黃強(qiáng)

（南通寶鋼鋼鐵有限公司 江蘇 南通 226002）

1 前言

隨著社會現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，工業(yè)固體廢棄物（以下簡稱固廢）產(chǎn)生量逐年遞增，由此而引發(fā)的生態(tài)環(huán)境破壞現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。特別是各行業(yè)中含重金屬類的危險(xiǎn)固廢，由于企業(yè)受自身場地、資金及處置技術(shù)等條件的限制，往往所采用的處理方法未能實(shí)現(xiàn)固廢的資源化，導(dǎo)致所含重金屬可能再次轉(zhuǎn)移進(jìn)入環(huán)境，造成二次污染。2009年7月國家環(huán)境保護(hù)部發(fā)布《鋼鐵工業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)環(huán)境保護(hù)導(dǎo)則（HJ465-2009）》意在推進(jìn)以鋼鐵工業(yè)為中心的區(qū)域社會大循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建。南通寶鋼鋼鐵有限公司積極響應(yīng)國家號召，利用企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備，憑借高爐煉鐵工藝在重金屬解毒、回收利用方面得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，在南通市環(huán)保局牽頭下，對南通地區(qū)含重金屬類社會固廢進(jìn)行了資源化綜合利用生產(chǎn)實(shí)驗(yàn),其實(shí)驗(yàn)結(jié)果與思路對如何發(fā)展社會大循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有一定的參考價(jià)值。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工藝流程

在機(jī)械化原料場將社會固廢與其它燒結(jié)原、輔料按一定量配比并充分混合，混勻后的粉/粒狀原、輔料通過配料系統(tǒng)送至燒結(jié)工序制成塊/粒狀燒結(jié)礦，再經(jīng)成品篩分后將合格的成品燒結(jié)礦流入高爐煉鐵冶煉制成鐵水。整個(gè)過程期間，各工序除塵灰及返礦均全部返燒結(jié)再循環(huán)利用。

高爐煉鐵處置工藝示意圖見圖1。

圖1 高爐煉鐵處置工藝流程示意圖

3 實(shí)踐案例

3.1 制革行業(yè)污泥

制革過程中，凈化處理生產(chǎn)污水時(shí)產(chǎn)生的廢渣即為制革行業(yè)污泥，該類污泥含有蛋白質(zhì)、油脂等有機(jī)污染物及病原體，同時(shí)又含有鉻化合物、硫化物等有毒有害物質(zhì)，屬危險(xiǎn)廢棄物。南通地區(qū)某制革企業(yè)污泥主要成分見表1。

表1 南通地區(qū)某制革企業(yè)污泥主要成分

目前針對皮革污泥處理的方法主要有填埋、堆肥和焚燒等。其中填埋法簡單易行，但卻是一種消極的處置方法，未能實(shí)現(xiàn)固廢的資源化，同時(shí)無害化又不徹底，污泥中所含重金屬鉻易對土壤、水體及生物造成負(fù)面影響[1]。堆肥法可消除污泥中有機(jī)物的污染并可充分利用污泥中的營養(yǎng)成分，但重金屬鉻的問題依然沒有解決[2]。焚燒法可以徹底消除制革污泥中大量的有害有機(jī)物和病原體，實(shí)現(xiàn)污泥能量的回收，消除污泥惡臭，但因該法所需設(shè)備前期投入較大，推廣使用受限[3]。

高爐煉鐵冶煉過程中，爐內(nèi)發(fā)生內(nèi)燃反應(yīng)，燃燒溫度達(dá)1400℃以上，在焦炭中的固定碳、燃燒產(chǎn)生的CO以及鼓風(fēng)水分和噴吹物分解產(chǎn)生的H2等還原物質(zhì)構(gòu)成的還原氣氛下，燒結(jié)礦中的Fe元素被全部還原，Cr元素被還原成單質(zhì)Cr和3價(jià)Cr。基于以上高爐煉鐵工藝的特性，可將高爐作為制革行業(yè)污泥焚燒法處理的焚燒爐使用，實(shí)現(xiàn)制革行業(yè)污泥的資源化、無害化。

