鐵合金行業(yè)固廢資源化利用技術(shù)

陽江麗 YANG Jiang-li

（廣東民海集團有限公司，廣州 510799）

0 引言

在節(jié)能環(huán)保理念持續(xù)推進的背景下，由于鐵合金行業(yè)能夠?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴重影響，故而其逐漸受到社會關(guān)注。當(dāng)前的鐵合金行業(yè)雖然已實現(xiàn)提高節(jié)能效果，有效控制成本費用，但其仍存在環(huán)保壓力較大的問題，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展受到嚴重影響。因此為減少鐵合金行業(yè)存在的環(huán)保壓力，必須對固廢資源化利用技術(shù)形成正確認知，充分掌握該項技術(shù)的核心內(nèi)容，并全面加強研究力度，該點對提高鐵合金行業(yè)固廢利用水平具有重要意義。

1 鐵合金行業(yè)現(xiàn)狀

1.1 生產(chǎn)運營

1.1.1 產(chǎn)量存在較大波動

從現(xiàn)實角度出發(fā)，可發(fā)現(xiàn)我國屬于鐵合金生產(chǎn)大國，每年鐵合金的產(chǎn)量占據(jù)世界總產(chǎn)量的40%左右。通過實際調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，我國鐵合金產(chǎn)量呈現(xiàn)“先增、后降、再增”的發(fā)展趨勢。例如在2011年至2014年的時間段內(nèi)，我國鐵合金產(chǎn)量開始逐年增長，并在2014年達到最高數(shù)值，即3764 萬t 左右；在2015年至2017年的時間段內(nèi)，我國鐵合金產(chǎn)量持續(xù)降低。在2018年左右，鐵合金產(chǎn)量出現(xiàn)小幅度回升現(xiàn)象，并達到3123 萬t 左右。通過分析文獻資料，可發(fā)現(xiàn)我國鐵合金產(chǎn)量的變化趨勢與粗鋼變化趨勢具有一定的相似性。在2018年，鐵合金產(chǎn)量增長4.5%左右，而粗鋼產(chǎn)量增長程度為6.6%左右。由此可見，我國鐵合金的產(chǎn)量波動幅度相對較大（如表1 所示）。

表1 2011年至2018年鐵合金與粗鋼產(chǎn)量變化狀況

1.1.2 消費處在低位

我國對鐵合金的需求量相對較高。在鐵合金總產(chǎn)量中，有90%的鐵合金被應(yīng)用在粗鋼生產(chǎn)作業(yè)中，而余下的10%則被應(yīng)用在有色及鑄造等行業(yè)中。在“十二五”時間段內(nèi)，受到鋼鐵行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量要求提高的影響，我國對噸鋼鐵合金的消費量開始呈現(xiàn)增長趨勢，例如在2011年，我國的鐵合金消費量是41.5kg/t，而在2015年左右，消費量則達到49.6kg/t 左右。在“十三五”的時間段內(nèi)，受到地條鋼相關(guān)法規(guī)政策的影響，我國不僅粗鋼產(chǎn)量開始回升，廢鋼比出現(xiàn)顯著提高的現(xiàn)象，而且噸鋼鐵合金消費量明顯降低，在2018年已達到36.6/kg/t 左右。

1.1.3 進口品種

在2011年左右，我國鐵合金凈出口量不斷增長，并在2016年時，從111.9 萬t 增長到365.7 萬t，每年的增長程度約處在26.7%左右。在2017年至2018年的范圍內(nèi)，我國鐵合金進出口量開始持續(xù)降低。在2018年，我國的鐵合金進口量是356.3 萬t，相較于2017年，明顯減少14 萬t左右，降低幅度約處在3.4%；鐵合金的出口量是85.9 萬t，相較于2017年顯著增長49.8 萬t 左右，增長程度約處在138%；鐵合金的凈進口量是270 萬t 左右，相較于2017年明顯降低86 萬t 左右，降低程度約在24%。通過對2018年鐵合金進出口品種進行深入分析，可發(fā)現(xiàn)鉻鐵在總進口量中占據(jù)的比例處在68%左右，鎳鐵在總進口量中占據(jù)的比例處在27%左右，而主要的出口品種是硅鐵，在總出口量中占據(jù)的比例不小于70%（如表2 所示）。

