发展循环经济的技术支撑

钢铁企业发展循环经济的技术支撑近年来，我国钢铁工业处于高速发展阶段。全国钢、生铁、钢材的产量年增量在20％左右。2006年全国钢产量达到4．18亿吨，占世界总产量的三分之一以上。但是，中国钢铁工业的发展受到资源短缺和环境保护要求逐渐严格等方面的制约。要克服这些制约，钢铁企业就要发展循环经济。可以说，发展循环经济是钢铁企业走可持续发展的必由之路。1.钢铁企业发展循经济的内涵循环经济本质上是一种生态经济，要求运用生态学规律而不是机械规律来指导人类社会的经济活动。与传统经济相比，循环经济的不同之处在于：传统经济是一种由“资源——产品——污染排放”单向流动的线性经济，其特征是高开采、低利用、高排放。循环经济要求把经济活动组织成一个“资源——产品——再生资源”的反馈式流程，其特征是低开采、高利用、低排放。所有的物质和能源要能在这个不断进行的经济循环中得到合理和持久的利用，以把经济活动对自然环境的影响降低到尽可能小的程度。循环经济有小循环(企业内部循环)，中循环(企业之间循环)，大循环(企业与社会之间循环)。1．1钢铁工业是国家发展循环经济的优先切入点钢铁工业是高物耗、高能耗、高排放的传统产业。生产1吨钢材，长流程的需要消耗30吨自然资源，需要消耗750公斤标煤，产生约2．5吨CO2，500公斤左右固体废弃物(炉渣、尘泥、氧化铁皮等)，消耗6．56吨新水，以及排放2．9公斤SO2等。钢铁企业的领导已经领悟到企业发展循环经济的重要性和必要性，经过冶金科技工作者的多年努力，使我国钢铁工业较早地开展循环经济工作。钢铁企业已成为我国发展循环经济的典范。到“十五”末期，全国重点钢铁企业的固体废弃物治理及资源化综合利用的情况是焦炉煤气利用率在98％，高炉煤气利用率在96％，转炉煤气利用率在85％，尘泥利用率在98．5％，高炉渣利用率在96％，钢渣利用率在91％，废酸处理率在97％。宝钢、济钢、莱钢、鞍钢、武钢等大型钢铁企业的固体废弃物综合利用率均高于全国平均水平。宝钢已成为国家环境友好企业。1．2积极促进钢铁生产过程中的四类物质循环利用钢铁企业重点要搞好企业内部四类物质的小循环，这是企业发展循环经济的重点。四类物质的循环利用是指：铁素体的资源利用：包括废钢、炉渣中的钢铁粒，含铁尘泥和轧钢氧化铁皮等。能源循环利用：包括生产过程中产生的副产煤气(高炉、转炉、焦炉煤气)回收利用，二次能源(余压、余热、余能等)的回收利用。水的循环利用：消灭直排水，用水实现梯级化供水，串级利用，优化污水处理和实行分布式简约化处理，提高水的循环率：实现“零”排放。固体废弃物循环利用：包括高炉渣、炼钢渣，含铁尘泥，轧钢氧气铁皮，废耐材等。2．先进钢铁生产技术对发展循环经济的支撑依靠科学技术进步促进钢铁企业生产建设的发展，已是我国钢铁企业的共识。总结近年来我国钢铁工业发展历程可以看出，我国钢铁工业科技进步体现在科学技术的普及、提高和创新三个方面。一批先进、实用的钢铁生产工艺、技术、装备得到迅速普及。钢铁工业发展的三大技术路线(提高喷煤比优化炼铁系统的结构，提高连铸比带动全生产流程的优化，连续化、紧凑化、一火成材带动轧钢的高效化)得到快速发展。一批成熟的钢铁生产技术得到大幅度提升。如小球烧结、厚料层、高炉喷吹煤粉、转炉溅渣护炉、洁净钢冶炼，高效连铸，控轧控冷轧钢等。技术创新和产品开发的步代加快，每年有数百项冶金科技进步奖诞生，也拥有一批国家科学进步奖。如鞍钢贫赤铁矿的选矿技术、转炉溅渣护炉技术、鞍钢1700中厚板连铸连轧，超晶细钢生产技术，宝钢汽车板生产技术等。钢铁生产技术进步是依靠系列先进技术的普及与提高。发展循环经济也是需要系列先进技术的支撑。这些系列先进生产技术包括：先进产品制造技术，节能技术，环保技术，资源回收综合利用技术等，每个系列技术又包括一批单项技术。