李燦華，華洲連，周溪瀅，焦立新

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基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念的鋼渣生態(tài)工業(yè)園構(gòu)建

李燦華1，華洲連2，周溪瀅1，焦立新2

（1. 武漢科技大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430080；2. 武鋼集團(tuán)金屬資源有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430082）

從鋼渣資源的綜合利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)及恢復(fù)兩個(gè)方面闡述了鋼渣生態(tài)工業(yè)園的設(shè)計(jì)，以武鋼冶金渣分公司為實(shí)例，圍繞控制廢料產(chǎn)出、物料內(nèi)部循環(huán)及生態(tài)恢復(fù)3個(gè)主要環(huán)節(jié)，提出了鋼渣生態(tài)工業(yè)園的聯(lián)合企業(yè)型發(fā)展模式，即以武鋼冶金渣分公司為核心企業(yè)，社會(huì)企業(yè)和武鋼煉鋼廠為輔助部分，在武鋼冶金渣分公司內(nèi)部實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)、建立6個(gè)鋼渣生態(tài)工業(yè)群落體對(duì)，并建設(shè)綠化造林類型渣山景觀.

鋼渣資源化利用；生態(tài)工業(yè)園；清潔生產(chǎn)

鋼渣是煉鋼產(chǎn)生的副產(chǎn)品，其整體產(chǎn)生量約為粗鋼產(chǎn)量的15%～20%. 20世紀(jì)70年代以來，德國、美國、日本等國家對(duì)鋼渣的綜合利用展開了卓有成效的研究，其綜合利用率均在80%以上；由于技術(shù)上的原因，目前我國鋼渣綜合利用率偏低，2012年僅為42%[1-2]. 大量的廢棄鋼渣不僅擠占土地資源，而且造成了土壤和水資源的污染. 鋼渣“零排放”，已成為鋼鐵行業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、節(jié)能減排的一項(xiàng)緊迫任務(wù).

鋼渣主要由鈣、鐵、硅、鎂和少量鋁、錳、磷等的氧化物組成，其用途因成分而異. 迄今，人們已開發(fā)了多種鋼渣再利用的途徑，主要包括冶金、建筑材料、農(nóng)業(yè)等. 我國技術(shù)人員開展了鋼渣尾渣在水泥[3]、建材[4-5]、農(nóng)業(yè)[6]、冶金爐料、污水處理[7]和道路工程[8-9]等領(lǐng)域中的資源化應(yīng)用研究. 但到目前為止，我國鋼渣資源化利用還沒有出現(xiàn)單一途徑的大規(guī)模利用. 本文從鋼渣資源的綜合利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)及恢復(fù)方面闡述了鋼渣生態(tài)工業(yè)園理論，并以武鋼冶金渣分公司為實(shí)例，提出了鋼渣生態(tài)工業(yè)園的設(shè)計(jì)思路.

1 鋼渣生態(tài)工業(yè)園的設(shè)計(jì)

1.1 理論基礎(chǔ)

生態(tài)工業(yè)是指模仿自然生態(tài)過程物質(zhì)循環(huán)的方式來規(guī)劃工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的一種工業(yè)模式. 在生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)中，各成員之間的副產(chǎn)物和廢物充分交換、能量和廢水逐級(jí)利用、基礎(chǔ)設(shè)施充分共享，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益協(xié)調(diào)發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)資源、能源、投資的最優(yōu)利用[10]. 生態(tài)工業(yè)園區(qū)是基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念、工業(yè)生態(tài)學(xué)原理和清潔生產(chǎn)要求而設(shè)計(jì)建立的一種新型工業(yè)園區(qū)，其發(fā)展以可持續(xù)發(fā)展理論為導(dǎo)向，以清潔生產(chǎn)理論為基礎(chǔ)并為此積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，最終形成循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展理念.

