钢铁行业固废堆场及含锌尘泥处置技术实践

钢铁行业固废堆场及含锌尘泥处置技术实践摘要：钢铁产品生产制造周期相对较长，整个过程中消耗大量资源、能源，并排放污染物和温室气体，但钢铁产品的应用领域非常广泛，且具有高性能、长寿命等特点，能够循环利用。

在固废物临时存放时，堆场处置情况直接关系着固废物和环境的关系，为此，应加强固废堆场处理，提高固废物资源化利用水平，降低固废物对环境产生的危害。

关键词：钢铁行业；固废堆场；资源化利用引言在经济快速发展，物质资源不断丰富，乡镇日趋城市化的形势下，固体废物的产生量呈现出较为明显的增长趋势，环境污染的防治自然成了建设生态文明社会的必要措施。

新《固体废物污染环境防治法》(下文中简称“新固废法”或“新法”) 的实施不但关系产废企业的发展与国家生态环境观念的构建，同时也与人民健康息息相关。

因此，产废企业只有走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势足的道路，才能在环境与经济的和谐共生道路上走得更远。

1.钢铁固废减污降碳协同钢铁行业固废具有种类多、成分复杂、排放量大等特点。

开展钢铁固废资源高效利用，可减少矿石资源消耗，同时与建材等行业构建循环经济产业链，替代高能耗的建材原料加工环节，是我国钢铁行业及建材行业协同落实碳达峰、碳中和目标任务的重要途径之一。

近年来，我国钢铁行业积极开展资源综合利用项目建设，实施绿色转型升级发展，虽然工业固废总量增加，但资源综合利用率指标在保持较高的水平下仍有一定进步，高炉渣、钢渣、含铁尘泥综合利用技术也取得了创新发展与推广应用。

钢铁行业钢结构产品和固废资源均可以作为建筑、建材等下游行业协同降碳的原材料，通过钢铁产品的碳足迹评估分析和钢铁产品碳披露，为下游行业提供绿色循环材料；通过完善技术先进、经济合理的钢结构全生命周期标准体系，建立钢铁产品绿色标准体系；促进冶金渣等固废资源综合利用关键技术和成套技术研究成果转化为标准规范，加快钢材产品标准和冶金渣利用设计规范有效衔接。

同时，重视国内标准与国外标准的转换，推动中国标准国际化。

2.钢铁行业固废堆场治理内容及目标某钢铁公司作为大型钢铁企业，主动承担起社会责任，严格落实国家环保要求，努力践行“绿水青山就是金山银山”的理念，构筑生态文明的美好钢铁生产企业。

以《某钢铁公司固废堆场整治方案》为依据，对固废堆场实施固体废弃物的综合处置，包括固体废弃物的挖掘、运输；固体废弃物的干燥、破碎、筛分等预处理；固体废弃物的综合处置；场地渗滤液、废水的收集处置。

治理目标：通过本项目的实施，消除固废堆场对周边环境的影响，实现绿色发展、土地再利用，满足国家相关的法律及规范要求。

为了有效管控场地环境风险，应针对场地内垃圾、地下水及时开展修复治理工作，并加强环境监管，具体建议措施如下：①建议对该场地进行原位封场处理，在场地四周设置垂直阻隔系统以防垃圾渗沥液对周边土壤及地下水可能造成的污染，在垃圾上方覆盖封场和设置导气导排系统，并进行植被生态恢复；②建议对地下水水质进行长期跟踪监测。

渗滤液作为杂质种类多的高浓度恶臭废水，因其高盐、高氨氮、高有机物等特点，而且水质波动大、处理难度高，常规的生物+化学法无法满足环保要求。

如果直接排入水体，会严重污染环境，破坏整个地区水体环境，对良好的生态平衡产生严重的破坏作用。

渗滤液处理方法应用比较多的有物理化学法、生物法、土地法、膜处理方法等。

3.钢铁行业固废堆场处置技术3.1可焚烧垃圾筛分得到的编织袋、塑料、木竹等可燃组分，可直接外运至垃圾焚烧厂进行焚烧。

焚烧法是一种高温处理技术，通过对废物在焚烧炉中燃烧，使废物中有毒有害物质在高温下氧化、分解，产生的热量可用于锅炉发电，是一种同时可实现废物无害化、减量化和资源化的处理技术。

