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? ? 鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量固體廢棄物（以 下簡(jiǎn)稱(chēng)固廢），一般情況下，每生產(chǎn)1t鋼要產(chǎn)生高爐水渣、鋼渣、含鐵塵泥等各類(lèi)固廢約650KG，根據生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品的不同，還同時(shí)產(chǎn)生電爐灰、含油污泥、廢石棉等危險廢物。鋼鐵生產(chǎn)中的固廢處理一直是鋼鐵行業(yè)企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。隨著(zhù)環(huán)保要求的提高，傳統的粗放處理模式將逐漸被取締，委托外部企業(yè)處理不僅需要支付一定的處理費用，同時(shí)多數外部企業(yè)的處理產(chǎn)線(xiàn)水平低，環(huán)保不達標，往往形成二次污染。
? ? 鋼鐵企業(yè)固廢一般富含金屬、含碳等生產(chǎn)過(guò)程中必須的元素，隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步，將鋼鐵企業(yè)固廢中的不同資源進(jìn)行回收利用，不僅能夠節約資源、降低排放，而且能夠帶來(lái)較好的經(jīng)濟效益。
? ? 鋼鐵行業(yè)企業(yè)固廢利用的現狀
? ? 1.爐渣利用
? ? 鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的高爐渣、鋼渣等主要用于生產(chǎn)礦渣微粉、水泥熟料、混凝土添加劑和磚塊等，其主要資源化利用新技術(shù)有高爐渣生產(chǎn)微晶玻璃、熱態(tài)高爐渣制備礦渣棉、高爐渣生產(chǎn)硅肥以及高爐渣修復海洋生態(tài)環(huán)境等，高爐渣綜合利用率在95%以上。鋼渣主要用于筑路、工程回填料、廠(chǎng)內循環(huán)利用及用于水泥或建材，鋼渣綜合利用率約為30%。
? ? 2.塵泥利用
? ? 鋼鐵企業(yè)含鐵塵泥發(fā)生量約為100~130KG， 主要在鋼鐵廠(chǎng)內部返生產(chǎn)利用。塵泥產(chǎn)生的工序不同，主要包括原料粉塵、燒結粉塵、瓦斯灰、轉爐塵泥、電爐粉塵和軋鋼氧化鐵皮等，根據不同工序段產(chǎn)生塵泥的成分及性質(zhì)，返回不同工序利用，主要包括以下３類(lèi)：1）塵泥壓塊返煉鋼。塵泥壓塊返煉鋼， 直接回收利用塵泥中的鐵、CaO資源，此部分約占塵泥發(fā)生總質(zhì)量的30%，要求塵泥中含鐵、CaO較高，含硫較低，主要包括高爐爐前除塵灰、氧化鐵皮和熱軋污泥等。2)均質(zhì)化返燒結配料。均質(zhì)化返燒結配料，利用塵泥中的鐵、碳、CaO等資源，約占塵泥發(fā)生總質(zhì)量的40%，要求塵泥中鋅含量較低， 主要包括低鋅的高爐瓦斯灰、燒結除塵灰、原料除塵灰和轉爐塵泥等。3)含鋅粉塵資源化利用。隨著(zhù)鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程廢鋼比的提高，鋼鐵粉塵中的鋅含量逐漸升高，鋅在高爐冶煉過(guò)程中會(huì )在高爐爐內或高爐-燒結之間循環(huán)富集，影響高爐順行和高爐壽命。
