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钢铁工业大宗固体废物综合利用综述

北极星固废网  来源:钢铁环保节能信息平台  作者:张临峰等  2019/2/11 17:39:32  我要投稿  

北极星固废网讯:1钢铁工业大宗固体废物基本情况

钢铁工业是典型的能源、资源密集型工业。在钢铁生产中,每生产1吨粗钢约消耗0.7~0.8吨煤炭、1.5~1.65吨铁矿石,以及大量的石灰石等其他原料,同时排放大量的废渣、废水和废气。根据产生界面的不同,固体废物主要有高炉渣、钢渣、含铁尘泥、环境尘泥、废旧耐材、自备电厂粉煤灰和脱硫石膏等。据初步测算,每年钢铁工业固体废物产生量约占全国工业固体废物产生量的18%。

“十二五”期间,伴随着生铁、粗钢产量的增长,高炉渣、钢渣等大宗固体废物也呈现增长态势。据测算,全国高炉渣由2010年2.12亿吨增长至2.51亿吨,年均增长3.4%;钢渣由2010年0.89亿吨增长至1.04亿吨,年均增长3.2%。自2013年以来,受国家经济转型发展和增速放缓影响,我国粗钢产量和表观消费量进入峰值区的特征明显,“十三五”我国钢材消费强度和消费总量将呈双下降走势,固体废物产生量将步入峰值弧顶下行期,呈波动缓降趋势。

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2 钢铁工业主要大宗固体废物综合利用进展

钢铁工业固体废物呈现一些特点:一是产生量大;二是由于钢铁生产环境界面复杂,固体废物种类多、成分复杂。如不同工序产生的含铁尘泥成分不同,冶炼不锈钢与普钢的钢渣成分不同等;三是钢铁生产企业多、集中度不高(具有粗钢冶炼能力企业500多家),单个企业对一些量小的固体废物种类难以规模经济利用。四是蕴含有价元素,有毒有害废物少,易于收集、运输、加工和处理,可作为原材料资源再利用。

近年来,钢铁企业的观念在逐渐发生变化,加大废渣处理投资,将过去直接抛弃或简单利用的固体废物“变废为宝”,绝大多数固体废物得到了综合利用,尤其以冶金渣、含铁尘泥为代表的固体废弃物资源化利用水平不断提升。

2.1 钢铁渣综合利用进展

2.1.1 高炉渣综合利用现状

2008年前,高炉渣主要用于筑路骨料、建筑用砂石料、砌块、免烧砖等附加值较低领域。随着高炉渣处理技术、立磨技术及矿渣粉应用技术的完善,“十一五”期间矿渣微粉生产线在钢铁企业快速推广应用,矿渣以微粉(比表面积大于420m2/kg)形式等量替代水泥掺到高标号混凝土,以改善性能、降低成本。据调研,2010年国内钢铁企业共建有100条大型矿渣粉生产线,矿渣粉产能5560万吨/年,消耗了国内约30%水淬渣。但仍有一部分钢铁企业将水淬渣直接出售给水泥企业或预拌混凝土企业与熟料、石膏等共同粉磨,由于水淬渣易磨性较熟料差,难以磨细至理想的细度,致使水淬渣的活性不能充分发挥,限制了水淬渣在水泥中的掺量。“十二五”以来,国家严控新增粗钢产能形势下,钢铁企业积极推动多元产业的发展,加大废渣综合利用板块的投资,立磨矿渣粉生产线建设发展迅速,有力的推进固体废物的综合利用。截止2015年,钢铁企业投运245条矿渣粉生产线,矿渣粉产能约1.5亿吨,非钢铁企业投运180余条,产能8300万吨以上。生产的矿渣粉产品广泛应用于世博会场馆、国家体育馆、京沪高铁、宁杭城际铁路、广深港沿江高速公路等国家重点工程中。

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2.1.2钢渣的综合利用进展

过去,钢渣经简单破碎磁选回收废钢后,由于尾渣体积安定性不良、钢渣粉早期活性低、易磨性不佳等原因影响了其在水泥、混凝土中使用,主要用于工程回填或直接堆存、抛弃。“十二五”以来,随着钢渣处理、破碎磁选技术的推广应用,以及钢渣应用技术的突破,为钢渣的深度综合利用奠定了基础。通过推广应用钢渣热焖、滚筒渣等处理工艺,实现渣铁分离、游离氧化钙的消解,解决钢渣不安定性(易膨胀性)问题,有利于钢渣下一步的破碎磁选、尾渣的深度利用。据不完全统计,钢铁企业自建的钢渣高效处理及破碎磁选处理能力达5100万吨以上;处理后的钢渣采用“破碎—筛分—磁选—磁选后废钢回收”处理,废钢的回收率可达到85%以上。

一些先进企业通过磨细激发钢渣尾渣的活性,代替水泥用于混凝土建筑工程,可降低混凝土水化热而产生的裂缝,提高混凝土的后期强度以及耐磨性、抗冻性、耐腐蚀性能。为进一步延伸循环经济产业链,联合建材行业相继开发了低热钢渣水泥、钢渣道路水泥、钢渣砌筑水泥等水泥品种。鞍钢、武钢、唐山新宝泰等企业相继建成60余条钢渣粉生产线,年处理利用钢渣尾渣约2400万吨;宝钢、宣钢、武钢、西宁特钢、陕西龙钢等企业建立路基材料、透水砖、花砖、彩色地砖等生产线30余条,年处理利用钢渣尾渣约600万吨。综合来看,具备40%以上钢渣深度利用能力。

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2.1.3钢铁渣综合利用新进展

研究开展冶金渣余热回收与综合利用系统集成。“十二五”期间,宝钢2万吨/年、太钢8万吨/年的热态高炉熔渣在线制棉生产线相继投产试运行,实现高炉渣余热回收与综合利用的集成。通过该技术代替常规矿棉生产的冲天炉工艺,吨棉能耗不到原工艺30%,节能350Kgce/t的同时源头大幅削减少SO2、颗粒物。国际上日本JFE的3家企业4条生产线采用该技术,产量占日本矿棉总产量40%。需要注意的是,我国的每年矿棉需求量较小(2015年我国矿渣棉制品产量约70万吨),生产企业以中小型企业为主,产品主要以满足低端市场为主,市场竞争激烈。发展高质量的优质矿渣棉是新进企业最佳的切入点,如用于外墙保温、船用、屋面板、彩钢夹芯板等中高端市场,尤其是随着城镇化进程的加快、国家对建筑节能和建筑防火问题的重视,具备防火吸音功能的低成本无机矿物纤维棉越来越受到重视,市场前景良好。

探索冶金渣在农业、林业领域的应用。根据冶金渣含有锰、硅、铁、钙、磷等大量对农作物有益的营养元素的特点,宝钢等企业分别研发出了包裹型缓释肥、土壤调理剂、复合肥等多种新型冶金渣肥料,已在农业、林业领域的小规模应用,现已具备2000吨/年生产能力。太钢建设钢渣肥料生产线利用干燥后的细尾渣作为基础料,加入液态粘合剂和微量营养素,造球烘干成土壤调理剂、草坪肥、复合肥。酒钢开展了大棚蔬菜、大田玉米等种植实验,施用高炉水渣和尾矿及其配方的多元素配方肥料、钙硅肥配方肥料,效果良好。

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