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钢铁粉尘如何有效回收利用?

2014-10-14 16:20  作者:蒋朝晖  来源:中国环境报 

目前,我国钢铁烟粉尘产生量巨大,而钢铁企业在进行烟粉尘处理过程中还面临诸多现实难题。如何客观认识我国钢铁烟粉尘处理现状,目前钢铁烟粉尘处理技术水平已达到什么程度,需要采取哪些措施才能真正将钢铁烟粉尘“变废为宝”?记者就此采访了中国金属学会炼铁分会理事长、北京科技大学原校长杨天钧教授。

记者:我国钢铁烟粉尘产生量如何?处理处置情况如何?

杨天钧:钢铁厂粉尘是整个钢铁行业的副产品,其数量甚至可以达粗钢产量的10%左右。我国2013年粗钢产量达到7.79亿吨,粉尘产生量十分巨大。

粉尘中含有大量铁、碳等有价元素,可以部分代替含铁原料,降低生产成本;但粉尘中还含有锌、铅、钾、钠、铟等元素,这些元素有些是影响高炉冶炼的有害元素,不能直接进入高炉,国内许多钢铁企业将其进行堆积处理,造成了严重的环境污染。如果高效回收利用粉尘中的有价元素,“变废为宝”,具有非常重要的意义。

钢铁厂粉尘主要来自于炼铁工序、炼钢工序和选矿工序,具体包括烧结尘泥、球团尘泥、高炉尘泥、转炉污泥、电炉除尘灰、转炉除尘灰、轧钢污泥、轧钢氧化铁鳞、出铁场集尘、钢管石墨污泥和含油铁屑等。目前,低锌尘泥可直接作为烧结配料使用,而锌含量高的尘泥需进行脱锌处理后才能返回钢铁生产流程。

记者:目前钢铁烟粉尘处理工艺有哪些?技术水平已达到什么程度?

杨天钧:目前,钢铁厂粉尘的处理工艺主要有转底炉工艺,回转窑工艺,OXYCUP竖炉工艺、DK工艺和湿法工艺等,但因各工艺自身还存在些许约束和不足,尚未能实现广泛的推广和应用。

云南红河锌联公司的“钢铁烟尘火法富集—湿法分离多段集成耦合处理技术”,是几种粉尘处理工艺的优化整合。目前看来,可以高效回收利用粉尘中的有价元素,前景广阔,并取得了良好的社会效益与经济效益。

记者:实现钢铁粉尘回收利用的关键何在?

杨天钧:钢铁企业产生的尘泥具有种类多、数量大、成分复杂及波动大等特点,各工序产生粉尘在化学组成、矿物组成、粒度分布和微观组织结构上都有明显的区别,其资源化利用的核心在于结合粉尘自身特性,充分回收利用粉尘中的铁、碳等有价元素。

因此,需要对钢铁厂各类粉尘的特性进行深入的基础研究,进而提出适合的工艺方法,这是实现钢铁厂粉尘回收利用的关键所在。

记者:钢铁粉尘综合利用需要注意哪些问题,可以采用哪些措施?

杨天钧:目前,我国许多钢铁企业仍采用粗放式的处理手段,直接将粉尘配入烧结工序或球团工序中,这造成烧结矿、球团矿质量下降,有害元素在烧结/球团-高炉流程中大量循环富集,影响高炉顺行,这是以牺牲高炉寿命为代价处理粉尘的初级手段。

事实上,当前,有害元素富集对高炉焦炭质量破坏及恶化高炉顺行等现象越来越严重,而钢铁企业自身建设粉尘处理装置需要大量投资和土地资源。因此,现在政府和钢铁企业需要转变观念,集成区域和技术优势,统一处理粉尘,以降低成本、节能减排。

在钢铁企业集中的区域,应鼓励各钢铁厂将粉尘集中到专业的环保公司处理,确保所有烟尘能够得到良好的环保处理与清洁化利用,避免流入社会,从而有效加强大气治理和重金属治理;同时,也有效节约土地资源。

日前,国家发展改革委、财政部和环境保护部联合印发《关于调整排污费征收标准等有关问题的通知》,提高了排污费的征收标准,提倡“谁污染、谁付费”的环境管理模式。先进的烟尘治理技术方案如果可以更广范围地应用于钢铁企业,将有助于有效减少污染物排放,同时这一治理模式可以降低企业投资成本,达到治理污染、回收资源的效果。

处理处置高炉烟尘的常用方法

一、在厂内循环返烧结使用直接返烧结回到高炉以利用其中的铁和碳,是目前各钢铁厂最常见的处理方式。但反复循环烧结后,钢铁烟尘中的铅、锌浓度越来越高,将逐渐引起高炉炉瘤、炉结,高炉利用系数降低,焦比升高,影响高炉的顺利运行及炉寿。因此,循环到一定程度后,必须对烟尘中的铅、锌进行外排。

二、直接外排堆存

这不仅占用大量土地,而且烟尘造成大量的扬尘,并会对大气、土壤和地下水形成污染。近年来,我国环渤海、长三角周边的雾霾,与钢铁烟尘的巨量排放、流入社会有直接关系。

有关数据显示,2010年全国粗钢产量6.27亿吨,钢铁企业所排放的二氧化硫、氮氧化物、烟尘和粉尘的量分别占同期工业排放量的9.5%、6.3%、9.3%和20.7%。堆积过程中产生的大量扬尘,是PM2.5、PM10的重要来源,造成了严重的环境污染。此外,钢铁烟尘中的锌、铁、碳等资源没有得到利用,造成巨大资源浪费。

三、直接用作建材

将钢铁烟尘送水泥厂或砖厂做配料使用,虽然这样可利用部分铁和碳,但利用价值很低、增值空间小,且铅等重金属污染物不能去除,会一并进入建材中。这同样会导致环境的污染,并没有充分利用其中的锌等资源。

四、尝试提取其中的铁、碳和其他有价元素

历年来,各钢铁企业已尝试过选矿法脱锌返铁、湿法萃取等多种方法,但钢铁烟尘中的铁和锌结合紧密,通过选矿等物理方法并不能实现有效的锌铁分离,效果较差,且其他杂质含量很高。因此,综合回收利用的效果不好,经济效益差,环保难以达标。

五、企业将钢铁烟尘烧制成为次氧化锌粉后出售

但钢铁烟尘烧制而得到的次氧化锌粉的氯等有害杂质含量非常高,通常不能直接用于后续湿法炼锌,往往只能用于生产硫酸锌等粗级产品,增值空间小,效益差。

编辑:张凯霞

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