萊鋼固體廢棄物綜合利用現(xiàn)狀與對(duì)策
摘要：介紹了萊鋼固體廢棄物的綜合利用現(xiàn)狀，針對(duì)存在的利用途徑不合理、鋼渣深加工能力不足、廢棄耐火材料未實(shí)現(xiàn)資源化等問(wèn)題，探討了萊鋼固體廢棄物資源進(jìn)一步綜合利用的對(duì)策，如建立多個(gè)具有一定規(guī)模的循環(huán)型、生態(tài)型綜合利用基地，完善循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)進(jìn)步和廢舊油的回收利用等。
1 前言
目前，全球性資源短缺已嚴(yán)重制約著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)廢棄物進(jìn)行資源化再生，實(shí)現(xiàn)廢棄物的循環(huán)利用日益受到人們的關(guān)注和重視。鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，要產(chǎn)生一定數(shù)量的固體廢棄物。根據(jù)生產(chǎn)流程的不同，每生產(chǎn)1 t 鋼，就要產(chǎn)生大約300～500 kg 的固體廢棄物，其中，高爐渣約占鋼產(chǎn)量的30%、轉(zhuǎn)爐渣約占12%～15%、塵泥約4%、氧化鐵皮約1.5%。在落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的今天，各冶金企業(yè)都在加大固體廢棄物資源化的進(jìn)程，積極探索固體廢棄物資源化的途徑和方法。
2 萊鋼固體廢棄物綜合利用現(xiàn)狀
2.1 萊鋼固體廢棄物產(chǎn)生處置情況
萊鋼目前具有年產(chǎn)1 000 萬(wàn)t 鋼的能力。“十五”以來(lái)，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和發(fā)展，廢棄物的排放品種和數(shù)量也相應(yīng)增多，近年來(lái)已達(dá)到500萬(wàn)t/a。按照冶金工業(yè)廢棄物特點(diǎn)，萊鋼固體廢棄物分含鐵類和非含鐵類。含鐵類固體廢棄物主要有鋼渣、含鐵除塵灰（泥）、氧化鐵皮、脫硫渣等，非含鐵固體廢棄物主要有高爐礦渣（水渣）、高爐干渣、焦油渣和酸焦油、焦?fàn)t除塵灰、廢棄耐火材料、焦?fàn)t煤氣脫硫硫磺、工業(yè)垃圾（含建筑垃圾）等。多年來(lái)，萊鋼在廢棄物綜合治理方面走著一條以廢養(yǎng)廢、自我完善、良性循環(huán)的可持續(xù)發(fā)展道路，按照循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念，以“減量化、再利用、再循環(huán)”的原則探索著一
種“資源—產(chǎn)品—再生資源—再生產(chǎn)品”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007 年萊鋼固體廢棄物產(chǎn)生量為480 萬(wàn)t（不含廢舊耐材、工業(yè)垃圾、脫硫石膏等），其中水渣275萬(wàn)t、轉(zhuǎn)爐鋼渣105萬(wàn)t、電爐鋼渣11萬(wàn)t、除塵灰72 萬(wàn)t，綜合利用率達(dá)到98.3%；高爐渣、除塵灰（泥）綜合利用率達(dá)到100%。含鐵固體廢棄物資源萊鋼內(nèi)部閉路利用率達(dá)到52.6%。
2.2 萊鋼固體廢棄物綜合利用現(xiàn)狀
2.2.1 鋼渣的綜合利用
鋼渣是煉鋼過(guò)程中排出的廢渣，萊鋼主要有轉(zhuǎn)爐渣和電爐渣。鋼渣綜合利用包括鋼渣處理和鋼渣利用兩個(gè)環(huán)節(jié)，其中鋼渣處理技術(shù)主要有冷棄法、悶罐法、風(fēng)淬粒化法、水淬法、滾筒法、熱潑法等。鋼渣的利用方式可分為無(wú)害化處理和綜合利用。國(guó)內(nèi)外鋼渣的主要用途一是用作冶金原料，主要用作燒結(jié)溶劑、高爐或化鐵爐溶劑和回收廢鋼鐵；二是用于建筑材料，用來(lái)生產(chǎn)水泥、水泥摻和料、鋼渣磚等；三是應(yīng)用于環(huán)境工程、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等。