生態(tài)工業(yè)園區(qū)在推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的各個(gè)層面上有不同的重點(diǎn)：社會(huì)層面?zhèn)戎鼗厥赵偕?，園區(qū)層面?zhèn)戎丶晒蚕?，企業(yè)層面?zhèn)戎鼐G色制造，產(chǎn)品層面?zhèn)戎鼐G色消費(fèi). 目的是形成基于園區(qū)的內(nèi)循環(huán)和基于園區(qū)的外循環(huán)的“兩大閉路資源循環(huán)系統(tǒng)”. 按照當(dāng)前生態(tài)工業(yè)園區(qū)的建設(shè)狀態(tài)和園區(qū)企業(yè)間產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)程度的不同，我國工業(yè)園區(qū)的生態(tài)化建設(shè)可以按產(chǎn)業(yè)共生型、產(chǎn)業(yè)鏈主導(dǎo)型、產(chǎn)業(yè)同構(gòu)型和產(chǎn)業(yè)異生型等工業(yè)園區(qū)模式有效推進(jìn).

1.2 鋼渣生態(tài)工業(yè)園的設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)鋼渣資源化開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展，鋼渣資源化利用應(yīng)貫徹“污染防治與生態(tài)環(huán)境保護(hù)并重，生態(tài)環(huán)境保護(hù)與生態(tài)環(huán)境建設(shè)并舉；以及預(yù)防為主、防治結(jié)合、過程控制、綜合治理”的指導(dǎo)方針和“污染物減量、資源再利用和循環(huán)利用”的技術(shù)原則. 鋼渣生態(tài)工業(yè)園建設(shè)的核心包括：1）盡量減少鋼渣尾渣的排放；2）對(duì)鋼渣尾渣等進(jìn)行全面系統(tǒng)治理；3）渣山的生態(tài)恢復(fù).

設(shè)計(jì)鋼渣生態(tài)工業(yè)園要緊緊圍繞以上3個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析. 一般而言，減少鋼渣尾渣的產(chǎn)出，應(yīng)從工藝環(huán)節(jié)與資源的角度予以控制，全面系統(tǒng)地治理鋼渣處理和加工過程產(chǎn)出的三廢，實(shí)現(xiàn)鋼渣物流的閉路循環(huán)；依照生態(tài)鏈的原則，建立生態(tài)工業(yè)群落體進(jìn)行綜合的治理；以景觀生態(tài)學(xué)的理念對(duì)渣山進(jìn)行生態(tài)恢復(fù).

2 實(shí)例研究

本文以武鋼金資公司冶金渣分公司（以下簡稱“冶金渣分公司”）鋼渣生產(chǎn)的生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建為研究對(duì)象，將對(duì)其清潔生產(chǎn)、鋼渣生態(tài)工業(yè)群落建立和渣山生態(tài)恢復(fù)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì).

針對(duì)冶金渣分公司鋼渣綜合利用的運(yùn)行現(xiàn)狀，鋼渣生態(tài)工業(yè)園的發(fā)展模式是聯(lián)合企業(yè)型. 即以冶金渣分公司為核心企業(yè)，相關(guān)社會(huì)企業(yè)為輔助部分，通過冶金渣分公司的清潔生產(chǎn)、鋼渣生態(tài)工業(yè)群落體對(duì)的建立及渣山的生態(tài)恢復(fù)等途徑，延伸資源產(chǎn)業(yè)鏈，構(gòu)建建材業(yè)、道路工程、冶金鑄造等聯(lián)合發(fā)展的鋼渣生態(tài)工業(yè)園. 具體步驟是：從冶金渣分公司的鋼渣處理、加工入手，在冶金渣分公司內(nèi)部進(jìn)行清潔生產(chǎn)，達(dá)到降低或減少廢棄物排放的目的；以冶金渣分公司的渣鋼與尾渣進(jìn)行生態(tài)工業(yè)群落體的設(shè)計(jì)；通過對(duì)渣山綠化與景觀重建，建立綠化造林類型的渣山景觀模式.

2.1 清潔生產(chǎn)

鼓勵(lì)企業(yè)開展清潔生產(chǎn)審核，優(yōu)先選用熱潑燜渣的生產(chǎn)工藝，幫助企業(yè)對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品做生態(tài)設(shè)計(jì)、生命周期評(píng)價(jià)工作，從源頭抓起，削減企業(yè)內(nèi)部的物耗和能耗，減少有毒材料的使用，減少廢棄物和污染物的產(chǎn)生，提高資源的回收利用率.

