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1、冶金工业燃料论文材料学院冶金07.1姓名：武鹏学号120063202082摘要 减少钢铁生产过程中CO2温室气体和有害物质的排放,增加处理废塑料等大宗社会废弃物的能力,利用化石燃料以外的其它可再生能源,与化工等行业构成工业生态链,是当今生态钢铁冶金的主要研究内容。论文中对国内外生态钢铁冶金技术的发展现状进行了较详细的概述,并指出了我国生态钢铁冶金技术的发展方向。关键词 生态 钢铁 环境 能源0前言1钢铁工业是典型的流程工业,在消耗大量资源、能源的同时,还产生许多排放物,排放物总量十分巨大。北美钢铁厂产生的高炉渣、转炉渣、电炉渣、铁水预处理渣、钢包渣等达222kg/t钢,粉
2、尘、污泥及铁鳞量达70kg/t钢,废耐火材料量7kg/t钢,固体废弃物总量约为300kg/t钢[1]。钢铁厂排放的废水中含有油、酚、汞、铅、镉等有害物质,我国的废水排放量高达7t/t钢。钢铁厂排放的废气有CO2、SO2、NOX、二恶英等。2002年全世界的粗钢产量为9.02亿吨,按高炉铁水/粗钢比0.7t/t、CO2发生量按每吨高炉铁水为1.489t计算,钢铁工业CO2排放量达9.40亿t/年[2]。1996年,中国钢铁工业的SO2排放量为97.8万t,占全国工业SO2总排放量的7.5%。NOX的排放量与SO2大致相当。钢铁工业在高炉渣的利用、粉尘治理及循环利用等方面成效
3、显著,但在废耐火材料利用、废水与废气的治理方面进展不大。巨大的资源和能源消耗,大量有害物质的排放,使得钢铁工业在为人类社会提供廉价钢铁材料的同时,还对人类赖以生存的生态环境造成严重的破坏。其影响有全球性的,如产生温室效应和形成酸雨;有较广大区域的,如废水对河流、地下水甚至海洋所造成的污染;还有炉渣、粉尘等对人员、居民的身体健康及局部生态质量产生的影响。我国目前处于工业化的初级阶段,对钢铁、有色金属、水泥、玻璃等基础材料的需求量巨大。因此,不能简单地反对发展钢铁工业等重化工业,重要的是要转变片面追求数量、大量消耗资源和能源、对环境先污染后治理的旧的发展模式,走生态钢铁冶金的
4、道路,即大力提高生产效率,不断降低单位产品的资源及能源的消耗,提高产品的使用性能以减少钢铁材料的需求量,实现钢铁工业与自然生态的协调发展。1 减少钢铁生产的能量消耗钢铁生产需要能量,在消耗能量的同时向大气排放CO2、SO2、NOX等有害气体。因此,减少钢铁生产的能耗不仅有保护自然生态的作用,还有减少环境污染的作用。1.1 大力降低炼铁能耗在钢铁制造流程所有工序能耗中,炼铁工序最高。2002年及2003年,我国重点大中型钢铁企业炼铁系统能耗在综合能耗中所占比重分别为71.15%和74.88%(见表1)[3]。我国炼铁能耗在钢铁综合能耗中所占比例远远高于西方发达国家,一方面下
5、功夫。与1980年代比较,我国的炼铁能耗有很大降低。2003年我国重点钢铁企业炼铁高炉的平均入炉焦比为433kg/t铁,喷煤比118kg/t铁,燃料比551kg/t铁。我国炼铁高炉的燃料比以宝钢最低,2003年大块焦单耗为287.33kg/t铁,小块焦单耗为12.53kg/t铁,煤粉单耗为186.63kg/t铁。全世界炼铁高炉的燃料比以德国最低,为475kg/t铁。因此,我国在降低炼铁高炉能耗方面还有很大空间。1.2 优化从钢水到轧制的工艺铸造是钢铁制造流程中的关键工序,其任务是完成从液体到固体的相变,向材料加工工序(轧钢)提供原料。铸造方法、铸造产品的几何形状,对于钢铁
6、厂的能耗和效率具有全局性的影响(见表2)[4]。与模铸工艺相比,连铸工艺实现了第一次飞跃,可节能6.3~8.4GJ/t坯,提高成材率10%~15%。其节能的的效果不仅表现在减少中间加热和能耗及提高成材率上,而且还表现在从高炉开始一直到最终成品工序的工艺优化、输送优化所带来的综合节能上。与普通连铸工艺相比,薄板坯连铸—连轧可降低能耗50%,提高成材率1.8%。正在开发的薄带连铸工艺,能够取消中间加热环节和节省加热所需要的能量,进一步提高成材率。2 采用环境友好的工艺技术2.1 干熄焦和低水熄焦技术用水熄灭从炼焦炉中推出的赤热焦炭,将产生大量废气和废水,严重污染环境,同时浪费
7、大量的能源。干熄焦用氮气取代水,能够显著改善焦炭的质量(M40提高3~8个百分点,M10降低0.3~0.8个百分点),回收红焦显热(1.25MJ/t焦),还可大减轻对环境的污染。长期以来,干熄焦的主体设备依赖进口,价格昂贵,干熄焦技术推广缓慢。随着装备的国产化,这项技术将在我国迅速得到推广。低水熄焦可以大大减少熄焦的用水量和污染物的排放,而且技术难度和投资都比干熄焦小,因此在欧美等国也得到了发展。2.2 非回收型炼焦技术为了减少焦炭生产对环境的污染,美国Sesa炼焦公司建起了非回收型焦炉[5]。这种炼焦工艺不回收化工副产品,而