根據(jù)轉(zhuǎn)爐鋼渣、噴濺渣、脫硫渣等成分和性能的不同，萊鋼在鋼渣處理階段采取熱潑、機(jī)械破碎磁選和濕式球磨工藝進(jìn)行處理。熱潑處理工藝就是在鋼渣進(jìn)入破碎磁選處理生產(chǎn)線之前，先對(duì)熱渣進(jìn)行粉化，然后進(jìn)入破碎磁選處理生產(chǎn)線，經(jīng)過(guò)2 破5 選處理工藝，得到30～300 mm 的渣鋼和＜30 mm用于球磨磁選生產(chǎn)線的球磨料以及尾渣。其中渣鋼約占鋼渣量的1.5%，球磨料約占13%，尾渣約占85.5%。渣鋼產(chǎn)品需再采用干涮筒自磨工藝，剔除鋼渣，產(chǎn)生的大塊粒鋼返煉鋼廠、特鋼廠循環(huán)利用；球磨料產(chǎn)品需再采用濕法球磨工藝進(jìn)入濕法球磨磁選生產(chǎn)線進(jìn)行水洗球磨加工，產(chǎn)生的粒鋼和鋼精粉返鋼廠循環(huán)利用，球磨生產(chǎn)線產(chǎn)生的尾渣（含鐵素3%以下）產(chǎn)品，可直接銷往水泥廠；磁選生產(chǎn)線產(chǎn)生的尾渣（含鐵素18%以下）目前部分銷售水泥廠。以后隨工藝的改造，生產(chǎn)出來(lái)的含鐵素較低的尾渣產(chǎn)品產(chǎn)量將增加，可擴(kuò)大水泥廠用量和用于建材生產(chǎn)或生產(chǎn)鋼渣微粉。
2.2.2 高爐水渣的綜合利用
高爐水渣是冶煉生鐵時(shí)產(chǎn)生的廢渣，也是冶金行業(yè)產(chǎn)生數(shù)量最多的一種廢渣，主要用于水泥混合材料、混凝土摻和料、砌塊、道路、地基加固材料，還可用于生產(chǎn)硅肥、微晶玻璃、提取Ti 等有價(jià)組分。
萊鋼主要利用水淬和圖拉法工藝處理高爐渣，形成水渣產(chǎn)品，長(zhǎng)期用于水泥生產(chǎn)。近年來(lái)，水渣又是生產(chǎn)微粉的主要原料。2007年，萊鋼2×100萬(wàn)t礦渣微粉生產(chǎn)線投產(chǎn)，加上先前投產(chǎn)的30 萬(wàn)t 微粉生產(chǎn)線，高爐水渣基本全部利用生產(chǎn)微粉，只有極少部分水渣產(chǎn)品外銷。
2.2.3 除塵灰（泥）的綜合利用
含鐵塵（泥）是品種最多、成分最復(fù)雜的一類廢棄物，主要產(chǎn)生于燒結(jié)、煉鐵、煉鋼和軋鋼等工藝，其產(chǎn)生量隨原料條件、工藝流程、設(shè)備配置、管理水平的差異而不同。在傳統(tǒng)的高爐－轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝中，一般為鋼產(chǎn)量的8%～12%。含鐵塵泥在國(guó)內(nèi)的用途一般是返回?zé)Y(jié)或煉鐵，有的可用作轉(zhuǎn)爐煉鋼的冷卻劑。萊鋼生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的除塵灰（泥）包括焦化、燒結(jié)、高爐、轉(zhuǎn)爐、電爐除塵灰和脫硫石膏等。
1）焦化除塵灰。煤塵或焦塵主要產(chǎn)生于煉焦煤和焦炭的輸送、破碎、篩分過(guò)程中，經(jīng)除塵器收集后，可直接回用作焦化生產(chǎn)原料或送燒結(jié)配料。2007 年回收利用焦化除塵灰1.5 萬(wàn)t，利用率100%。除此之外，焦化生產(chǎn)過(guò)程中還產(chǎn)生一定數(shù)量的焦油渣、酸焦油和生化污泥，每年約0.6 萬(wàn)t，回收后用于配煤，利用率100%。
