《钢铁工业调整升级规划(2016—2020年)》的通知中第(六)全面推广的节能减排技术中指出:转炉(电炉)二次、三次除尘、烧结矿余热回收、能源管控中心等。加快钢铁行业资源能源回收利用产业发展,加强冶金渣、尘泥等固体废弃物的综合利用,提高冶金渣粉尘的综合利用率,促进行业绿色发展。粉尘中含有大量有价金属,同时含有害元素,科学合理回收这些元素,提高有用元素的回收利用,变废为宝,减少有害元素的重次污染,是行业的重点工作。
国务院关于加快推进生态文明建设的意见第四部分“全面促进资源节约循环高效使用,推动利用方式根本转变”中指出:发展循环经济,对含铁尘泥的综合回收利用,不仅能节约资源,产生经济效益,而且能减少碳的排放,产生环境效益,为生态文明发展做出贡献。
含铁尘泥是指钢铁生产过程中对所排烟尘进行干法除尘、湿法除尘和废水处理后的固体废物, 是钢铁工艺生产过程中产生的主要固体废物之一。其产量大、含铁量高,尘泥产生量为每吨钢100-130kg,全铁含量一般在30-70%,造成大量资源浪费和环境污染。
电炉灰中含锌高,回收提取高价值锌,提高企业副产品的附加值,减少浪费和污染,降低成本,促进低碳绿色发展。
目前,随着国家“3060碳达峰、碳中和”的不断推进,节能减排工作是钢铁行业面临的重要课题。伴随着中国几十年的快速发展,再生钢铁原料存蓄量已超过100亿吨,每年再生钢铁原料产量超过2亿吨。与此同时,世界电弧炉钢产量约占总粗钢产量的30%左右,其中欧美发达国家约占50%左右,而中国仅占10%左右。因此,加快向电弧炉冶炼生产模式的转变,是实现“碳达峰,碳中和”,以及节能减排的重要措施。
随着电弧炉改建、扩建、新建持续推进,我国电弧炉产量将会逐年大幅提高。与此同时,电弧炉生产过程产生的灰尘量(电炉灰)也将大幅增加。电炉灰属于典型的粉尘危害,对环境和人员都会带来危害。另外,经电炉除尘系统收集的电炉灰,未对其进行资源回收前,需要支付费用给资源回收公司,代为处理,增加了工序成本。本质上说,电炉灰是一种非常有利用价值的固体废物,其中Fe含量约为40%左右,Zn含量约为10%左右。经资源综合利用后,一方面可实现固废排放的无害化处理,节省了处理固废的成本。另一方面,其产品可外卖或作为原料重新进入冶炼各工序,降低生产成本。
目前,电炉灰回收的技术已较为成熟。比如,通过回转窑,对电炉灰、高炉灰、无烟煤、瓦斯灰的混合料进行高温煅烧后,其中Zn汽化成气态,经过沉降、表冷器冷却等环节后,获得ZnO,完成Zn资源的回收,其中窑渣可作为原料重新进入冶炼各工序;也可将电炉灰与还原剂和粘结剂造球后,在还原炉内加热,可实现粗Zn产品的制备,其中还原炉内炉渣,可作为原料重新进入冶炼各工序;另外,电炉灰、秸秆和动物粪便混匀后,通过熟化处理,可作为土壤改良剂。
但是我国还没有电炉灰综合利用的标准,给企业的生产和质量监督带来不便。为了在电炉灰综合利用方面,进行有效的设计、考核和监督,促进其健康有序发展。同时,电炉灰综合利用是冶金固体废弃物(含冶金矿山废石、尾矿,钢铁厂产生的各类尘、泥、渣、铁皮等)综合利用先进工艺技术,属于《产业结构调整指导目录》(2019年本)鼓励类技术。另外,为了顺应《中国钢铁工业协会关于加强钢铁行业标准化工作的指导意见》(钢协[2019]122号)指出,要推进标准体系建设,增强标准化服务能力,为钢铁行业协调、有序、健康、可持续发展提供技术支撑。因此,研制《电炉灰综合利用技术规范》行业标准可指导钢铁企业电炉灰的高效利用