近年来，冶金科学技术不断与交叉学科的技术进行集成，优化和提升，创新出一批先进的钢铁生产技术，极大地促进了冶金科学技术进步和生产建设的发展。2．1先进产品制造技术先进钢铁产品制造技术主要包括是洁净钢冶炼技术和钢坯的压力加工技术。洁净钢生产技术的普及和提高是冶炼优质钢的重要手段。生产优质钢是提高我国钢材内在质量的先决条件，也是重要的基础。洁净钢生产技术包括铁水预处理、转炉少渣冶炼、炉外精炼和减少铸造过程中对钢水的污染等技术。目前，我国重点钢铁企业的铁水预处理比在30％，炉外精炼比在40％，钢水吹氩喂丝比在65％。我国大多数钢铁企业已经掌握了洁净钢生产技术，可以实现钢中夹杂物总含量(Si,Mn,P,S,C,N,O等)小于100PPM，宝钢、武钢、鞍钢本钢、首钢、东北特钢、包钢、攀钢等企业可以生产出夹杂物总含量小于60PPM的高性特钢种，如汽车板、家电用钢板、轴承钢、管线钢、深冲薄板等。钢坯的压力加工技术包括：轧制、挤压、锻造和拉拔等。钢坯压力加工技术包括：钢坯准备技术(加温、均热、表面清理等)轧制过程控制技术(温度、板型、轧制道次、压下量、表面清理和无头焊接、切分轧制等)，钢材精整，热处理，打包等技术。轧钢生产技术在钢铁工业生产过程中属于技术含量最高的工序。特别是在冷轧和涂渡层工艺阶段。近年来，我国钢铁工业加大了对轧钢技术开发和资金投入(占行业总投资的60％以上)建设了一批具有国际先进水平的各类型先进大型轧机。我国先进的轧钢装备和控制技术，已成为轧钢生产的主流。为轧钢过程的高效、高速和稳定生产创造了良好条件。近年来，具有自主知识产权，自主总承包设计与制造的国产装备在难度最大的板卷热连轧、冷轧及中板领域中均有突破性进展，轧钢产品的性能及尺寸形状精度都得到大幅度提高。我国开发一批具有自主创新技术与装备，生产出高性能的钢材。如宝钢、攀钢、马钢、鞍钢、莱钢等企业开发与批量生产多种规格的品种的汽车用钢，并得到国内外著名汽车制造厂的使用。目前，宝钢生产的汽车用钢，已占全国汽车生产用钢量的40％，提供汽车整车用钢部件(钢种)的能力已由75％上升到95％。攀钢、包钢已能生产高强度、高平直度、高表面质量的100米长R钢轧，并能满足火车时速300公里以上的铁路需求，青臧铁路用钢材已全部实现国产化。鞍钢开发1700mm热轧成套技术装备，荣获国家科技进步奖，其技术已成功输出到济钢。武钢开发成功低温取向硅钢生产技术。宝钢开发成功X100管线钢生产技术，武钢、鞍钢、舞钢和天管等企业已经能生产系列石油石化用钢，并有部分产品出口。国防现代化建设用钢全部实现了国产化。2．2节能和高效能源转化技术近年来，钢铁企业在管理节能，结构节能和技术节能方面做出了不少工作。宝钢、鞍钢、马钢、本钢、莱钢等企业加强对能源的管理，建立企业的能源管理中心，收到了节约企业总用能5％～8％的好效果。钢铁企业提高连铸比，增加高炉喷煤比，提高炼铁炉料中球团矿配比，采用薄板坯连铸连轧工艺技术，均取得了较好结构节能的效果。冶金行业在大力推广重大关链单项节能技术装备由40项增加到70多项。几项成熟关键节能技术装备有：干法熄焦技术(CDQ)，全国已有44套，在建和设计中的有30多套。高炉煤气压差发电技术(TRT)，全国已有210套，大于1000M3高炉的利用率已达90％。烧结余热回收技术已在马钢、济钢等企业得到应用。转炉炼钢能耗为负值技术(主要是提高转炉煤气和蒸汽回收量和得到充分利用)，宝钢、武钢、太钢、沙钢等十几个企业已实现转炼钢能耗为负值。高效蓄热式燃烧技术，可以实现降低加热炉能耗35％，我国已有270多个蓄热式加热炉。电机采用交交变频调速或液力偶合装置可以节电。连铸坯热送热装(热送温度大于500℃，热装比大于70％)可以节能，提高钢材质量。