鋼鐵粉塵如何有效回收利用?
目前,我國鋼鐵煙粉塵產(chǎn)生量巨大,而鋼鐵企業(yè)在進行煙粉塵處理過程中還面臨諸多現(xiàn)實難題。如何客觀認識我國鋼鐵煙粉塵處理現(xiàn)狀,目前鋼鐵煙粉塵處理技術水平已達到什么程度,需要采取哪些措施才能真正將鋼鐵煙粉塵“變廢為寶”?記者就此采訪了中國金屬學會煉鐵分會理事長、北京科技大學原校長楊天鈞教授。
記者:我國鋼鐵煙粉塵產(chǎn)生量如何?處理處置情況如何?
楊天鈞:鋼鐵廠粉塵是整個鋼鐵行業(yè)的副產(chǎn)品,其數(shù)量甚至可以達粗鋼產(chǎn)量的10%左右。我國2013年粗鋼產(chǎn)量達到7.79億噸,粉塵產(chǎn)生量十分巨大。
粉塵中含有大量鐵、碳等有價元素,可以部分代替含鐵原料,降低生產(chǎn)成本;但粉塵中還含有鋅、鉛、鉀、鈉、銦等元素,這些元素有些是影響高爐冶煉的有害元素,不能直接進入高爐,國內(nèi)許多鋼鐵企業(yè)將其進行堆積處理,造成了嚴重的環(huán)境污染。如果高效回收利用粉塵中的有價元素,“變廢為寶”,具有非常重要的意義。
鋼鐵廠粉塵主要來自于煉鐵工序、煉鋼工序和選礦工序,具體包括燒結塵泥、球團塵泥、高爐塵泥、轉爐污泥、電爐除塵灰、轉爐除塵灰、軋鋼污泥、軋鋼氧化鐵鱗、出鐵場集塵、鋼管石墨污泥和含油鐵屑等。目前,低鋅塵泥可直接作為燒結配料使用,而鋅含量高的塵泥需進行脫鋅處理后才能返回鋼鐵生產(chǎn)流程。
記者:目前鋼鐵煙粉塵處理工藝有哪些?技術水平已達到什么程度?
楊天鈞:目前,鋼鐵廠粉塵的處理工藝主要有轉底爐工藝,回轉窯工藝,OXYCUP豎爐工藝、DK工藝和濕法工藝等,但因各工藝自身還存在些許約束和不足,尚未能實現(xiàn)廣泛的推廣和應用。
云南紅河鋅聯(lián)公司的“鋼鐵煙塵火法富集—濕法分離多段集成耦合處理技術”,是幾種粉塵處理工藝的優(yōu)化整合。目前看來,可以高效回收利用粉塵中的有價元素,前景廣闊,并取得了良好的社會效益與經(jīng)濟效益。
記者:實現(xiàn)鋼鐵粉塵回收利用的關鍵何在?
楊天鈞:鋼鐵企業(yè)產(chǎn)生的塵泥具有種類多、數(shù)量大、成分復雜及波動大等特點,各工序產(chǎn)生粉塵在化學組成、礦物組成、粒度分布和微觀組織結構上都有明顯的區(qū)別,其資源化利用的核心在于結合粉塵自身特性,充分回收利用粉塵中的鐵、碳等有價元素。
因此,需要對鋼鐵廠各類粉塵的特性進行深入的基礎研究,進而提出適合的工藝方法,這是實現(xiàn)鋼鐵廠粉塵回收利用的關鍵所在。
記者:鋼鐵粉塵綜合利用需要注意哪些問題,可以采用哪些措施?
