冶金流程中清潔生產(chǎn)技術(shù)

1、冶金流程中的清潔生產(chǎn)技術(shù)摘要：分析了冶金工業(yè)中的廢棄物回收利用模式，以及清潔生產(chǎn)技術(shù)。主要包括冶金流程及工藝的改進(jìn)冶金過(guò)程排放的再資源化，再能源化和無(wú)害化處理等。關(guān)鍵詞冶金流程 清潔生產(chǎn) 資源環(huán)境冶金工業(yè)作為我國(guó)的工業(yè)大戶不僅是能源與資源的消耗大戶 其生產(chǎn)過(guò)程釋放的大量顆粒物SOX NOX 溫室氣體和廢水等也使其成為了環(huán)境污染大戶。Berry等就21世紀(jì)鋼鐵工業(yè)五大趨勢(shì)指出除非鋼鐵工業(yè)能夠確保環(huán)境不受污染與行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展密切結(jié)合，否則社會(huì)將限制鋼鐵工業(yè)的存在。在冶金工中實(shí)施清潔生產(chǎn) 是解決該問(wèn)題的根本方法和途徑。1 冶金企業(yè)廢棄物回收利用模式1.1 清潔生產(chǎn)及其實(shí)現(xiàn)1992年在里約聯(lián)合國(guó)環(huán)境

2、開發(fā)大會(huì)上正式承認(rèn)清潔生產(chǎn)是可持續(xù)發(fā)展的先決條件。中國(guó)21世紀(jì)議程中也將其列入其中，并制定了相應(yīng)的法律。清潔生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)途徑包括清潔材料，清潔工藝和清潔產(chǎn)品，要求在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)必須兼顧削減或消除危險(xiǎn)物及其他有毒化學(xué)品的用量，改善勞動(dòng)條件，減少對(duì)操作者的健康威脅，并能生產(chǎn)出安全的與環(huán)境兼容的產(chǎn)品。清潔生產(chǎn)的實(shí)施途徑包括：.材料投入，有用副產(chǎn)品的利用，回收產(chǎn)品的再利用以及對(duì)原材料的就地再利用。特別是在工藝過(guò)程中的循環(huán)利用；.生產(chǎn)工藝或制造技術(shù)，改善工藝控制，改造原有設(shè)備，將原材料消耗量，廢物產(chǎn)生量，能源消耗健康與安全風(fēng)險(xiǎn)以及生態(tài)的損壞減少到最低程度；.自然資源使用以及空氣，土壤，水體和廢物排放

3、的環(huán)境評(píng)價(jià)，根據(jù)環(huán)境負(fù)荷的相對(duì)尺度確定其對(duì)生物多樣性，人體健康，自然資源的影響評(píng)價(jià)。1.2 冶金企業(yè)廢棄物回收利用模式廢棄物的采集，回收，儲(chǔ)存，運(yùn)輸，加工處理，利用途徑等各個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成了鋼鐵生產(chǎn)廢棄物的回收系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)中具有輸入，輸出，轉(zhuǎn)化處理，環(huán)境制約等要素。系統(tǒng)輸入就是來(lái)源于生產(chǎn)過(guò)程的廢棄物.。系統(tǒng)輸出則是具有價(jià)值的再生資源，加工原料，能夠重新投入鋼鐵生產(chǎn)和其他部門使用的消費(fèi)品。系統(tǒng)轉(zhuǎn)換是指將廢棄物變?yōu)樵偕Y源的全過(guò)程 其中廢棄物的采集回收，撿選分類，加工處理是系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)。直接關(guān)系著作為再生資源的數(shù)量，質(zhì)量和價(jià)值。同時(shí)，廢棄物的資源管理，計(jì)劃管理，信息管理，運(yùn)作管理也是系統(tǒng)轉(zhuǎn)換中必

4、不可少的內(nèi)容。社會(huì)的發(fā)展，鋼鐵工業(yè)水平，科技進(jìn)步與人員素質(zhì)，資源能源現(xiàn)狀對(duì)回收系統(tǒng)起著環(huán)境制約的作用。（圖1 為鋼鐵企業(yè)廢棄物回收利用模式）2 冶金工業(yè)中清潔生產(chǎn)技術(shù)2.1 建立冶金協(xié)同優(yōu)化體系冶金協(xié)同優(yōu)化體系：將涉及鋼材制造過(guò)程，加工組裝過(guò)程，使用過(guò)程，廢棄過(guò)程，回收利用過(guò)程等因果鏈，組成若干區(qū)域性的兼顧社會(huì)整體節(jié)能，降低社會(huì)環(huán)境負(fù)荷，協(xié)同優(yōu)化的冶金生產(chǎn)體系是一種發(fā)展趨勢(shì)。諸如鋼廠與發(fā)電廠的結(jié)合，鋼廠與建筑材料廠的結(jié)合，甚至某些地區(qū)的鋼廠與石油加工或某些化工廠的結(jié)合，是一種社會(huì)的需求。冶金企業(yè)還可成為污染處理基地，如高爐噴吹廢塑料是消除“白色污染”的最佳途徑。這樣，在某些特定條件下，有可能形