其中制革行業(yè)污泥中含帶的Fe、Cr元素對高爐煉鐵是有益的，Cr元素可顯著改善鋼的可加工性、強(qiáng)度和耐磨、耐熱、耐腐蝕等性能[4]；S元素對高爐煉鐵是有害的，會降低鋼材的焊接性、抗腐蝕性和耐磨性，但制革行業(yè)污泥的S元素的帶入量相對焦煤的帶入量而言可忽略不計(jì)；K、Na元素對高爐煉鐵的危害較大，能夠破壞爐襯，影響下部料柱透氣性，因而在生產(chǎn)冶煉中必須加以控制，最直接的方法為控制入爐量[4-5]。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，在制革行業(yè)污泥與燒結(jié)原、輔料配比小于2.5%時(shí)（污泥消耗量為40噸/天，含水率40%），對生產(chǎn)影響仍處于可接受范圍內(nèi)，其中對熔劑消耗基本無影響，燃料單耗上升1-2kg/t。生產(chǎn)同步檢測大氣污染源排放口，各項(xiàng)指標(biāo)符合《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB9078-1996）表2二級標(biāo)準(zhǔn)或《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）表2二級標(biāo)準(zhǔn)。高爐水渣浸出液中未檢出6價(jià)Cr，可作為副產(chǎn)品用于生產(chǎn)水泥[6]。

3.2 鋼絲繩行業(yè)污泥

南通地區(qū)作為全國鋼絲繩產(chǎn)業(yè)的集中區(qū)之一，僅南通經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)就有鋼絲繩企業(yè)290余家，其中采用酸洗、磷化生產(chǎn)工藝的有88家[7]。為處理酸洗、磷化工藝中產(chǎn)生的廢水，一般的處理方法為投加堿性石灰乳（Ca(HO)2），中和廢水中廢酸的同時(shí)使廢水中重金屬生成不溶于水的氫氧化物沉淀物，該沉淀物即為鋼絲繩行業(yè)污泥，主要成分見表2。

表2 南通地區(qū)鋼絲繩行業(yè)污泥主要成分

目前南通地區(qū)對鋼絲繩行業(yè)污泥采取的主要處置方式為金屬固化和穩(wěn)定化，但由于該類處置方式未綜合利用污泥中所含重金屬，在自然條件的風(fēng)化作用下，已金屬固化或穩(wěn)定化的污泥中的重金屬可能再次溶出，造成二次環(huán)境污染[8]。

由于高爐煉鐵可將Fe、Pb等金屬元素還原并作為有效成分留存于成品鐵水中，因而可較好的解決此類污泥的出路問題，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用。因過量Zn、Pb元素屬會對高爐煉鐵順行造成不利影響，長期添加鋼絲繩污泥運(yùn)行，為避免積累效應(yīng)，可通過燒結(jié)配料控制Zn、Pb元素總?cè)霠t量，避免在爐內(nèi)循環(huán)富集形成結(jié)瘤[5]。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，鋼絲繩行業(yè)污泥與燒結(jié)原、輔料配比小于3.5%時(shí)（污泥消耗量為50噸/天，含水率60%），Zn、Pb元素含量相對上升10%～15%，能滿足下一道工序正常接收標(biāo)準(zhǔn)；高爐煉鐵排渣環(huán)節(jié)形成的高爐水渣經(jīng)化驗(yàn)Zn、Pb元素含量極少，其中Zn元素約14.6～17.6mg/kg，Pb元素<10mg/kg，可作為副產(chǎn)品用于生產(chǎn)水泥。綜上，高爐煉鐵在添加鋼絲繩污泥運(yùn)行后對產(chǎn)品質(zhì)量、職業(yè)健康、環(huán)境保護(hù)的影響均在可接受范圍之內(nèi)。

4 結(jié)論

利用高爐煉鐵的工藝特性，通過適當(dāng)配比控制對高爐煉鐵有害元素的總?cè)霠t量，可實(shí)現(xiàn)對社會固廢的資源化，無害化處置。冶金工業(yè)與環(huán)保工業(yè)相結(jié)合是鋼鐵企業(yè)未來發(fā)展社會大循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一種新思路，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會效益的雙贏。

[1]林煒.制革污泥處理與資源化利用[J].皮革科學(xué)與工程，2005，15（4）:57-61.

[2]陳學(xué)群.制革污泥處置方法初探[J].西部皮革，2006，12:34.

[3]SakaiS.System design and full-scale plant study on a dryingincineration system for sewage sludge.Water Science and Technology.1989,21,1453-1466.

[4]賈艷，李文興.高爐煉鐵基礎(chǔ)知識[M]，冶金工業(yè)出版社，2010:6-21.

[5]周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊 [M]，冶金工業(yè)出版社，2002:108-115.

[6]楊國清.固體廢棄物處理工程[M]，科學(xué)出版社，2000:94-96.

[7]武攀峰等.鋼絲繩行業(yè)污泥特性及揮發(fā)回轉(zhuǎn)窯處理技術(shù)研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2011，5（7）:1642.

[8]張虎元.固化污泥中重金屬的溶出特性[J].中國科學(xué)，2009，39（6）:1167.