2.2 生態(tài)工業(yè)群落體的設(shè)計(jì)

本方案以冶金渣分公司為核心企業(yè)，社會(huì)企業(yè)和武鋼煉鋼廠為輔助部分，通過鋼渣運(yùn)輸車將液態(tài)鋼渣輸送至冶金渣分公司的熱潑渣車間進(jìn)行打水處理，生產(chǎn)的固態(tài)鋼渣送至冶金渣分公司廠內(nèi)的鋼渣加工生產(chǎn)線進(jìn)行磁選破碎加工生產(chǎn)，產(chǎn)生的渣鋼及廢鋼送至武鋼金資公司以生產(chǎn)鋼材，部分渣鋼及廢鋼由社會(huì)企業(yè)生產(chǎn)鑄造成汽車零部件等，大顆粒鋼渣尾渣生產(chǎn)筑路材料，細(xì)顆粒鋼渣尾渣用于建筑材料，水洗尾泥用于生產(chǎn)土壤改良劑和磷肥，鋼渣處理和生產(chǎn)產(chǎn)出的廢水經(jīng)過預(yù)處理后返回生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)再使用. 具體規(guī)劃見圖1.

圖1 鋼渣生態(tài)工業(yè)園總體規(guī)劃圖

冶金渣分公司產(chǎn)出的廢料主要有廢鋼、鋼渣尾渣和廢水. 根據(jù)各廢料的特點(diǎn)和企業(yè)生產(chǎn)情況，以及企業(yè)的周邊狀況，可將這些廢料逐一形成合適的群落體和群落體對(duì)，以較好地消化和利用全部廢料，本文構(gòu)建的群落體可分為6個(gè)群落對(duì)：

1）廢鋼群落對(duì). 主要指鋼渣中磁選出的廢鋼，運(yùn)送到武鋼金資公司廢鋼分公司進(jìn)行打包后再配送到武鋼煉鋼廠生產(chǎn)各種鋼材，煉鋼廠生產(chǎn)鋼材產(chǎn)生新的鋼渣再輸送給冶金渣分公司進(jìn)行處理，從而形成一個(gè)物質(zhì)的內(nèi)部循環(huán)，與煉鋼廠形成一個(gè)閉路循環(huán).

2）渣鋼群落對(duì). 渣鋼是經(jīng)過磁選篩分后所得的含有鐵資源的一部分渣，其含鐵量一般在50%左右，因磷、硫超標(biāo)而不能返回?zé)掍撓到y(tǒng)使用，但可用于鑄造生產(chǎn)汽車零部件，武鋼周邊有些企業(yè)將其用于鑄造生產(chǎn)汽車底盤、剎車鼓等. 渣鋼供給汽車生產(chǎn)企業(yè)，可提高含鐵資源的利用率.

3）廢水群落對(duì). 鋼渣熱潑和水洗球磨產(chǎn)生的大量廢水中含有許多細(xì)鋼渣塵泥，其化學(xué)成分主要是鈣、磷，它們是很好的化肥養(yǎng)料，循環(huán)利用可降低化肥廠的成本. 因此，鋼渣廢水與冶金渣分公司可配對(duì)成較好的群落對(duì)，其流程如圖2.

圖2 廢水處理回收群落對(duì)示意圖

4）細(xì)鋼渣尾渣群落對(duì). 鋼渣的礦物組成與水泥很相似，因此經(jīng)過磁選后所得的粒徑小于5 mm的細(xì)鋼渣尾渣可以作為建筑材料代替黃砂生產(chǎn)鋼渣磚、代替水泥熟料生產(chǎn)鋼渣水泥、代替水泥生產(chǎn)干粉砂漿. 其群落對(duì)設(shè)計(jì)見圖3.

5）粗鋼渣尾渣群落對(duì). 粗鋼渣是指鋼渣經(jīng)破碎磁選后所得的粒徑在10 mm～31.5 mm的鋼渣，由于其表面硬度與石灰石相當(dāng)，而且有耐磨的性能，因此可作為瀝青混凝土路面骨料.