1.2 存在的問題

1.2.1 裝備水平

在淘汰落后產(chǎn)能政策持續(xù)推進及得到有效落實的背景下，我國已淘汰大量鐵合金產(chǎn)能。在2010年至2018年的范圍內(nèi)，累計淘汰的鐵合金產(chǎn)能約處在1，200 萬t 左右。當(dāng)前，我國已開展對鐵合金企業(yè)的準入公告動態(tài)化監(jiān)管工作，并已對8 批鐵合金企業(yè)名單進行公布，取消準入或限期整改300 余家企業(yè)，而此類企業(yè)均存在落后產(chǎn)能、嚴重破壞生態(tài)環(huán)境、危害工作人員身心健康及未對部分品種進行規(guī)范化管理的不良現(xiàn)象。通過對我國鐵合金行業(yè)規(guī)范條件要求進行深入分析，可發(fā)現(xiàn)該標(biāo)準要求新建設(shè)的礦熱爐不能小于25MVA，處在中西部區(qū)域的貧困縣不能小于12.5MVA。在此基礎(chǔ)上，12.5MVA 及以上的礦熱爐逐漸在鐵合金產(chǎn)能中取得重要地位。

1.2.2 對外依存度較高

在鎳鐵生產(chǎn)作業(yè)中，我國對紅土鎳礦進行利用時，多會通過進口的形式，以此滿足自身對紅土鎳礦具有的各項需求。通過實際調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，我國江蘇德龍、金川集團及青山集團等企業(yè)，已在印尼對鎳鐵冶煉基地進行投資建設(shè)或通過對合資及投資等方式進行利用，以此獲取相應(yīng)的權(quán)益礦，充分體現(xiàn)其成本優(yōu)勢。此外，我國鉻鐵與優(yōu)質(zhì)錳礦對進口形式的依賴性較強。在2018年左右，我國鉻鐵與錳鐵的對外依存度分別是99%與50%。在這其中，進口錳礦是2764 萬t 左右，相較于2017年，約增長638 萬t，增長幅度處在30%左右。進口形式的鉻礦是1，429 萬t 左右，相較于2017年約增長44 萬t，增長幅度處在3.2%左右。從實際角度出發(fā)，可發(fā)現(xiàn)中鋼集團及青山集團等企業(yè)已相繼在津巴布韋開展鉻鐵生產(chǎn)作業(yè)及鉻鐵礦開采工程，該點對提高我國鐵合金礦產(chǎn)資源掌控水平具有積極的促進意義。

1.2.3 環(huán)保壓力

在我國鐵合金冶煉裝備及工藝技術(shù)水平不斷提高的背景下，企業(yè)對硅鐵及錳鐵等多種典型品種的冶煉電耗程度正在持續(xù)降低，且礦熱爐余能余熱循環(huán)利用普及率也在持續(xù)增加，已成功取得良好的節(jié)能降本效果。但當(dāng)前我國僅有部分企業(yè)成功實現(xiàn)原料干燥、預(yù)熱、球團預(yù)還原處理等精料入爐，而多數(shù)企業(yè)未能實現(xiàn)對精煉鉻鐵及精煉錳鐵全熱裝熱兌工藝及轉(zhuǎn)爐冶煉工藝進行全面普及，且未對工藝節(jié)能方面進行深入挖掘。

2 鐵合金行業(yè)固廢利用現(xiàn)狀

2.1 錳系鐵合金

針對錳鐵渣而言，其是一種由鈣、硅、鋁氧化物等多種化學(xué)成分組成的冶金渣。其具有較高的活性，且礦物組成與礦渣具有一定的相似性。錳鐵渣的處理方式可根據(jù)不同性質(zhì)劃分為兩種類型，具體內(nèi)容如下：①在完成錳鐵渣的硅及錳組元回收作業(yè)后，工作人員可根據(jù)實際需求，將尾渣應(yīng)用在空心砌塊及水泥等材料的生產(chǎn)作業(yè)中或?qū)⑵鋺?yīng)用到陶瓷、玻璃及化工等制品的生產(chǎn)作業(yè)中，進而實現(xiàn)對廢物進行循環(huán)利用；②可選擇將錳鐵渣作為含錳原料進行使用，并將其應(yīng)用到鐵合金與煉鋼的生產(chǎn)作業(yè)中[2]。通過實際調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，我國對錳渣的顯熱高效利用已成功取得良好應(yīng)用效果，例如在四川峨眉，某企業(yè)即對相應(yīng)的液態(tài)富渣顯熱進行利用，以此實現(xiàn)在線熔兌錳礦，并將其應(yīng)用在錳硅合金的生產(chǎn)作業(yè)中。

