建设生态钢铁工业的技术选择

摘要 大力发展短流程电炉，推行高效的节水技术，实行钢铁渣资源化，加强对二次能源的回收利用，积极进行碳捕集与碳封存，坚持系统谋划、节能优先、创新替代、循环利用、绿色低碳、安全持续的原则，加强对钢铁工业能源资源问题的研究，制定我国钢铁工业可持续发展路线图。

关键词 生态钢铁工业；节水技术；钢铁渣资源化；二次能源回收

中图分类号F42 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）35-0052-02

我国国民经济的持续稳定增长带动了钢铁工业的快速发展。但是受国际经济低迷的大环境下影响，已经出现富余产能的问题，势必会造成生产能力的浪费。因此，必须加强钢铁企业的节能减排工作，发展循环钢铁工业和低碳钢铁工业，建设生态钢铁工业。

1 大力发展短流程

当今世界钢铁生产主要有两种流程：一是以矿石为主要原料的高炉转炉长流程；二是以废钢为主要原料的电炉短流程。大力发展短流程钢铁企业，是钢铁工业节能减排、发展循环经济、实现可持续发展的重要途径。以废钢为主要原料的短流程炼钢已有100多年的历史。短流程对能源、水资源的消耗较低。按目前先进水平看，长流程吨钢综合能耗约600kg标煤，而短流程吨钢综合能耗仅300kg标煤，低一半左右；长流程吨钢新水消耗量约6t，而短流程吨钢新水消耗量仅3 t，低一半以上；短流程生产过程中废弃物产生量低，再加以循环利用，最终废弃物的排放量就更低，比长流程易实现“零排放”。长流程生产过程中吨钢烟尘产生量约3kg，SO2产生量约20g~230g，CO2产生量约2 000kg~3 000 kg，炉渣产生量约430 kg，而短流程生产过程中吨钢烟尘产生量约1 kg、SO2产生量约0.7 g，CO2产生量约800 kg，炉渣产生量约30kg~60 kg，比长流程低得多。随着我国对报废设备管理的逐步规范，老工艺、老设备的更新加快，废钢的产生量也将逐年增加和进口废钢铁相关政策的出台，发展电炉短流程势在必行。

2 推行钢铁企业的节水技术

高炉煤气和转炉煤气干法除尘技术、干法熄焦技术、喷雾型冷却塔等都属于少用水的技术装备，且在实际生产中起到了显著的节能减排效果，应当大力推行，淘汰落后技术。另外，软化水、脱盐水的制备采用膜处理技术取代离子交换技术，在电厂等各行业应用较广，在钢铁行业已逐步开始应用，是未来的发展趋势。

钢铁工业是耗水大户，中水回用是污水处理后的再利用，是污水处理的延伸和开发，对于钢铁企业生存至关重要。中水的集水、净化处理、供水、计量、检测设施以及其他附属设施的规划、建设、管理等，应按照“谁投资、谁受益”的原则，鼓励单位和个人以独资、合资、合作等方式建设中水设施，从事中水经营活动。

3 实行钢铁渣资源化

按照来源，钢铁渣主要分两大类：高炉渣和钢渣。高炉渣是高炉冶炼生铁过程中所排出的由矿石中的脉石、焦炭中的灰分及助熔剂等形成的以硅酸钙与硅铝酸钙为主要成分的渣，也是企业最多的冶金渣资源，占工业固体废弃物总量的41%；钢渣是在转炉、电炉或精炼炉熔炼过程中所排出的由炉料中的杂质、造渣材料等熔化形成的以氧化钙、氧化镁等氧化物为主，有时还含有少量氟化物、硫化物及碳化物的渣，发生量约占工业固体废弃物总量的24%。

钢铁渣不仅富含Ca、Si、Fe、Mg、Al、P等有价元素，而且蕴含大量的热能，每吨1 400℃~1 500℃的高温炉渣所蕴含的热能相当于60kg标煤（1kg标煤=29.3 MJ），是一种宝贵的次生资源。目前我国高炉渣的资源化利用率已达95%以上，但炉渣的余热资源一直没有得到很好的利用。因此，如何把高炉渣的处理与余热利用有机结合起来将是高炉渣处理技术的发展方向。积极开发和应用先进有效的处理技术和资源化利用新技术、提高其利用率、最终实现钢铁工业固体废弃物“零”排放，是钢铁企业节能减排、实现可持续发展的关键。