2）原料場(chǎng)和燒結(jié)除塵灰。2007 年原料場(chǎng)除塵系統(tǒng)年回收含鐵除塵灰5.5 萬(wàn)t，回收的粉塵均返回原料場(chǎng)配料使用。燒結(jié)產(chǎn)生除塵灰20.3 萬(wàn)t、球團(tuán)產(chǎn)生除塵灰4.1 萬(wàn)t，經(jīng)回收后，返回?zé)Y(jié)和球團(tuán)生產(chǎn)。共計(jì)回收并利用22.9 萬(wàn)t，利用率100%。
3）煉鐵除塵灰。煉鐵過(guò)程中經(jīng)重力除塵和電除塵捕集的含鐵粉塵，其成分主要含TFe（50.61%）、SiO（2 4.12%）、Al2O（3 0.124%）、S（0.182%）、P（0.059%）等。目前未經(jīng)處理全部返回?zé)Y(jié)配料使用。
4）瓦斯灰。高爐煉鐵過(guò)程中隨高爐煤氣一起排出的煙塵，經(jīng)干法除塵收集之后統(tǒng)稱為瓦斯灰，呈灰色粉末狀。由于高爐煉鐵過(guò)程中使用的鐵礦石、焦炭、石灰石、白云石以及螢石等原料經(jīng)過(guò)高爐內(nèi)部爐膛不同溫度區(qū)域十分復(fù)雜的氧化－還原等物理化學(xué)變化，其排放出來(lái)的煙塵中含有多種元素自由態(tài)和結(jié)合態(tài)的復(fù)合物。瓦斯灰干燥、易流動(dòng)，堆放、運(yùn)輸污染嚴(yán)重。其主要化學(xué)成分以Fe（46%）、C（20%）為主，并含F(xiàn)eO（6%）、SiO2（3.72%）、Al2O3（1.97%）、MgO 及少量的Zn 等。萊鋼目前瓦斯灰未經(jīng)處理全部返燒結(jié)利用。
5）煉鋼污泥和干法除塵灰。轉(zhuǎn)爐污泥是轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣經(jīng)濕法除塵所得；除塵灰是轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣經(jīng)干法除塵所得。其成分主要含F(xiàn)e、FeO、Fe2O3和CaO，并含少量Si、Mn、Mg 氧化物。目前，萊鋼全部返燒結(jié)配料使用。
2.2.4 氧化鐵皮（鐵紅）的綜合利用
氧化鐵皮是軋鋼過(guò)程中產(chǎn)生的含鐵量較高的一種資源，可用來(lái)生產(chǎn)粉末冶金鐵粉。國(guó)內(nèi)還原鐵粉中的90%以上是以鐵磷為原料生產(chǎn)的，鐵磷經(jīng)過(guò)清洗、分選去除雜質(zhì)后可用來(lái)生產(chǎn)高附加值的磁性材料。冷軋酸洗氧化鐵紅是一種重要的工業(yè)原料，主要成分是Fe2O3，最低含量達(dá)96.78%，廣泛用于建材、陶瓷、涂料、油漆等領(lǐng)域的生產(chǎn)，經(jīng)提純后，F(xiàn)e2O3含量達(dá)到98%以上，可用于磁性材料的生產(chǎn)。
萊鋼目前年產(chǎn)16 萬(wàn)t 氧化鐵皮，5.5 萬(wàn)t 應(yīng)用于粉末冶金生產(chǎn)還原鐵粉和霧化鐵粉，特鋼軋線氧化鐵皮1 萬(wàn)t 左右外銷地方企業(yè)，其余全部返燒結(jié)配料使用。冷軋生產(chǎn)線產(chǎn)生的酸洗氧化鐵紅全部外銷，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和寬厚板生產(chǎn)線的投產(chǎn)，將有更多的酸洗氧化鐵紅產(chǎn)生。
2.2.5 其他
2007年萊鋼石灰生產(chǎn)中產(chǎn)生粉塵0.1萬(wàn)t，全部返回?zé)Y(jié)配料用；產(chǎn)生工業(yè)垃圾6.7 萬(wàn)t，主要有廢耐火磚3.6萬(wàn)t、污泥1.5萬(wàn)t、焦化廢渣0.6萬(wàn)t，其他為建筑廢棄物，運(yùn)至工業(yè)垃圾場(chǎng)分類堆放。經(jīng)分撿，橡膠、金屬、耐火磚等被分類回收，污泥及渣土回填。2007年萊鋼回收利用工業(yè)垃圾1.7萬(wàn)t，利用率25.4%。
3 存在的問(wèn)題
