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昊磐节能|加快钢渣资源化利用 践行绿色发展新模式
浏览: 发布日期:2017-08-15
 

  践行绿色发展新模式,是关系我国绿色经济转型的长远大计。正确处应当前经济发展和生态环境保护关系,摒弃过去依赖增加物质资源消耗、依赖规模粗放扩张、依赖高能耗高排放产业而造成损害甚至破坏生态环境的发展模式,是目前企业发展乃至国家经济发展最为突出的结构性矛盾,这与落后的思想观念和发展观念密不可分。

  面对当前资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势,我国重工业包括钢铁企业必须加快工业固体废弃资源再生利用及其对化石资源消耗、农田土地占用、生态环境损害等状况改变已刻不容缓。

  钢渣资源化利用的必要性与紧迫性

  钢铁企业在炼钢过程中排出的钢渣,是钢铁工业中产生量最大的固体废物之一,也是利用最差的大宗固体废物,其排量约为粗钢产量的12%~15%。2016年我国粗钢产量8.08亿吨,钢渣排量近1.05亿吨,新增占用农田或土地1.31万亩。2015年全国钢渣累积堆存近11亿吨,占用农田或土地13.8万亩。年年持续增加的钢渣堆存量使得周边环境污染和安全隐患日益加大。钢渣中含有锌、铬、镉、砷等多种金属元素,经雨水淋洗进入土壤破坏土地植被结构,或随雨水流入附近河流或渗入地下严重污染水源,渣粉飞扬严重污染空气危害人体健康。

  目前我国钢渣综合利用率仅有10%,远低于发达国家,这是造成环境污染、土地占用和资源浪费的主要原因。目前钢渣中40.2%用于筑路,32.3%用作工程回填料,19.4%用于回炉烧结,6.5%用于水泥,1.6%用于其他建材,以前这种传统的粗放式钢渣处理方式既造成钢渣再生资源的极大浪费又导致环境的二次污染。形成这种状况的主因是众多钢铁企业无法解决钢渣高附加值综合利用中较多技术难题,这是因为钢渣的化学成分及矿物组成波动大、水化慢、早强低、稳定性差、易磨性不高且原料的预处理较困难等。

  随着党的十八大以来我国城镇化推进格局、农业发展格局、生态安全格局战略任务的持续推进,我国能源资源需求已呈刚性增长,现急需高附加值利用大宗固体废弃物来缓解石化资源需求,推进生态文明建设。因此,采用目前国内大规模且具有带动效应的重大创新工艺技术和装备激发钢渣活性,并将这种具有潜在水化活性的胶凝材料实现资源化高附加值再生利用,是一条切实可行的缓解资源约束、保护生态环境的重要途径。

  钢渣资源化高附加值再生利用途径

  钢渣资源化高附加值再生利用途径有如下几个方面:

  一是从钢渣中提取出粒子钢其品位大于85%,可直接返回炼钢;磁选粉的铁品位大于63%,可直接返回烧结使用;尾渣的金属铁小于1%,可供建材使用,实现100%的综合利用。

  二是钢渣粉可用于混凝土生产,利用钢渣复合粉(粉煤灰、矿渣微粉、钢渣微粉)取代20%~50%的普通硅酸盐水泥,能够配制出性能优良的C20~C60不同强度等级混凝土。

  三是在硅酸盐水泥中按一定比例掺入钢渣粉可制成钢渣硅酸盐水泥、低热钢渣水泥、钢渣道路水泥、钢渣砌筑水泥等;用30%~40%的水泥熟料掺入大比例的钢渣复合粉可制备出P·C32.5级绿色复合水泥。

  四是可开发钢渣基膨胀剂配制出中低标号大体积混凝土,其绝热最高温升可控制在500℃以下,抗渗等级到达P40以上,可抑制大体积混凝土中延迟钙矾石生成,能有效控制由温升所引起的混凝土开裂。

  五是利用钢渣粉可开发出高活性具有补偿收缩功能的矿物掺合料,使其28d活性指数大于65%。当掺量达到20%以上时,能使混凝土产生微膨胀作用,膨胀率在90d开始稳定,大小为(1~3)×10-4。

  六是经稳定化处理后的钢渣可用于道路垫层、基层和面层,也可作沥青混凝土路面,提高公路抗压、抗磨、抗折强度,改变公路抗弯沉降性能。

  七是可生产特制砖。以稳定化处理后的钢渣和粒化高炉矿渣为主要原料掺入少量激发剂可生产建筑用砖、地面砖和砌块等建筑材料和新型墙体材料,其强度和耐久性高于粘土砖等。

  八是钢渣中含有丰富的稀土元素铌、钽、锆、铪等,从废钢渣中可提取铌,制备含铌的高强度低合金钢等。

  钢铁企业兴建钢渣微粉生产线效益显著

  如钢铁企业兴建一条年产35万吨钢渣微粉生产线既能改善环境污染状况,又能产生如下经济效益、社会效益和环境效应:

  1.经济效益

  ①生产钢渣微粉时所产生的效益

  按钢渣微粉100元/吨、铁精粉900元/吨、粒子钢1200~2400元/吨的市场售价计,每吨钢渣可生产0.79吨钢渣微粉,生产0.145吨铁精粉和0.065吨粒子钢,则每吨钢渣处理后的收益为100元/吨×0.79吨+900元/吨×0.145吨+2100元/吨×0.065吨=346.00元。

  除去生产吨钢渣微粉的直接材料消耗、直接人工、其他直接费用和制造费用后,实际钢渣的处理收益约为180元/吨。可实现年利润180元/吨×35万吨=6300万元。

  ②生产钢渣微粉时回收铁产生的效益

  传统的钢渣除铁处理方式较为粗放,无法高效率地回收钢渣中的金属铁,致使在钢渣矿粉成品中的金属铁含量一般都在2%~4%,有的甚至高达5%以上。以年产35万吨的钢渣矿粉生产线为例,若将钢渣微粉中金属铁含量从现在传统工艺流程的4%降到0.8%,则每年由钢渣微粉成品可回收金属铁11200吨以上,按铁矿石750元/吨计算,仅回收铁就可获得840万元经济效益。

  2.社会效益及环境效应

  按年产钢渣微粉27.65万吨(0.79吨×35吨),仅利用钢渣复合粉取代20%~50%的普通硅酸盐水泥配制C20~C60不同强度等级混凝土,年可节约5.53~13.83万吨普通硅酸盐水泥,节约水泥熟料6.77万吨,减少标煤消耗0.74万吨,减排CO2约6.77万吨,每年减少农田或土地占用43.75亩。

  通过上述对钢渣资源化高附加值再生利用,可实施钢铁企业清洁生产,促进源头减量;推进企业间、行业间、产业间共生耦合,形成循环链接的产业体系。实现有色冶炼渣的清洁化,实现大宗工业固体废弃物从“治标”的污染源治理转移到“治本”的资源节约、能源节约和循环高值利用上来,践行了敬重自然、顺应自然、保护自然的生态文明绿色发展新模式。

  上述年产35万吨钢渣微粉生产线新工艺是湖北湖大天沭新能源材料工业研究设计院自主常识产权的《钢渣再生资源有价金属高效提取及无害化清洁处置新工艺》。该工艺是湖北省科技厅2013年科技支撑计划项目(重点新产品新工艺研究开发项目),已先后在山东顺兴新型建材有限企业、泉头集团枣庄金桥旋窑水泥有限企业、莘县长城建材有限企业实现工业化大生产,助推企业实现了转型升级,圆了企业减负助力及经济腾飞的夙愿。

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