5、成包括冶金生產(chǎn)企業(yè)在內(nèi)甚至形成工業(yè)區(qū)。2.2 冶金流程及工藝的改進(jìn)冶金制造過(guò)程正以積極推進(jìn)最有效技術(shù)為基本，不斷使冶金制造流程從間歇，停頓，流程長(zhǎng)向緊湊化準(zhǔn)連續(xù)化，流程短的方向發(fā)展，以使物質(zhì)收得率最大化，能源效率最佳化和制造流程時(shí)間最小化。從鐵礦石+能源+鋼材+制品( 工程) 廢棄再利用的過(guò)程看，分析不同類型鋼廠的能源效率和環(huán)境負(fù)顯得尤為重要，如短流程鋼廠的能耗及噸鋼有害氣體排放量都遠(yuǎn)低于高爐長(zhǎng)流程鋼廠。在冗長(zhǎng)的鋼鐵冶金過(guò)程中，頻繁地加熱和冷卻物料引起了能量消耗增高。從鋼水澆注成鋼錠開始到鍛造，軋制成各種鋼材，型材，經(jīng)歷了臺(tái)車式退火爐，室狀爐，均熱爐，連續(xù)加熱爐，步進(jìn)式加熱爐，輥底式退火爐等多

6、種爐型的反復(fù)加熱，冷卻，多次加熱及不同目的退火處理，鋼經(jīng)歷了漫長(zhǎng)多次的熱循環(huán)過(guò)程，消耗了巨大能源，包括煤氣，重油，電能，天然氣等的消耗。這大量能源的燃燒，消耗了巨大的熱能。研究鋼的熱循環(huán)工藝，建設(shè)和改造高爐熱風(fēng)爐大型燒結(jié)冷卻機(jī)，軋鋼加熱爐等生產(chǎn)裝置的余熱回收裝置，提高余熱回收率，開展連鑄坯熱裝熱送等在不同工序上大面積的進(jìn)行工藝改革，使加熱工藝熱處理工藝全面系列化，規(guī)范化，科學(xué)化，必為冶金企業(yè)節(jié)能降耗，提高生產(chǎn)率及改進(jìn)鋼的冶金質(zhì)量帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在冶金生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，注意工藝變革，可以將污染消除在過(guò)程內(nèi)。2.3 冶金過(guò)程排放清潔處理冶金企業(yè)從原料，焦化，燒結(jié)到煉鐵，煉鋼，連鑄

7、以及軋鋼的生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量含有可利用熱量的廢氣，廢水，廢渣。同時(shí)在各工序之間存在著含有可利用能量的中間產(chǎn)品和半成品。2.3.1 再能源化 冶金企業(yè)排放的廢氣主要包括:燒結(jié)廢氣，高爐煤氣，電爐煙氣和軋鋼加熱爐煙氣等。其余熱回收后可用于預(yù)熱助燃空氣，預(yù)熱煤氣和生產(chǎn)蒸汽。1 ) 燒結(jié)廢氣在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中9燒結(jié)工序的能耗約占總能耗的10%僅次于煉鐵工序而位居第二。在燒結(jié)工序總能耗中，有近50%的熱能以燒結(jié)機(jī)煙氣和冷卻機(jī)廢氣的顯熱形式排入大氣，既浪費(fèi)了熱能又污染了環(huán)境。采用熱管蒸汽發(fā)生器可回收燒結(jié)廢氣余熱。2 ) 高爐煤氣高爐煤氣的回收利用比其它廢氣的回收利用意義更為重大，因?yàn)檫@涉及到冶金企業(yè)的氣體燃