圖3 細(xì)鋼渣尾渣利用群落對(duì)示意圖

6）尾泥群落對(duì). 含鐵較高的渣鋼經(jīng)過水洗球磨后產(chǎn)生的大量水洗塵泥富含鈣、磷等土壤所需的養(yǎng)料成分，因此可以用于化肥廠生產(chǎn)改良土壤的肥料，其群落對(duì)設(shè)計(jì)見圖4.

圖4 鋼渣水洗塵泥利用群落體對(duì)示意圖

2.3 渣山的景觀設(shè)計(jì)

冶金渣分公司位于武漢市青山區(qū)工人村，毗鄰武漢市最大經(jīng)濟(jì)適用房區(qū)，因此，冶金渣分公司鋼渣工業(yè)園的渣山景觀恢復(fù)采取的是綠化造林類型. 渣山綠化選擇適應(yīng)武漢氣候條件、耐鋼渣粉塵與堿性環(huán)境的綠色植物，將渣山進(jìn)行新土覆蓋后再植樹造林，同時(shí)利用大塊鋼渣進(jìn)行景觀雕塑設(shè)計(jì)，用自產(chǎn)鋼渣磚瓦進(jìn)行亭、橋等景觀設(shè)計(jì)，以改善渣山的空氣、土壤及水質(zhì)，建立人文景觀與自然景觀的和諧搭配.

3 結(jié)論

生態(tài)工業(yè)園能經(jīng)濟(jì)高效地解決鋼渣利用難題，是鋼渣綜合治理的一種新興方法. 它可以從更深的層次系統(tǒng)消化和利用鋼渣企業(yè)排出的廢料，并盡可能將其資源化，照此方案，鋼渣利用率可以提高到90%. 在鋼渣綜合利用企業(yè)中建立鋼渣生態(tài)工業(yè)園，可以提高鋼渣生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，提高鋼渣綜合利用的附加值，還可使鋼渣生產(chǎn)企業(yè)特別是渣山周邊地區(qū)生活環(huán)境得到改善. 更為重要的是，本方案可在鋼渣綜合利用企業(yè)的發(fā)展模式及渣山的管理模式上起到示范作用，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值.

[1] 寧新周，張計(jì)民，張維召，等. 國內(nèi)鋼渣處理和應(yīng)用方式的調(diào)查分析[J]. 冶金環(huán)境保護(hù)，2007(2): 45-47.

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[責(zé)任編輯：熊玉濤]

Construction of Steel-slag Eco-industrial Parks Based on Circular Economy

LICan-hua1, HUAZhou-lian2, ZHOUXi-ying1, JIAOLi-xin2

(1. School of Resources and Environmental Engineering, Wuhan University of Science andTechnology,Wuhan 430080 China; 2 Metals Resources Co. Ltd of Wuhan Iron andSteel Group,Wuhan 430082, China)

The feasibilityof an eco-industrial park for dealing with steel slag is analyzed from the angles of comprehensive utilization and the protection and restoration of ecological environment. Taking the Metallurgical Slag Company of WISCO as example, this paper, surrounding the three links of waste output control, internal circulation of materials and ecological restoration, proposes an integrated-enterprise development model for an eco-industrial park. That is, with the metallurgical slag company of WISCO as the core enterprise and the steel plant of WISCO and other enterprises as auxiliary parts, cleaner production can be achieved in the metallurgical slag company; meanwhile, six biological industrial groups are to be built up and forestation and greening of slag hills is to be achieved.

comprehensive utilization of steel slag; eco-industrial parks; cleaner production

1006-7302（2013）02-0028-04

X757；F062.2

A

2013-02-01

武漢市重大成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目（2013010803010378）；武漢鋼鐵集團(tuán)公司重大科技專項(xiàng)（20130120）

李燦華（1979—），男，安徽太湖人，工程師，在讀博士生，研究方向?yàn)楣腆w廢棄物資源化利用與環(huán)境保護(hù).