3.2建筑垃圾筛分后得到的建筑垃圾经清洗破碎形成不同规格的物料，具有透水性好，遇水不冻涨，不收缩等特点，再加入水泥、水等配合成再生混凝土。

建筑垃圾再生骨料也可作为再生回填材料、再生道路材料、再生透水砖。

经过加工后的建筑垃圾再生骨料可以可代替砂石再次运用到建筑当中。

如，废砖、水泥混凝土可以替代普通砂石料用于道路基层。

废砖瓦可制成再生砖、砌块、墙板、地砖等建材制品。

渣土可用于筑路施工、桩基填料、地基基础等。

3.3污泥/灰土对于筛下的污泥或灰土类物质，检测符合标准要求的，可用作制砖、制陶粒、路基材料，降低处置成本，其余则运至水泥厂进行无害化处置。

3.4金属类物质筛分获得的金属类物质，主要为铁类，由某钢铁公司利用冶金炉窑返生产利用。

3.5其他垃圾跨产业协同对于固废堆场内存在的少量其他垃圾，运至水泥厂协同处置，即将满足或经过预处理后满足入窑要求的固体废物投入水泥窑，在进行水泥熟料生产的同时实现对固体废物的无害化处置，具有安全性高、处理能力大、适应范围广、实现资源综合利用等优势。

4.钢铁固废物资源化处置——以含锌尘泥为例含锌尘泥的处置与利用是困扰钢铁厂的一大难题，锌一般来自铁矿和废钢，由于锌的沸点低，大部分锌在钢铁冶炼过程中，通过除尘系统进入尘泥中，其主要特点是铁和碳含量较高，并含有部分有害杂质如锌、铅等氧化物，电炉除尘灰、高炉布袋除尘灰、炼钢OG污泥含锌较高。

一直以来，这些含锌尘泥大多数都是通过返回烧结，或造块，再次进入高炉或转炉冶炼。

随着尘泥中锌、铅、钾、钠等有害元素在高炉流程中的不断富集以及炼钢使用废镀锌钢材比例的逐渐增加，尘泥中的含锌量也呈逐渐上升的趋势；同时，炉料中含锌量过高，由于锌沸点低，会在高炉内挥发、富集，在高炉炉身上部逐渐形成结瘤，影响炉况顺行，缩短高炉寿命。

因此，钢铁联合企业中锌、铅、钾、钠等元素含量较高的含锌含铁尘泥很难全部直接返回生产单元再利用。

以前钢铁厂对于含有害元素量高的含铁尘泥特别是含锌含铁尘泥以社会化利用或填埋方式处置为主，物流成本高、环节多且易造成环境污染。

因此寻找合理有效的处理技术，并且实现资源的综合利用与再循环，是钢铁冶金产业固废处理的核心关键。

4.1 含锌尘泥的处置工艺含锌含铁尘泥处置的关键是脱除锌、铅等制约其返生产利用的有害元素，目前国内外钢厂对含锌含铁尘泥脱锌的方式多种多样，工艺主要分为火法脱锌工艺和湿法脱锌工艺两类，湿法脱锌工艺主要有水力旋流脱锌、酸浸和碱浸法等，水力旋流脱锌率不高，酸浸和碱浸法脱锌存在浸出剂消耗多、成本高、效率低、设备腐蚀严重、二次污染等问题，未得到广泛采用；火法脱锌是目前国内外钢铁企业比较流行和较为认可的含锌含铁尘泥处理方法，火法处理工艺分为直接还原法(转底炉法、回转窑法等)和熔融还原法(竖炉法、等离子法等)两类。

竖炉冶炼随国家产业政策要求将逐步关停，直接还原法处理含锌尘泥成为主流。

；回转窑脱锌工艺，将除尘灰与焦粉、辅料混合，进入挥发窑（回转窑）中，物料中的金属锌在1050～1250℃条件下被还原成为金属锌蒸汽，在窑尾锌蒸汽又被空气所氧化从而产出次氧化锌产品。

挥发窑生产线中氧化沉降室、表冷器（余热锅炉）、布袋收尘器等收尘设备所收集的烟尘即为不同品位的次氧化锌产品。

转底炉脱硝工艺，含水尘泥经浓缩、脱水、烘干后与各种除尘灰和粘结剂按比例配料（控制碳含量在14%以下）经润磨、造球、筛分，合格生球再经干燥后均匀布到转底炉环形台车上还原。