8、料平衡，減少燒油等重要的能源問(wèn)題，所以應(yīng)是廢氣余熱，余能回收利用的重點(diǎn)之一。對(duì)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)來(lái)說(shuō)，目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是努力降低高爐煤氣的放散率，增加混合煤氣量，或采用低熱值煤氣燃燒技術(shù)將其用于軋鋼加熱爐，對(duì)獨(dú)立鐵廠而言，則應(yīng)盡快建設(shè)高爐煤氣電站。3 ) 電爐煙氣電爐煉鋼過(guò)程中的廢氣余熱回收技術(shù)，有可能使電爐煉鋼節(jié)電100kh/r(鋼)以上，并提高電爐的生產(chǎn)效率。在電弧爐的熱平衡中，煙氣顯熱一般占電爐熱量的20%。一臺(tái)100r電弧爐廢鋼預(yù)熱器的綜合效益為:廢鋼平均預(yù)熱溫度可達(dá)200250C，電能消耗減少4050kh/r，熔煉時(shí)間縮短58min，電極消耗下降0.20。4kg/r電爐熱效率達(dá)70%(不預(yù)熱廢鋼時(shí)

9、一般為50%60 %)。4 ) 軋鋼加熱爐煙氣 軋鋼加熱爐煙氣回收利用率:采用高保溫性能，高密封性能的輕型地上煙道和高回收率的多行程優(yōu)化排列的翅片或插入件強(qiáng)化傳熱的金屬換熱器。采用絕熱性能良好的熱回收管路，采用爐頂間隔墻來(lái)改善爐內(nèi)熱交換及降低排煙溫度，采用能在高預(yù)熱溫度下以全熱風(fēng)方式工作的高效燃燒裝置。2.3.2 再資源化 以回收廢鋼為原料，在電弧爐內(nèi)溶化。溶化后的鋼水在鋼包內(nèi)進(jìn)行精練，再經(jīng)過(guò)連鑄和軋制成型。最初再生法只能生產(chǎn)低級(jí)產(chǎn)品，特別是鋼筋，現(xiàn)在它占鋼鐵市場(chǎng)份量越來(lái)越大。目前美國(guó)40%以上的鋼是用這種方法煉的。美國(guó)環(huán)境保護(hù)局的測(cè)試表明，使用廢鋼代替鐵礦石煉鋼時(shí)，總能耗降低近23?？諝馕廴?/p>

10、排放物可減少86%。冶金生產(chǎn)中產(chǎn)生許多種排放物，對(duì)這些排放物進(jìn)行適當(dāng)處理，不僅可防止二次污染，而且可回收作為資源利用。2.3.3 無(wú)害化處理 冶金企業(yè)的無(wú)害化處理比較集中在水處理，煙塵處理以及某些有害刺激性氣體的處理上。冶金企業(yè)廢水排放量大。掌握各工序廢水的特點(diǎn)，對(duì)整體研究企業(yè)節(jié)水及廢水治理，以廢治廢大有益處。例如利用不同工序的酸性廢水和堿性廢水調(diào)節(jié)混合，中和為中性后，不僅可滿足環(huán)保上對(duì)廢水值的要求，而且可消除廢水復(fù)用時(shí)對(duì)管道的腐蝕，提高廢水循環(huán)復(fù)用的實(shí)際可能性。另外，利用有些廢水混合后反應(yīng)產(chǎn)生沉淀物及產(chǎn)生的沉淀物的吸附性能，降低廢水中懸浮物含量及其它有害物質(zhì)含量。不僅提高廢水水質(zhì)，而且可使本

11、不能復(fù)用的廢水能夠復(fù)用。然而更為根本的問(wèn)題是：如何少用水 不用水或是水的充分循環(huán)利用。作為再能源化和不用水的絕妙結(jié)合的例子就是干熄焦 CD。北美有的新建焦?fàn)t將原來(lái)煉焦，化工系統(tǒng)轉(zhuǎn)為煉焦，發(fā)電系統(tǒng)也是值得注意的新動(dòng)向。3 結(jié)語(yǔ)冶金工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，鋼鐵仍然是非常重要的結(jié)構(gòu)材料和迄今為止產(chǎn)量最大的功能材料。在眾多的使用領(lǐng)域內(nèi)鋼鐵仍屬必選材料，是工農(nóng)業(yè)，交通運(yùn)輸業(yè)和國(guó)防工業(yè)的基礎(chǔ)。冶金工業(yè)屬于流程制造業(yè)，在冶金制造體系中大量的物質(zhì)，產(chǎn)品流，大量能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。多種形式的排放過(guò)程和大量的排放廢棄物都對(duì)環(huán)境造成不同層次，不同程度上的影響。其污染困惑著這一行業(yè)的發(fā)展走清潔生產(chǎn)的道路是冶金工業(yè)面向新世紀(jì)的重要命題。!參 考 文