2.2 硅系鐵合金

通過對硅鐵渣與硅鉻合金渣進行深入分析，可發(fā)現(xiàn)其金屬與碳化硅的占比率約為30%，能夠根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)實際需求應(yīng)用在錳硅合金與高碳鉻鐵的冶煉作業(yè)中，進而提高冶煉電耗與焦炭消耗程度的控制水平，并為元素回收率提供保障。從整體的角度出發(fā)，可發(fā)現(xiàn)在錳硅合金冶煉作業(yè)中，每對1 噸硅鐵渣進行利用，即可實現(xiàn)降低500kWh 的電能消耗，且錳回收率將顯著提高，提高程度處在10%左右。硅鐵渣能夠?qū)Σ糠止梃F進行有效替代，且能夠被應(yīng)用在鑄鐵生產(chǎn)與鋼液預(yù)脫氧等領(lǐng)域中。此外，企業(yè)可根據(jù)自身需求對硅鐵渣采取加工措施，促使其轉(zhuǎn)變?yōu)榉蹱钗铮⒃摲蹱钗镒鳛楹铣刹牧希怨┖罄m(xù)使用。

2.3 鉻系鐵合金

針對除塵灰與鉻鐵渣等重金屬廢物而言，其具有較強的危險性，若企業(yè)未結(jié)合規(guī)范要求對其進行科學(xué)處理，不僅將導(dǎo)致資源浪費現(xiàn)象發(fā)生，而且還將對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴重影響，致使環(huán)境發(fā)展水平明顯降低。通過調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前在含鉻固體廢棄物處理作業(yè)中，應(yīng)用率相對較高的方法主要包括以下幾種：①無害化處理。該種方法可根據(jù)不同性質(zhì)劃分為兩種類型，分別是濕法還原與火法還原，其能夠促使上述廢物實現(xiàn)無害化；②固化穩(wěn)定化處理。該種處理方法的處理途徑包括兩種。其一，對廢物中的有害成分采取相應(yīng)措施，提高其穩(wěn)定性，并確保有害成分能夠持續(xù)處在固體物質(zhì)的晶格內(nèi)部。其二，對物理摻雜的方法進行利用，促使有害物質(zhì)進入到相應(yīng)的基體內(nèi)部，并提高其穩(wěn)定性，降低浸出的概率。當(dāng)前應(yīng)用率相對較高的固化劑主要有石灰、水泥及玻璃等；③資源化利用[3]。該種處理方法能夠在建材制作及水泥生產(chǎn)作業(yè)中，對含鉻固體廢棄物進行利用，并對金屬組元進行回收。

在國內(nèi)外鉻鐵渣處理中，應(yīng)用率相對較高的技術(shù)手段主要包括三種類型，具體內(nèi)容如下：①由于冶煉渣中的基質(zhì)相與金屬相在粒度及密度等方面具有較大差別，故而可選擇對重選選礦方法進行利用，以此達到回收金屬或鉻精礦的目的；②考慮到鉻鐵合金與殘余鉻礦在磁性方面存在差別，故而可選擇對磁選選礦法進行利用，以此對金屬或鉻精礦進行回收；③對循環(huán)回收法進行利用，以此將鉻鐵渣作為工藝原料，并應(yīng)用在耐火材料、微晶玻璃及冶金輔料等生產(chǎn)作業(yè)中。此外，對鉻鐵合金細煙塵進行處理時，不宜采取直接回收法，工作人員可選擇對濕法冶金工藝進行利用，以此回收鋅或通過固化穩(wěn)定工藝對黏土磚與水泥進行生產(chǎn)。

