应用非高炉炼铁技术处理固体废弃物

　　钢铁应用非高炉炼铁技术处理固体废弃物x吴铿杨天钧陈平李荣波王长秋（北京科技大学）（鞍山钢铁股份有限公司）到对固体废弃物进行无害化和资源化的处理。由于我国的资源条件有限和国内高炉喷煤量的迅速提高，应用非高炉炼铁技术在国内形成规模产业是非常困难的。不过利用非高炉炼铁技术，特别是其中的熔融气化炉技术，开发适合处理我国固体废弃物的工艺，可以使我国在环境保护方面赶上世界先进水平。这也为非高炉炼铁技术在国内应用提供了一个新的领域。

　　①*钢铁联合研宄基金资助项目（50174⑴6）1前言随着我国现代化步伐不断加快，国内城市化和居民消费水平不断提高，每年产生的废弃物量不断加，我国的工业废弃物从1981年到2000年加了近1倍。我国工业废弃物己达7亿t，其中经有效处理和综合利用的比例都很低，大部分都堆积起来，累计堆存占地近1亿m2其中一些有毒废渣造成土地和地下水的污染，己构成重大的环境隐患。

　　固体废弃物对环境的污染不同于废水、废气和噪声，它们往往是许多污染成分的终级状态，如将有害气体富集到废渣中；有害悬浮物被分离出来形成的污泥和残渣；通过焚烧一些含贵重金属可燃物产生的含有害金属的粉尘。终态物质中的有害成分在长期自然因素作用下，又会转入大气、水体和土壤，钢铁故又成为环境污染的源头。因为固体废弃物具有源头和终态这一特性，所以控制好源头、处理好终态是控制固体废弃物污染的关键。在先进国家采用的技术是3C原则，即清洁（Clean）、循环（Cycle）、控制（Control）。另一方面，固体废弃物有离位资源之称，处理得当完全可以从中得到许多有用资源。综上所述，控制固体废弃物污染要从防止固体废物污染和综合利用废物资源这两方面入手。我国控制固体废弃物污染技术的政策是减量化、资源化和无害化。

　　为达到这一目的，需要采取以下的一些措施：改革生产工艺，用无废或少废技术、采用精料、提高质量和使用寿命；发展物质循环利用工艺；进行综合利用；进行无害化处理和处置。无害化处理和处置是控制固体废弃物作为污染源头的有效措施。

　　无害化处理和处置的方法较多，热处理方法是其中的一个重要方法。热处理是通过高温破坏以改变固体废弃物的组成和结构，同时达到减容、无害化或综合利用的目的。方法包括焚化、热解、焙烧和烧结等，其中高温焚烧是进行资源化和无害化*好的方法。

　　固体废物经过焚烧，将固体废弃物中含有能量回收利用，体积可以大幅度减少。有害废物通过焚烧，可以破坏其组成结构或消灭病菌，达到解毒、除害的目的。但目前较为流行的焚烧炉的温度大都是在1000 *c左右。

　　2用非高炉炼铁技术处理固体废弃物前些年国外开发了一些非高炉炼铁技术，主要是熔融还原技术。虽然这些非高炉炼铁技术取得了一定的成果，但因为高炉炼铁的生产规模大、能耗低、效率高、质量好，据有关专家估计，在较长的一段时间内其他炼铁方法无法与之相比。特别是目前先进的高炉的喷煤量己经达到260kg/t（Fe），生铁的成本在100美元/t左右。这些都为己经开发成功的熔融还原技术的推广带来许多困难，使一些需要进一步完善的熔融还原技术更是举步艰难……面对这种情况，国外的一些研究开发公司及时地将熔融还原的技术应用到处理固体废弃物中，并取得了很好的结果。