低热值高炉煤气发电技术，可使钢铁企业富余煤气转化为电力，提升了我钢铁企业能源转化功能。宝钢、济钢、通钢、首钢等十几个钢铁企业已装有煤气发电装置，全行业年发电量已超过100亿度电。炼铁系统能耗占钢铁工业总能耗78％，是钢铁联合企业节能的重点工序。高炉炼铁要贯彻精料方针，它对高炉炼铁的影响率在70％，因此精料是高炉炼铁的基础，也是炼铁节能的重要手段。提高风温100度，可以降低炼焦比15kg／t。当前，我国高炉风温比国际先进水平低100～150℃，应当尽快提高我国风温水平。提高高炉煤气中的CO2含量，降低生铁中Si含量和提高炉顶压力可以实现炼铁焦比下降。2，3固体废弃物综合利用技术我钢铁企业每生产1吨铁，要有约320公斤炉渣，生产1吨转炉钢约有110公斤钢渣。2006年全国生铁和钢的产量，均超过4亿吨，这样全国会有1．73亿吨的炉渣产生。冶金炉渣主要去向是生产水泥，还可以去生产矿渣砖，铺路筑石等。将炉渣进行细磨(粒度为30μm，比例在80％以上)成为矿渣微粉。将矿渣微粉配到混凝土中，可提高混凝土强度、耐久性、改善流动性和施工性能，同时可大大提高炉渣的价值。宝钢、鞍钢、包钢、唐钢、首钢、武钢等40多个钢铁企业均已能生产矿渣微粉，其全国年产量在2000多万吨以上。宝钢等企业采用耗污处理钢渣，有利于充分回收渣中钢粒，钢渣料度均匀，无粉尘产生，渣中游离Cao也得到减少，扩大了钢渣使用范围。粉煤灰可以用于生产水泥的原料，也可以搅拌混凝土中渗合，还可以用于生产墙体材料。轧钢氧化铁皮除可用到烧结和球团生产中以外，主要应用于生产粉末冶金用的高纯铁粉。经过脱油、还原、制粉之后就是高级粉末冶金的原料，大大提高了氧化铁皮的价值。宝钢对轧钢氧化铁皮进行精细处理，含铁纯度达到99．99％，用于生产高性能的磁性材料，提升了氧化铁皮的技术含量和价值。2．4节水和污水处理技术钢铁企业开发成功干法熄焦，高炉煤气干法除尘，转炉煤气干法除尘，炼焦用热导油传热技术，实现了不用水的生产。钢铁企业消灭直排水，对水的梯级利用科学化，串级使用合理化，分布式供水简约化，循环利用高效化。全国重点钢铁企业的工业水重复利用率已在95％以上，吨钢耗所水为6．56m3／t，废水处理率在99．5％。梯级和串级供水可以减少废水的处理量，不但减少药剂用量，还减少了水处理费用。对生产用水质量要进行科学分析，对不同污水采用不同处理技术，处理后供给不同用户，不搞企业集中水处理厂，采取分而治之，是个优化处理，优化供水的好方法。莱钢针对本企业的生产工艺特点和所处的地理位置，分散建设了40多个不同形式的污水处理设备，促进了水的循环利用，成为国家第八批冶金企业废水零排放示范工程。济钢开发成功含尘，泥污水斜管式沉降法处理污水设备，实现了污水处理设备简单，技术先进，设备投资和运行费用低，且占地也小。常用的几种污水处理技术是：对含尘、泥污水用沉降法，含微细颗粒的污水要加絮凝剂，进行沉降。含油和有机物质的污水可以投入不同药剂进行化学处理。含盐类物质可采用模法(反渗透技术)进行处理，用乳化剂去脱除含油废水。焦化废水用氨氮微生物，生物硝化——反硝化技术处理等技术。国家提出，污水处理的浓缩倍数要大于3．0。目前大多数钢铁企业没有达到这个标准。所以要进一步提升污水处理技术水平和加强对污水处理的技术研究开发。2．5烟尘治理技术钢铁企业加强了对烟尘排放的治理，全国重点钢铁企业的吨钢烟尘排放量，已从2000年1696克降到2005年的710克，降幅为58．14％，所采用的技术主要是电除尘和布袋除尘装置。首钢、宝钢的空气中含尘量降到50mg／m3以下，东北特钢已在30mg／m3以下；吨钢SO2排放量也从2000年的5563克降到2005年的3080克；吨钢COD排放从2000年的985克降到2005年的415克。