根據(jù)萊鋼固體廢棄物現(xiàn)狀分析，萊鋼對(duì)固體廢棄物的治理和再利用取得了一定的成績(jī)。然而，萊鋼舊有工藝裝備比例較大，環(huán)保治理和綜合利用的歷史欠帳多，在生產(chǎn)消耗減量化和排廢減量化以及廢棄物資源化方面仍存在幾方面不足：
1）個(gè)別固體廢棄物的利用途徑不盡合理，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)資源利用的高效化、最佳化。如燒結(jié)工序消納除塵灰負(fù)擔(dān)過(guò)重（50 kg/t），遠(yuǎn)高于行業(yè)平均水平。由于除塵灰粒度細(xì)、品位低，影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)順行。實(shí)施燒結(jié)廠三電場(chǎng)除塵灰開路利用后，情況有所好轉(zhuǎn)，但尚未從根本上解決問(wèn)題。再者，除塵灰長(zhǎng)期閉路循環(huán)利用，造成堿金屬離子富集，影響燒結(jié)生產(chǎn)和高爐穩(wěn)定，腐蝕煤氣管道，堵塞管道等。又如，優(yōu)質(zhì)氧化鐵皮返燒結(jié)利用，沒(méi)有提升其附加值；再如，冷軋酸洗氧化鐵紅是一種重要的工業(yè)原料，沒(méi)有提純加工提高附加值而低價(jià)銷售，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益流失。高爐干法除塵灰沒(méi)有經(jīng)過(guò)提鋅、提碳等處理，而簡(jiǎn)單地返燒結(jié)，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)資源的高效利用。
2）鋼渣深加工能力不足，鋼渣資源的經(jīng)濟(jì)效益沒(méi)有得到完全實(shí)現(xiàn)。鋼渣處理采用“水潑分化—粗破磁選—球磨磁選”工藝，現(xiàn)有深加工能力不足。除部分球磨料用于生產(chǎn)精粉外，鋼渣尾渣（含鐵20%）全部外銷地方企業(yè)處理，占鋼渣總量的70%，造成含鐵資源流失。
3）廢棄耐火材料未實(shí)現(xiàn)資源化。萊鋼消耗的耐火材料除極少量廢棄耐火材料重新利用外，由于現(xiàn)有技術(shù)條件限制，絕大部分未能實(shí)現(xiàn)再循環(huán)和資源化，對(duì)周邊環(huán)境造成污染。
4）固體廢棄物的基礎(chǔ)管理工作需進(jìn)一步加強(qiáng)。固體廢棄物的分類、堆放、處理、利用還缺乏更加細(xì)化的管理，易造成不同種類、不同品種的廢棄物混雜，直接影響固體廢棄物的加工和再生利用效果。隨著鋼產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，相應(yīng)固體廢棄物產(chǎn)生量增多，給企業(yè)生產(chǎn)、管理、環(huán)保治理帶來(lái)更大的困難。從源頭抓起，減量化工作仍有潛力。
4 固體廢棄物進(jìn)一步綜合利用的對(duì)策
對(duì)廢棄物進(jìn)行綜合利用研究，可以為實(shí)現(xiàn)廢棄物利用效益最大化提供強(qiáng)有力的理論和技術(shù)支持。首先要用生態(tài)理論工業(yè)化的理念，按照管理資源的模式管理廢棄物，從設(shè)計(jì)開始，在生產(chǎn)組織及管理等方面對(duì)廢棄物進(jìn)行資源化管理。因此，萊鋼在今后固體廢棄物綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展定位上，就是以鋼鐵主業(yè)為依托，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，在努力提高返生產(chǎn)線循環(huán)利用的基礎(chǔ)上，發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)，大力拓展非鋼產(chǎn)業(yè)利用廢棄物資源的外循環(huán)利用途徑，大力開發(fā)綜合利用產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)萊鋼廢渣、灰（泥）等固體廢棄物和副產(chǎn)品工業(yè)化，形成冶金輔料、磁性材料、耐火材料、建筑材料等冶金固體廢棄物綜合利用支柱產(chǎn)業(yè)。