　　2.1粉尘精炼炉日本川崎公司自70年代以来，开发出一种使用廉价铁矿粉，低质焦炭和煤的熔融还原流程，并在1986年进行了半工业试验，己具备了工业化条件。

　　该熔融还原被称为Kawasaki流程，特点是米用了双质的焦炭，与当时熔融还原的全部采用煤代焦的主体指导思想不符，故这项技术一直没有得到人们的重视。在20世纪90年代，川崎千叶制铁所投资70亿日元，在该项技术的基础上，开发了处理炼钢粉尘和轧钢厂水处理时产生污泥的方法，也称之为粉尘精炼炉5.川崎千叶首先通过在内径为1.2m，高为3. 64m双层风口的半工业试验炉进行喷吹粉尘。含有一定比例的飞灰的残渣、焦炭和石灰石从炉子的顶部加入到炉子的中心部位，在炉子的周边区别加入焦炭，从下部双排风口吹入富氧的热风，排出的气体预热空气或再燃烧回收热量。在飞灰熔融炉产生的飞灰，采用湿法除去有害物质再入炉处理，这样可以达到无飞灰产生。通过试验处理了含15%和30%飞灰的残渣。熔融处理后得到熔渣和灰分的成分如表1所示。

　　表1熔渣和熔融飞灰的成分分析%混合处理灰分含Cl、Na2和KO在20 06%，作为返回使用的飞灰则要求发金属占5 %左右。氯化物通过盐浴挥发处理，将Zn<0. 6%.通过该方法还可以回其全部除去。其他金属可以通过分离、水洗和盐浴收钢铁废弃物中的ZnPb等金属。

　　处理，使排出的气体中Zn<0.04%、Na+K< 3非高炉炼铁技术开发前景对熔渣也进行了溶解物的浸出试验和性能检验，同样可以作为民用建筑材料。但在排出气体中前面介绍国外开发的处理固体废弃物所用工艺都是由熔融还原技术转化而来的。它们与普通的焚烧炉的主要区别是可以得到很高的温度，这是由于它们都采用了焦炭床、富氧和双风口的技术。而这种技术路线是源于使用熔融气化炉的两步法熔融还原，如Coiex、SC-Somitomo、Kawasaki等流程中的终还原炉。令人感到奇怪的是，在所开发的这类熔融还原技术中只有Corex投入了商业使用，但由此派生的高温处理固体废弃物的工艺，也大都投入了商业使用，并得到较好的经济和社会效果。

　　我国非高炉炼铁经过几十年的努力，己开发了不少自己的技术，直接还原技术和设备制造都己具备较高的水平，但能够在国内商业使用中取得成功的不多。我国缺少高品位铁矿石，作为还原剂大都直接采用煤，生产的海绵铁中灰分很高，不能满足现代化电炉生产高质量钢的要求。如果将灰分较高的海绵铁作为高炉的原料，可以节省一些焦炭，但使原料成本升高，导致生铁价格上扬。我国己加入世贸组织，国内的铁厂面临国际上生铁价格100美元/t的压力，降低生铁成本是铁厂*主要的任务之一。

　　由于上述原因，直接还原技术一直未能在国内形成规模产业。我国也开发了自己的熔融还原技术，但在近几年我国高炉喷煤技术发展十分迅速，使得我国在比较长的时间内不可能使用熔融还原炼铁技术。综上所述，国内从事非高炉炼铁技术的研究者将面临一个低潮期。如何应用国内己经开发的一些非高炉炼铁技术将其转化为生产力和为社会创造财富是值得考虑的问题。

　　改革开放20年来，我国在许多方面得到了很快发展，但在环保方面的进展没有与其他方面达到同步。在*近召开的九届人大四次会议上，国家将生态和环保摆到了非常重要的位置。环保工业将成为我国的一个朝阳产业。随着我国人民生活水平的不断提高，对环保要求也越来越高，固体废弃物进行无害化处理势在必行。将非高炉炼铁技术，特别是将熔融还原中熔融气化炉技术转化为适合处理我国固体废弃物工艺，充分调动环保、冶金、化工、轻工等领域的技术力量共同开发适合我国国情的处理固体废弃物的高温炉，这样可以将传统产业的技术应用到环保新兴产业中，必将具有广阔的市场前景，同时也会带来极大的经济和社会效益。

　　4结论国外先进国家己将一些熔融还原的技术应用到处理固体废弃物，得到了很好的经济和社会效由于国内的客观原因，将非高炉炼铁技术应用于国内形成较大规模的产业是非常困难的。

　　将非高炉炼铁技术应用到国内新兴的环保工业是大有前途的。