楊天鈞:目前,我國許多鋼鐵企業(yè)仍采用粗放式的處理手段,直接將粉塵配入燒結工序或球團工序中,這造成燒結礦、球團礦質(zhì)量下降,有害元素在燒結/球團-高爐流程中大量循環(huán)富集,影響高爐順行,這是以犧牲高爐壽命為代價處理粉塵的初級手段。
事實上,當前,有害元素富集對高爐焦炭質(zhì)量破壞及惡化高爐順行等現(xiàn)象越來越嚴重,而鋼鐵企業(yè)自身建設粉塵處理裝置需要大量投資和土地資源。因此,現(xiàn)在政府和鋼鐵企業(yè)需要轉變觀念,集成區(qū)域和技術優(yōu)勢,統(tǒng)一處理粉塵,以降低成本、節(jié)能減排。
在鋼鐵企業(yè)集中的區(qū)域,應鼓勵各鋼鐵廠將粉塵集中到專業(yè)的環(huán)保公司處理,確保所有煙塵能夠得到良好的環(huán)保處理與清潔化利用,避免流入社會,從而有效加強大氣治理和重金屬治理;同時,也有效節(jié)約土地資源。
日前,國家發(fā)展改革委、財政部和環(huán)境保護部聯(lián)合印發(fā)《關于調(diào)整排污費征收標準等有關問題的通知》,提高了排污費的征收標準,提倡“誰污染、誰付費”的環(huán)境管理模式。先進的煙塵治理技術方案如果可以更廣范圍地應用于鋼鐵企業(yè),將有助于有效減少污染物排放,同時這一治理模式可以降低企業(yè)投資成本,達到治理污染、回收資源的效果。
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處理處置高爐煙塵的常用方法
一、在廠內(nèi)循環(huán)返燒結使用
直接返燒結回到高爐以利用其中的鐵和碳,是目前各鋼鐵廠最常見的處理方式。但反復循環(huán)燒結后,鋼鐵煙塵中的鉛、鋅濃度越來越高,將逐漸引起高爐爐瘤、爐結,高爐利用系數(shù)降低,焦比升高,影響高爐的順利運行及爐壽。因此,循環(huán)到一定程度后,必須對煙塵中的鉛、鋅進行外排。
二、直接外排堆存
這不僅占用大量土地,而且煙塵造成大量的揚塵,并會對大氣、土壤和地下水形成污染。近年來,我國環(huán)渤海、長三角周邊的霧霾,與鋼鐵煙塵的巨量排放、流入社會有直接關系。
有關數(shù)據(jù)顯示,2010年全國粗鋼產(chǎn)量6.27億噸,鋼鐵企業(yè)所排放的二氧化硫、氮氧化物、煙塵和粉塵的量分別占同期工業(yè)排放量的9.5%、6.3%、9.3%和20.7%。堆積過程中產(chǎn)生的大量揚塵,是PM2.5、PM10的重要來源,造成了嚴重的環(huán)境污染。此外,鋼鐵煙塵中的鋅、鐵、碳等資源沒有得到利用,造成巨大資源浪費。
三、直接用作建材
將鋼鐵煙塵送水泥廠或磚廠做配料使用,雖然這樣可利用部分鐵和碳,但利用價值很低、增值空間小,且鉛等重金屬污染物不能去除,會一并進入建材中。這同樣會導致環(huán)境的污染,并沒有充分利用其中的鋅等資源。
四、嘗試提取其中的鐵、碳和其他有價元素
歷年來,各鋼鐵企業(yè)已嘗試過選礦法脫鋅返鐵、濕法萃取等多種方法,但鋼鐵煙塵中的鐵和鋅結合緊密,通過選礦等物理方法并不能實現(xiàn)有效的鋅鐵分離,效果較差,且其他雜質(zhì)含量很高。因此,綜合回收利用的效果不好,經(jīng)濟效益差,環(huán)保難以達標。
五、企業(yè)將鋼鐵煙塵燒制成為次氧化鋅粉后出售
但鋼鐵煙塵燒制而得到的次氧化鋅粉的氯等有害雜質(zhì)含量非常高,通常不能直接用于后續(xù)濕法煉鋅,往往只能用于生產(chǎn)硫酸鋅等粗級產(chǎn)品,增值空間小,效益差。
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