2.4 鎳系鐵合金

我國對鎳鐵進行生產(chǎn)時，多會將紅土鎳礦作為原材料。針對噸鎳鐵而言，其產(chǎn)生的渣量相對較大，而鎳鐵渣屬于一般固體廢物，能夠在一定程度上對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。目前工作人員對鎳鐵渣進行處理時，不僅將提取其鐵、銅、貴金屬等多類組元，而且還將根據(jù)實際需求將鎳鐵渣應(yīng)用在建材生產(chǎn)、工程回填及無機纖維等領(lǐng)域中，進而實現(xiàn)對鎳鐵渣進行循環(huán)利用。鎳鐵渣的具體利用方向如下：①作為工程回填及筑路等方面的材料進行使用。從現(xiàn)實角度出發(fā)，可發(fā)現(xiàn)鎳鐵渣的抗壓強度相對較高，具有良好的抗化學(xué)侵蝕性能，且比重相對較大。在對鎳鐵渣采取選鐵及破碎等措施的情況下，生產(chǎn)人員將獲取不同粒度的鎳鐵渣顆粒。其中，粒度相對較大的鎳鐵渣能夠作為路基材料與回填材料進行使用，并被應(yīng)用在工程建設(shè)中，而粒度相對較小的鎳鐵渣能夠與膠凝劑進行混勻，并應(yīng)用在壓塊制磚中；②作為水泥或混凝土摻合料進行使用。由于鎳鐵渣具有良好的水硬性，故而通過對其進行研磨后，鎳鐵渣可作為混凝土或水泥摻合料進行使用；③無機纖維制備。通過高溫熔融的鎳鐵渣，可被應(yīng)用在超細無機纖維或超細纖維紙漿的生產(chǎn)作業(yè)中[4]。當(dāng)前，該種利用形式在鎳鐵渣整體應(yīng)用中具有較高的占比率；④微晶玻璃制備。針對微晶玻璃而言，其屬于多晶固體材料，含有大量的玻璃相與微晶相，性能呈現(xiàn)多樣化，且已被廣泛應(yīng)用在多個領(lǐng)域。在利用鎳鐵渣的過程中，可選擇通過該種廢棄物制備微晶玻璃，以此實現(xiàn)對熔渣余熱資源進行科學(xué)利用，全面提高能源節(jié)省效果。

3 鐵合金行業(yè)未來發(fā)展方向

為促進鐵合金行業(yè)固廢資源化利用技術(shù)發(fā)展，有效緩解該行業(yè)具有的環(huán)保壓力，本文特此針對鐵合金行業(yè)未來發(fā)展提出以下幾條建議。

3.1 改善存量產(chǎn)能

通過對我國相關(guān)法規(guī)政策進行深入分析，充分借鑒鋼鐵行業(yè)相關(guān)經(jīng)驗，可發(fā)現(xiàn)我國鐵合金行業(yè)在未來發(fā)展中必將朝工藝裝備智能化及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)精品化等方向發(fā)展。因此我國必須積極對存量產(chǎn)能進行優(yōu)化，創(chuàng)設(shè)國際化鐵合金集團。在未來發(fā)展中，應(yīng)適當(dāng)參考以下措施：①應(yīng)鼓勵企業(yè)對內(nèi)挖潛。首先，應(yīng)不斷對營銷模式采取優(yōu)化措施，全面提高服務(wù)增值及快速響應(yīng)效果，滿足客戶具有的各項需求。其次，應(yīng)對有害物質(zhì)元素及不同氣體含量進行深入分析，并對其采取有效的控制措施，確保其符合相關(guān)標(biāo)準。應(yīng)對不同產(chǎn)品的高附加值品種比例給予重視，并盡可能提高其實際數(shù)值。最后，應(yīng)加強對低壓補償、爐渣貧化、精料入爐及智能化裝備等多項技術(shù)手段的宣傳推廣力度，進而為鐵合金行業(yè)實現(xiàn)智能化發(fā)展奠定基礎(chǔ)；②促進鐵合金產(chǎn)業(yè)聯(lián)合重組。應(yīng)鼓勵各方面符合要求的鐵合金企業(yè)在市場資源及資產(chǎn)等方面的基礎(chǔ)上，實施跨行業(yè)與跨地區(qū)的兼并重組，進而為鐵合金產(chǎn)業(yè)的大型化與集中化發(fā)展提供保障。應(yīng)要求鐵合金企業(yè)與上下游產(chǎn)業(yè)進行充分交流，以此掌握國際市場話語權(quán)，提高行業(yè)的盈利能力。此外，鐵合金企業(yè)應(yīng)與市政部門建立良好的合作關(guān)系，主動承擔(dān)相應(yīng)的社會責(zé)任，以此推動產(chǎn)城融合發(fā)展。

