作，在最大程度上實現固體資源化的綜合利用。