4.1 完善循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈
在加快綜合利用項(xiàng)目建設(shè)的基礎(chǔ)上，建立若干個(gè)具有一定規(guī)模的循環(huán)型、生態(tài)型綜合利用基地。以萊鋼魯碧建材公司為核心，建立非含鐵固體廢棄物綜合利用基地，消納處理和資源化高爐礦渣、鋼渣尾渣、石灰石尾礦、脫硫石膏、粉煤灰及低鐵除塵灰，實(shí)現(xiàn)固廢高效利用；以萊鋼燒結(jié)廠為核心，建立含鐵固體廢棄物消納利用基地，集中消納、利用除塵灰、低品質(zhì)氧化鐵皮、鋼精粉等含鐵資源；以萊鋼泰東實(shí)業(yè)公司為核心，建立渣處理生產(chǎn)基地，處理鋼渣、鐵渣、大塊氧化鐵皮、廢棄耐火材料、工業(yè)垃圾、建筑垃圾、冷軋酸洗氧化鐵紅，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的資源化。以上三大基地以資源利用效率為核心，優(yōu)化資源利用方式，完善循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈。
4.2 推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)進(jìn)步
1）實(shí)現(xiàn)高爐除塵灰高效利用。通過(guò)建設(shè)20 萬(wàn)t轉(zhuǎn)底爐，實(shí)施焦化干熄焦除塵灰用于高爐噴煤、燒結(jié)機(jī)頭除塵灰選別處理、燒結(jié)工序除塵灰造球生產(chǎn)線、高爐除塵灰高效分離利用、煉鋼除塵灰壓球利用、特鋼冷壓球生產(chǎn)線綜合利用改造、焦化廢渣配型煤煉焦等技術(shù)改造項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)除塵灰高效利用，減輕燒結(jié)生產(chǎn)消納利用除塵灰的壓力，穩(wěn)定生產(chǎn)。
2）鋼渣高效利用。通過(guò)建設(shè)熱態(tài)鋼渣熱悶分離粉化生產(chǎn)線、鋼渣高效回收利用技術(shù)改造、建設(shè)30 萬(wàn)t鋼渣微粉生產(chǎn)線等措施，提高鋼渣產(chǎn)品附加值，實(shí)現(xiàn)鋼渣高效利用。3）建設(shè)2 萬(wàn)t 冷軋酸洗氧化鐵紅深加工生產(chǎn)線，提純氧化鐵紅，使Fe2O3 含量達(dá)到98%以上，生產(chǎn)磁性材料，提高氧化鐵紅附加值。4）提高粉末冶金生產(chǎn)規(guī)模，擴(kuò)建3 萬(wàn)t/a 還原鐵粉生產(chǎn)線，將返燒結(jié)的部分氧化鐵皮用于還原鐵粉生產(chǎn)，提高資源利用效率。
4.3 廢棄耐火材料資源化
通過(guò)對(duì)廢棄滑板材料修復(fù)再利用，廢棄鎂鉻磚、鎂碳磚、鐵水溝料、高鋁磚等回收分選破碎再利用等措施，逐步實(shí)現(xiàn)廢棄耐火材料資源化。
4.4 推進(jìn)修舊利廢和廢舊油的開發(fā)
廢舊設(shè)備零部件的修復(fù)和梯次利用、再利用，是降低生產(chǎn)成本的重要措施，應(yīng)作為下一步發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一個(gè)主攻方向。萊鋼每年產(chǎn)生上千噸廢舊油，應(yīng)研究引進(jìn)廢舊油處理設(shè)備，提高廢舊油的利用價(jià)值。
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