3.2 突出強調(diào)戰(zhàn)略引領(lǐng)

戰(zhàn)略引領(lǐng)是鐵合金行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，因此在未來發(fā)展中，應(yīng)將鐵合金重點區(qū)域與典型企業(yè)作為重要切入點，并從企業(yè)與政府的角度出發(fā)，全面推動鐵合金固廢利用規(guī)劃工作，以此促進固廢資源化利用技術(shù)發(fā)展[5]。該點主要包括以下幾項內(nèi)容：①地方政府應(yīng)對固廢專項規(guī)劃工作給予重視，并全面推動該項工作。在未來發(fā)展中，應(yīng)對鐵合金產(chǎn)業(yè)或區(qū)域固廢利用進行專項規(guī)劃，全面提高指導(dǎo)與約束功能，構(gòu)建具備科學(xué)性的政策協(xié)調(diào)機制，充分體現(xiàn)規(guī)劃具備的戰(zhàn)略導(dǎo)向功能，進而為重大工程項目的布置、公共資源的配置、社會資本投向的引導(dǎo)等方面奠定基礎(chǔ)；②固廢專項診斷。鐵合金企業(yè)應(yīng)積極開展固廢專項診斷工作，嚴格依照規(guī)范要求，對一般工業(yè)固廢與具備危險性的廢棄物進行梳理，明確導(dǎo)致其形成的原因及當(dāng)前的治理狀況，并不斷對相應(yīng)的固廢源頭減量化措施進行研究，提高對固廢形成過程的控制水平，實現(xiàn)末端資源化與無害化處理。

3.3 重視技術(shù)支撐

從現(xiàn)實角度出發(fā)，可發(fā)現(xiàn)我國鐵合金行業(yè)固廢資源的主要利用方向是建材行業(yè)，其固廢產(chǎn)品附加值相對較低，且在技術(shù)水平方面無法滿足實際需求。因此必須正確認識到固廢利用技術(shù)的重要性，并將行業(yè)技術(shù)手段的差異化與規(guī)模化作為重要發(fā)展方向。該點主要包括以下幾項內(nèi)容：①在未來發(fā)展中，應(yīng)提高鐵合金熱態(tài)循環(huán)利用的優(yōu)先等級，深入挖掘液態(tài)熔渣顯熱的核心價值，以此進行高溫改性，進而實現(xiàn)對新型材料進行生產(chǎn)，全面提高附加值[6]。應(yīng)對固化鐵合金渣中存在的有害成分進行綜合考量，確保其不會滲漏到外部環(huán)境中，以此防止對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響。例如可選擇對熔融態(tài)礦熱爐生產(chǎn)礦渣棉技術(shù)進行利用，進而為生態(tài)環(huán)境提供保障；②應(yīng)全面加強對大利用量及高附加值鐵合金固廢利用技術(shù)的研究力度，科學(xué)建立相應(yīng)的標(biāo)準化體系，以此為鐵合金的固廢利用率及附加值提供保障，促使鐵合金固廢朝產(chǎn)業(yè)化及特色化的方向發(fā)展。

4 結(jié)束語

綜上所述，為減少鐵合金行業(yè)對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的不良影響，促使其實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，科學(xué)利用固廢資源，滿足其他領(lǐng)域具有的發(fā)展需求，必須對固廢資源化利用技術(shù)形成正確認知，并對該項技術(shù)進行深入研究，不斷對其進行優(yōu)化，促使該項技術(shù)實現(xiàn)規(guī)模化與高值化，提高其生態(tài)環(huán)保效果，進而實現(xiàn)對固廢資源進行循環(huán)利用。基于此，鐵合金行業(yè)將實現(xiàn)健康發(fā)展。