《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》指出:“构建资源循环利用体系,加强大宗固体废弃物综合利用,规范发展再制造产业。”发改环资〔2021〕381号:《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》指出:“推动大宗固废综合利用创新发展,创新大宗固废综合利用模式。在钢铁冶金行业推广“固废不出厂”,加强全量化利用。”采用转底炉法处理钢铁含铁锌尘泥是目前行之有效的工艺,2021年宝武集团申报的《含铁、锌固废转底炉直接还原成套工艺及装备》入选工业和信息化部 、国家发展和改革委员会 、科学技术部 、生态环境部公告《国家工业资源综合利用先进适用工艺技术设备目录(2021年版)》,其中性能优良的转底炉用新型复合粘结剂作为重要的创新工艺产品,进行推广应用。
我国现有钢铁生产长流程粉尘产生点多,2021年全国粗钢产量超过10亿吨,而每产1吨钢产生80~120kg的冶金尘泥,2021年产生冶金尘泥量超过1亿吨,其中含有大量的锌、铁等元素,数量庞大,若不加以循环回收利用,不仅污染环境,而且造成资源浪费。而国内资源化利用钢铁厂含铁锌尘泥的主流且规模较大的方法是转底炉工艺。
目前中国在生产转底炉17座,已成为拥有转底炉最多的国家。而粘结剂作为转底炉处理含铁锌尘泥压球生产环节必不可少的辅料,用于将烧结、高炉、转炉和冷轧等生产过程中产生的含铁含锌除尘灰和污泥等多源固废原料压制成球时必要的粘结物质,通常在原料的配料阶段加入,通过混匀后压球,生球烘干后入转底炉,粘结剂的作用在混匀、压球、烘干等阶段均对生产有重要影响。目前,国内转底炉单台处理量在每年20~25万吨固废,过程中需要加入4~6%粘结剂,以保证生产效率和固废利用率。因此,国内转底炉生产基地每年消耗的粘结剂在13~20万吨,单消耗粘结剂一项生产使用成本每年为5~7亿元。
然而,国内各转底炉生产基地所使用大多为无统一技术标准及使用规范的无机或有机粘结剂,导致粘结剂产品质量波动较大,良莠不齐。反应在生产上体现为对复杂原料适用性与稳定性差、添加比例较高、生产使用成本较高、生产返料率较高、生产效率低等。另外,由于近十年转底炉技术在中国发展迅速,转底炉专业技术人员短缺,导致生产人员生产操作水平不一,且无相对准确、统一的操作规范,进而导致粘结剂的生产使用过程操作不规范,也会加剧上述情况。
因此,为了有效促进转底炉技术发展和规范行业标准,本项目建议制定具有统一技术标准及使用规范的转底炉用复合粘结剂。该种复合粘结剂的添加比例较单一无机或有机粘结剂用量降低50%以上,干、湿球团强度提高2~3倍,成品粉化率降低5~10%,生产返料率降低10~20%,相应的含铁锌尘泥固废的利用率提高10~20%,年含铁锌尘泥处理量将增加30~60万吨。另外更为重要的是,由于较低的添加比例与较高的原料适用性,复合粘结剂较普通单一有机或无机粘结剂生产使用成本降低20~30%,如果全部推广应用,每年单粘结剂一项将节省1.5~2亿元。总之,新型复合粘结剂能在较小添加比例条件下,提高转底炉产线压制的含铁锌球团的干湿强度、热稳定性,有效降低生产过程中的返料量,降低金属化球团粉化率,从而提高生产效率、降低生产成本,更符合转底炉产线工艺对粘结辅料的需求。另外,复合粘结剂较单一有机粘结剂使用比例降低50%以上,若全部推广使用,单此一项折算成CO2,每年将减少20~30万吨CO2排放。因此,采用具有技术标准、性能优良的复合粘结剂取代单一有机粘结剂,意味着从源头降低了转底炉生产碳排放,对实现冶金尘泥的绿色利用意义重大,对习近平总书记提出的我国“碳中和、碳达峰”目标的实现具有重要促进作用。
除此之外,针对目前国内转底炉基地生产人员生产操作水平不一,且无相对准确、统一的操作规范,导致粘结剂的生产使用不规范的问题,本标准针对不同品级粘结剂给出了各工序相对准确的操作规范,从而有效避免了上述问题的发生。
综上所述,转底炉用复合粘结剂标准的建立对促进国内转底炉技术的发展,对“构建资源循环利用体系,加强大宗固体废弃物综合利用”国家战略以及“双碳”目标的实现,均具有重要意义。