? ? 目前，高爐對入爐鋅負荷進(jìn)行了嚴格的控制，為了降低高爐入爐鋅負荷，部分高鋅粉塵進(jìn)行單獨處理，回收其中的鐵和鋅，主要包括電爐粉塵、鋅含量高的轉爐粉塵及高爐瓦斯灰(泥），約占塵泥發(fā)生總質(zhì)量的30%。部分企業(yè)由于沒(méi)有單獨的高鋅粉塵處理設施，此部分粉塵也返回燒結系統。高鋅粉塵處理目前采用最多的為轉底爐工藝，將含鐵塵泥、黏結劑以及焦粉或混勻后進(jìn)行壓球或造球，烘干得到冷態(tài)球團，通過(guò)布料裝置加入至爐內，轉底爐采用煤氣加熱，爐內溫度為1300°C，加熱過(guò)程中鐵氧化物被逐步還原成直接還原鐵，鋅氧化物還原成鋅蒸氣隨煙氣帶走，在后續煙氣降溫過(guò)程中被氧化收集，形成氧化鋅產(chǎn)品。轉底爐還原時(shí)間約為30min，產(chǎn)品金屬化率為70%，TFe質(zhì)量分數為60~65%，鋅回收率為85%，氧化鋅粉中ZnO質(zhì)量分數在40%以上。轉底爐產(chǎn)品主要指標見(jiàn)表１。
? ? 轉底爐生產(chǎn)的金屬化球團產(chǎn)品主要進(jìn)入高爐或煉鋼工序，但由于轉底爐金屬化球團中硫含量較高、 鐵含量較低、金屬化率較低以及雜質(zhì)含量較高，質(zhì)量遠低于煉鋼用直接還原鐵的標準；根據鋼鐵企業(yè)塵泥發(fā)生數據，對于年產(chǎn)鋼600萬(wàn)t規模的鋼廠(chǎng)，高鋅粉塵發(fā)生量約為20萬(wàn)t，配套一座年產(chǎn)15萬(wàn)t金屬化球團的轉底爐，殘鋅質(zhì)量分數為0.6%左右，此15萬(wàn)t金屬化球團進(jìn)入高爐，將帶來(lái)900t/a的鋅負荷，換算成噸原料約為90kg/t，根據高爐煉鐵設計規范，高爐原燃料總入爐鋅負荷建議控制在150g/t，而 僅此部分直接還原鐵帶入的鋅占鋅負荷入爐要求的60%，這不是高爐的理想原料。
? ? 3.危廢及部分其他固廢處理
? ? 其他部分低價(jià)固廢主要為金屬含量低的固廢， 一般在廠(chǎng)內堆存或委托外部企業(yè)處理。生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的危險廢物，如廢石棉、廢布袋、含鉻污泥、有機廢物、油漆桶等，大部分委托有資質(zhì)的企業(yè)處理。
? ? 二、鋼鐵行業(yè)企業(yè)固廢的熔融熱解處理
? ? １、熔融處理的固廢種類(lèi)
? ? 熔融熱解處理過(guò)程將有機固廢的熱解和金屬氧化物的還原以及金屬與爐渣熔融相結合，在固廢處理領(lǐng)域有應用先例，熔融熱解過(guò)程中有機固廢徹底分解，金屬氧化物最終形成鐵水和爐渣。熔融處理的廢物類(lèi)型主要包括含鐵廢物、含碳廢物、含熔劑廢物及部分有機廢物，主要有渣鋼、含鐵塵泥（包括燒結、煉鐵、煉鋼及軋鋼系統收集的除塵灰泥和連鑄氧化鐵皮等）、轉爐渣、劣質(zhì)金屬化球團、劣質(zhì)廢鋼等一 般固廢及納入危廢管理的廢石棉、廢布袋、部分含油廢物和有機廢物等。部分物料進(jìn)入熔融爐前需進(jìn)行預處理，根據不同固廢的類(lèi)型采用不同工藝，粉塵、 污泥等粉料經(jīng)過(guò)配料、混合、造球，干燥之后進(jìn)行預還原成為具有一定強度的金屬化球團或直接添加黏結劑壓球固結，形成一定強度后進(jìn)行熔融處理。鋼渣等經(jīng)過(guò)破碎后直接加入熔融爐。