钢渣余热自解热闷处理技术、钢渣有压热闷自解技术、干式棒磨机技术、钢渣水泥技术、钢渣粉技术和钢铁渣复合粉技术是目前较先进的钢渣处理技术，节省热泼场设施和倒运设备，减少设备损耗和操作人员，消除钢渣热泼、倒运时粉尘对环境的污染。钢铁厂产生的粉尘经沉降作用会造成钢铁企业周边土壤重金属污染。黄石监测站的陈锋等人通过对某钢铁企业周边土壤重金属（Cu、Pb、Cd、Ni、Hg、As）含量的调查与分析，采用重金属单项污染指数、超标倍数、污染分担率和内梅罗污染指数评价方法对土壤重金属污染状况进行评价。结果表明，该钢铁企业周边土壤主要污染物为镉，含量在1.06mg/kg~2.41mg/kg之间，超标0.8~3.0倍。通过对除尘灰中相应重金属含量分析，弄清了土壤中重金属来源。

4 加强对二次能源的回收

高炉煤气余压发电（TRT）技术、高炉煤气联合循环发电（CCPP）技术、干熄焦CDQ技术、转炉负能炼钢技术是目前钢铁企业较流行的二次能源回收技术，但均存在能源利用率低的现象，科研工作者还需加强努力，开发出高效的能源回收技术。本文提出各种余热资源合理的制冷方案，根据余热资源和钢铁企业各工序自身特点，论证了各个方案的可行性和经济性。在热风炉的烟气利用中，把烟气直接驱动制冷机组和利用烟气预热或干燥等回收工艺结合起来，实现中低温烟气热能梯级利用，最大限度地回收烟气余热。这也为钢铁企业其它各工序中低温烟气余热的梯级利用提供了参考。

5 积极进行碳捕集与碳封存（CCS）

当今世界，各国都要积极追求绿色、智能、可持续的发展。绿色发展，就是要发展环境友好型产业，降低能耗和物耗，保护和修复生态环境，发展循环经济和低碳技术，使经济社会发展与自然相协调。大力发展能源资源开发利用科学技术。要坚持系统谋划、节能优先、创新替代、循环利用、绿色低碳、安全持续，加强对我国能源资源问题的研究，制定我国可持续发展路线图。要发展资源勘探开发和高效利用技术，积极发展大陆架和地球深部能源资源勘查和开发，积极发展可再生能源和新型、安全、清洁替代能源，形成可持续的能源资源体系，切实保障我国能源资源有效供给和高效利用，使我国能源资源产业具有国际竞争力。

化学回收法主要是把CO2变成化合物，例如可以用胺吸收CO2。现在有每天可处理几百吨的工业装置，但远远不能满足处理高炉排放CO2量的要求。每处理一吨CO2，估计成本为40美元。

物理回收方法就是把CO2储存在地下或喷入海底500m的地方，利用海水的高压使CO2液化。世界上每年可以储存63Gt的CO2，约占排放量的10%。目前已经有了把CO2喷入油层的技术，石油工业正使用该技术改善油的回收。理论上，海洋储存CO2量比地下储存量要多几个数量级，但要实现海洋储存还需一个世纪。

生物方法就是将C或CO2储存在生物机体中，这个过程所需的能量要靠光合作用吸收太阳能来获得。生物方法最有效的措施就是植树造林，建筑学家和生物学家利用珊瑚在光能合作用下将CO2转变成碳酸盐。他们正在进行试验，将这种碳酸盐材料制成砖，用于建设一个人工岛。

6 结论

建设生态钢铁工业任重道远，需从改进工艺流程、使用节水技术、废弃物资源化、二次能源等方面入手。坚持绿色低碳、循环利用的原则，实施主体设备更新，将新技术应用于生产力。

参考文献

[1]柳克勋，王林森.短流程钢铁企业发展循环经济的模式[J].再生资源与循环经济，2010，3.