还原后生成的金属化球团冷却后再经筛分，合格品进成品料仓，筛下物返回烧结。

从环形炉出来的烟气则先通过余热蒸汽锅炉进行余热回收，然后通过热交换器进一步降温，最后再由袋式除尘器净化后外排，锌矿粉通过余热蒸汽锅炉、热交换器、袋式除尘器被回收。

国外的资源循环利用企业，运用回转窑系统处理钢铁厂含锌烟尘灰起步较早，技术相对比较成熟。

日本由于锌矿资源匮乏，对资源综合利用及环境保护非常重视，鼓励钢铁厂把产生的冶金废物资源化综合利用。

日本自1971年起，开始尝试使用回转窑工艺从浸出渣和其他含锌物料中回收锌；1977年，日本Sumitomo Shisaka工厂采用回转窑处理电炉炼钢烟灰生产线开始建设，后经不断改造升级，最终实现每年处理电炉烟尘20万吨，氧化锌产量6.5万吨/年；德国B.U.S集团（Berzelius Umwelt Service）是欧洲最大钢铁废物资源循环利用企业，利用威尔兹回转窑工艺在德国、法国、意大利、葡萄牙等地拥有五座工厂，占欧洲60%市场份额；西班牙Befesa公司主要处理Basque Country钢铁公司产生的13万吨电炉炼钢烟尘，主要使用的设备也是回转窑系统；美国HRD（Horsehead Resources Development）公司是美国最大的电弧炉烟尘处理公司，该公司同样是采用回转窑法处理烟尘灰37.8万吨/年，回收氧化锌产品7.5万吨/年。

只针对某一家钢铁企业，因为其烟尘灰总量少，又不能规模化生产，我国台湾钢联股份有限公司通过收集由当地12家钢铁厂产生的烟尘灰，合理均衡各厂原料配比，使用两座回转窑系统，最终在2019年实现了年处理20万吨电炉炼钢烟尘灰。

通过以上案例可知，通过钢铁厂固废特性研究，开展合理配料和生产控制，窑内结圈问题可以得到有效抑制。

近年来，国内有多项回转窑和转底炉工程项目投产，致力于服务我国钢铁含锌铁固废资源化。

中冶长天2022年9月在新疆八一钢铁股份有限公司建成20万吨回转窑提锌项目，已经开始烘窑。

宝钢湛江、宝钢股份、韶关钢铁、武钢、马钢、沙钢、莱钢等建设了转底炉，目前国内建成或在建的转底炉近20座。

以重庆赛迪热工环保工程技术有限公司为代表的企业，在全国范围内落地10余项含锌固废处置工程。

比如营口回转窑项目采用了新型低碳高效回转窑处置含铁含锌固废技术，高效、环保、低碳，项目建成投产后将资源化利用厂区烧结除尘灰、转炉除尘灰、高炉布袋灰，助力日钢实现全厂含铁含锌尘泥固废零排放。

另外，中冶赛迪具有自主知识产权的转底炉资源化处置含铁含锌尘泥技术，可资源化利用全厂布袋灰、电炉灰、筛分除尘灰、转运及矿槽除尘灰、焦炭除尘灰、转炉灰等多种含铁含锌固废，彻底解决厂内含铁含锌尘泥返回主工艺造成的环境问题和系统运行故障难题，助力钢厂实现含铁含锌固废全部循环高效利用。

4.2 转底炉与回转窑原料条件对比4.3转底炉与回转窑成熟性和稳定性对比回转窑结圈问题已有较为成熟的应对措施，通过含锌尘泥压球及合理控制燃烧过程,可有效控制回转窑高温区结圈。

转底炉近年投产项目较多，设备故障率下降，运转率有所提升。

4.4回转窑和转底炉成本及收益比较以新疆八一钢铁股份有限公司含锌尘泥资源化利用项目为例八钢需要处理的原料均为高碳、高锌的尘泥，在不加其他低碳、低锌冶金尘泥的前提下入炉碳含量大于20%，适宜采用回转窑工艺来处理；同时转底炉的能耗、投资以及加工成本均高于回转窑，因此采用回转窑工艺。

含锌尘泥资源化处置符合循环经济理念，锌和铁都是宝贵的资源，将钢铁冶炼除尘灰中的铁、锌分离出来后，含铁产物返回高炉或烧结，氧化锌作为产品外销，具有明显的资源综合利用和节能效益。