? ? ２、含鋅粉塵的轉底爐－熔融爐兩步法處理
? ? 熔融處理工藝的主要理念為專(zhuān)用熔融爐將鋼鐵企業(yè)固廢及粉塵等進(jìn)行熔融處理，將金屬和渣分離， 得到鐵水和熔渣。固廢處理系統和主生產(chǎn)系統分開(kāi)，鋼鐵企業(yè)主系統為規?；?、大型化生產(chǎn)，需要穩定的工藝條件，熔融處理采用一套單獨系統熔融處理固廢，避免固廢中有害元素對鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)主系統的影響。轉底爐-熔融爐聯(lián)合處理工藝將塵泥在轉底爐中預還原造塊，并回收鋅，轉底爐產(chǎn)品再進(jìn)入熔融爐進(jìn)行二次熔煉得到鐵水，熔融爐可同時(shí)處理鋼鐵企業(yè)其他固廢，轉底爐預還原速度快，適用于塵 泥壓塊直接還原，熔融爐高溫，操作靈活，熔煉徹底， 渣鐵有效分離，有害物質(zhì)徹底分解。轉底爐產(chǎn)品進(jìn)入熔融爐熔煉成鐵水，回收轉底爐金屬化球團中剩余的鋅，且可同時(shí)利用部分劣質(zhì)廢鋼，熔融爐產(chǎn)出煤氣可作為轉底爐燃料，并可發(fā)揮熔融爐高溫熔融的特點(diǎn)消納部分其他固廢及城市廢物。
? ? ３、熔融處理的工藝及系統組成
? ? 熔融熱解設施主要包括配料及上料系統、熔融熱解爐本體系統、鐵水及爐渣處理系統、余熱鍋爐系統和煙氣凈化系統。熔融熱解爐采用豎式熔煉爐， 爐內為逆流反應，各種固廢原料、焦炭及部分熔劑由爐頂加入，由于不同固廢的形狀及塊度差別較大，熔融爐采用料籃加料，根據生產(chǎn)配料要求，分批次進(jìn)行加料。裝料按先重物料、后輕物料的順序進(jìn)行，即先裝金屬料，后裝焦炭和輔料。熔融熱解爐本體包括裝料區、還原熔煉區及爐底爐缸，裝料區用于接受爐 料，并保證不同物料的均勻，同時(shí)煤氣自裝料區抽出。爐料在還原熔煉區被上行煤氣逐漸加熱，風(fēng)口設置在熔煉區下部，預熱后由風(fēng)口鼓入700℃左右的熱風(fēng)，燃燒下行至風(fēng)口的焦炭提供熔融所需熱量并產(chǎn)生煤氣，焦炭在爐內起著(zhù)骨架作用，煤氣上升過(guò)程中將熱量帶給爐料并進(jìn)行部分間接還原，爐料在爐內被還原熔煉成鐵水及爐渣，渣鐵由鐵口排出。熔融熱解爐為水冷耐材結構，爐身上部采用高鋁質(zhì)澆鑄料，爐身下部為剛玉質(zhì)澆鑄料；爐底為耐火混凝土及碳素搗打料，碳素搗打料以上為鋁-碳化硅-碳磚。爐體外部及爐底設水冷。渣鐵在爐前撇渣器內進(jìn)行分離，鐵水流至設置在爐前的保溫爐內，集中后定期由鐵水罐車(chē)運走。爐渣在爐前直接水淬?；?，脫水后定期外運。頂部煤氣進(jìn)入燃燒室，在燃燒室內燃燒成煙氣，燃燒室設SNCR脫硝，燃燒室煙氣出口溫度為1000℃左右，經(jīng)余熱鍋爐及換熱器回收蒸汽并預熱鼓風(fēng)。預熱器出口煙氣再進(jìn)入脫硫裝置脫硫，然后進(jìn)入布袋除塵器除塵，經(jīng)引風(fēng)機、煙囪排入大氣。
? ? 4、典型熔融處理工藝的技術(shù)指標
