那么,这几项技术目前发展情况如何,还有哪些问题有待解决,钢铁企业应该如何发展应用这几项关键共性技术?《中国冶金报》记者针对这些问题进行了采访调查。
冶金渣资源化利用存差距
据相关资料显示,钢渣是钢铁行业排放量最大的冶金渣之一,产出率约为粗钢产量的14%。2012年,全国钢渣产生量达到9300万吨,利用率约为22%。其中,钢渣的利用率与《大宗工业固体废物综合利用“十二五”规划》要求达到75%的指标仍有很大差距,与发达国家综合利用率大于95%的水平更是相差甚远。
实现钢铁渣“零排放”,是钢铁行业发展循环经济、节约资源的一项紧迫任务。据记者了解,目前,国外优秀钢铁企业的钢渣利用率都在95%以上,其中日本为95%以上,德国和美国达到98%。德国钢渣主要用于土建、农肥以及配入烧结和高炉进行再利用,他们已将转炉渣用于加固莱茵河港口和谬司河岸。美国有几条主要铁路均用钢渣作铁道渣。瑞典通过向熔融钢渣中加入碳、硅和铝质材料对钢渣进行成分重构,在回收渣中的渣钢后将钢渣用于水泥生产。
中冶建筑研究总院能源环保部工程师杜洪涛向《中国冶金报》记者介绍,近年来,我国钢铁渣处理利用工艺装备水平不断提高,主要处理工艺有:热闷法、热泼法、风淬法和滚筒法。其中热闷法、热泼法、滚筒法最为常用。具有代表性的是:鞍钢的的熔渣热闷综合利用技术、武钢的热泼技术、宝钢的滚筒技术、马钢的风淬技术等。近3年来,新建的钢渣处理系统以热闷法居多,约占80%左右。
据了解,虽然我国各大钢铁企业在冶金渣综合处理利用方面已经取得可喜的成果,但从总体来看,我们一些企业在冶金渣处理方面仍存在一些问题,有的是观念落后,有的是技术装备还没有完全掌握。因此,和先进国家相比,我国冶金渣尤其是钢渣资源化利用率仍较低。
提高利用率的四点建议
如何进一步提高钢渣的利用率,破解应用的多项难题,武汉钢铁集团金属资源有限责任公司工程师李灿华建议,应对以下几个方面进行更为深化的研究:一是推广钢渣作冶炼(烧结、高炉、炼钢)熔剂的应用技术,在充分利用其中所含的铁、钙、镁、锰等成分的同时,加强钢渣作回填和筑路材料的研究。二是多数企业未建立不同炉渣的分类收集制度,甚至对钢渣和高炉渣界定不清,要实现分类收集和区别化应用。三是建立系统性钢渣减排、内部循环综合利用的整体优化方案。四是加强钢渣无害化处理的研究。
以冶金渣反炼钢生产为例,李灿华指出了其主要的应用点:第一,回收废钢铁。钢渣中含有较大数量的铁,平均质量分数约为25%,其中金属铁约占10%。磁选后,可回收各粒级的废钢,大部分含铁品位高的钢渣作为炼钢、炼铁原料。第二,钢渣用作烧结材料。钢渣中Fe、FeO在氧化反应过程中产生的热量可降低烧结矿的燃料消耗。第三,钢渣用作高炉炼铁熔剂钢渣返回高炉利用,不仅可以回收钢渣中的Fe、Ca、Mn 等元素,而且可以把CaO、MgO 等作为助熔剂。第四,钢渣用作炼钢返回渣料。钢渣返回转炉冶炼可降低原料消耗、减少总渣量,对于冶炼本身还可促进化渣,缩短冶炼时间。
加强高炉渣显热回用技术研发
有业内人士告诉记者,近年来开发的多项余热、余能回收技术在钢铁企业中得以应用并取得了显著效果。但是,对于高品质余热资源之一的高炉渣显热,目前还没有特别成熟的技术,致使高炉渣显热能量白白耗散。
高炉熔渣是高炉炼铁的主要副产物,吨铁产渣约300kg/t,排出温度在1500℃左右,每吨高炉熔渣大约含有1.8GJ的热量,约相当于57kg标准煤的热值。如果能有效利用起来,将大大促进钢铁企业节能降耗。
首钢能源环保产业事业部副部长廖洪强指出,国内高炉渣余热回收利用仅限于冲渣水余热供暖,但这种利用仅占高炉渣全部显热的很少部分,且冲渣水的污染性较大。因此,无论从经济性和环保性来说,并不建议推广。虽然高炉渣显热回收问题已得到关注,并且一些钢铁企业和高校、研究所正对此进行研究,但目前多以理论设计、基础实验为主,没有大范围、多方向的工业化应用,未形成成熟技术。
“日本、英国、美国等国也在开发试验高炉渣的余热回收利用技术,取得了较大进步,但大部分相关技术还不成熟。日本JFE公司经过自主研究,已经开始运用高炉渣显热生产保温棉,并且取得了经济效益。我国也借鉴JFE的运用实例,开始在宝钢和太钢建造用高炉渣显热生产保温棉的半工业化工厂,且有望成为工业示范。”廖洪强如是说。
廖洪强指出,高炉渣显热回收利用技术工业化生产中应满足4个前提:第一,在高效率高炉渣显热回收的同时,高炉渣的性能不能下降,仍满足主流使用要求;第二,高炉渣显热回收利用效率应当较高;第三,在保证效率和尾渣性能的前提下,回收系统应简单,且投资较少;第四,保证回收过程和回收结束后的环境保护控制。
对于高炉渣显热回收技术开发是选择干式回收法还是水淬工艺,廖洪强提出了自己的观点:“水淬处理工艺就是将熔融状态的高炉渣置于水中急速冷却,因此,浪费了大量热能,回收效率不高。同时,此法不可避免地释放出大量的硫化物,污染地下水源,能源消耗大,消除污染投资大。而干式回收法与水淬渣方法相比更为节水和环保,符合环境保护发展的理念,并且其回收效率高。同时,其尾渣的处理也能产生高附加值的产品。其缺点就是干式回收法设备投入资金量较大,但考虑到综合利用性能,是值得推广的。”
装备研发制造企业人士呼吁,对于高炉渣的显热回收利用,我国仍处于起步阶段,建议由科研院所、设计单位和企业合作开发,早日实现高炉渣显热回收的工业化应用。