? ? 600萬(wàn)t鋼鐵企業(yè)的熔融固廢處理工藝流程及物料平衡如圖１所示，單位為萬(wàn)t/a。整套系統年處理高鋅粉塵20萬(wàn)t、金屬廢料或劣質(zhì)廢鋼10萬(wàn)t和渣鋼6萬(wàn)t，同時(shí)消納廢油桶、廢石棉等危廢1萬(wàn)t， 年消耗焦炭9.5萬(wàn)t和熔劑1.0萬(wàn)t，年產(chǎn)鐵水24萬(wàn)t、 富氧化鋅粉塵（ZnO質(zhì)量分數為50%）1.6萬(wàn)t和水渣8.5萬(wàn)t。整套系統與生產(chǎn)主系統完全分開(kāi)， 直接利用固廢產(chǎn)出鐵水及富氧化鋅產(chǎn)品。根據上述主要消耗，主要原燃料按市場(chǎng)價(jià)格計算，生成每噸鐵水的熔融過(guò)程（燃料、輔料及能源介質(zhì)）扣除回收后 成本約為400元/t，系統鐵水成本低于同期高爐鐵水，若考慮固廢委托外部企業(yè)處理的費用，則熔融的 經(jīng)濟效益更為顯著(zhù)。根據測算，某600萬(wàn)t鋼廠(chǎng)建設一套熔融熱解系統投資約為2億元（不包括轉底爐， 轉底爐DRI按鐵含量對比高爐原料計算價(jià)格），投資回收期約為4年。熔融熱解爐可作為鋼廠(chǎng)固廢處理的最后一道工序，對不易處理、其他工序無(wú)法消納的固廢進(jìn)行處理，對鋼鐵企業(yè)固廢不出廠(chǎng)起到關(guān)鍵作用。
? ? 三、城市固廢及危廢的協(xié)同處理
? ? 鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中具有高溫、熔融的特點(diǎn)，能夠為固廢分解及利用提供有效的溫度環(huán)境，而部分固廢可提供冶煉過(guò)程中的金屬資源或造渣劑或替代部分燃料，具備很好的消納城市廢棄物的條件。2014年，國家發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程協(xié)同資源化處理城市及產(chǎn)業(yè)廢棄物工作的意見(jiàn)》，鼓勵電廠(chǎng)、冶金廠(chǎng)及水泥廠(chǎng)協(xié)同處理城市廢棄物。鋼廠(chǎng)努力承擔部分城市功能，不僅能促進(jìn)城市綠色發(fā)展，且有利于加快鋼鐵產(chǎn)業(yè)轉型升級，實(shí)現鋼廠(chǎng)與城市共同發(fā)展。
? ? 熔融熱解爐可協(xié)同處理的城市固廢類(lèi)型如下:1)含金屬廢物，如汽車(chē)拆解后的切割渣、家電拆解的殘渣、機械加工行業(yè)的含油鐵屑和有色冶煉過(guò)程中的尾渣尾礦，可回收其中的金屬資源等；2)有機廢物及高分子廢物，包括廢輪胎、廢塑料、廢橡膠、皮革及白色污染物，有機物在爐內熱解，并燃燒提供熔融過(guò)程所需熱量或金屬還原的所需還原劑；3)難處理的無(wú)機物，包括廢石棉、焚燒殘渣、焚燒飛灰和含鉻污泥等，熔融熱解爐內溫度為2000℃，難處理無(wú)機物在熔融爐內熔融進(jìn)行造渣，有害物質(zhì)分解，鉻等有害元素進(jìn)入鐵水形成合金，熔融爐渣為玻璃態(tài)，作為建筑材料利用。
? ? 四、主要結論
? ? （1）熔融熱解處理工序可作為鋼廠(chǎng)固廢處理的最后工序，固廢徹底分解，形成鐵水及爐渣，能夠實(shí)現資源分類(lèi)回收，固廢不出廠(chǎng)。
? ? （2）熔融熱解處理以含鐵、含碳的固廢為原料， 加工成本較低，具有很好的經(jīng)濟效益。
? ? （3）熔融熱解系統在處理鋼鐵固廢的同時(shí)，可協(xié)同處理社會(huì )固廢，實(shí)現鋼廠(chǎng)與城市共同發(fā)展，具有很好的社會(huì )效益。
