馬步城

（河鋼宣鋼煉鐵廠，河北 張家口 075100）

在市場工業(yè)化進(jìn)展持續(xù)遞進(jìn)的社會發(fā)展背景下，越來越多的產(chǎn)業(yè)關(guān)注到了生態(tài)環(huán)境受到工業(yè)發(fā)展污染的問題，尤其是二氧化碳?xì)怏w排放，對大氣環(huán)境造成的溫室效應(yīng)污染，更是導(dǎo)致了生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)能力的削弱。根據(jù)現(xiàn)階段市場不完全統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，鋼鐵相關(guān)行業(yè)在生產(chǎn)過程中，排出到大氣中的污染物占全球工業(yè)行業(yè)生產(chǎn)過程污染物排放的15.0%。因此，有理由認(rèn)為控制鋼鐵相關(guān)行業(yè)在生產(chǎn)過程中的污染物排放，可在一定程度上緩解社會污染問題。在鋼鐵行業(yè)中，高爐煉鐵是其主要生產(chǎn)工藝，主要是指將鐵礦石與熔煉試劑，按照一定比例充分混合后，將其放置于一個樹脂反應(yīng)裝置中，以此種方式，便可以連續(xù)高效率地產(chǎn)出液體生鐵[1]。截至目前，高爐煉鐵仍是我國生產(chǎn)鋼鐵資源的主要方式，相比產(chǎn)業(yè)內(nèi)生產(chǎn)鋼鐵的其他方法，此種方法單位時間內(nèi)產(chǎn)出的液態(tài)生鐵量相對較大、生產(chǎn)效率較高，當(dāng)下市場內(nèi)超過90.0%的生鐵，均是通過此種方式產(chǎn)出的。但基于社會科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，產(chǎn)業(yè)政策的不斷完善，相關(guān)高爐煉鐵工藝過程中的環(huán)境污染問題，已受到了國家與地方政府的關(guān)注。并且，在人們思想與認(rèn)知不斷提高的社會背景下，生產(chǎn)單位也越發(fā)地重視生產(chǎn)過程中對環(huán)保材料的使用，并希望通過此種方式，降低高爐煉鐵工藝過程排出的污染物。而本文也將在此次研究中，深入到對高爐煉鐵工藝過程的研究與分析中，結(jié)合工藝實(shí)際需求，闡述對應(yīng)的環(huán)保措施，以此種方式，解決鋼鐵行業(yè)在生產(chǎn)中存在的多種環(huán)境污染問題。

1 高爐煉鐵工藝過程分析

高爐煉鐵生產(chǎn)過程屬于一個較為復(fù)雜的過程，在冶煉過程中，不僅涉及對高爐裝置的上料管理，同時也需要控制在生產(chǎn)中的送風(fēng)、凈化、供料等處理過程。通常情況下，在高爐煉鐵工藝過程中，在高爐本體投入的資金占比約為二成，其他多個輔助環(huán)節(jié)投入資金的占比約為八成。多個生產(chǎn)環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系且相互配合，以此形成了一個相對完整的生產(chǎn)流程。高爐煉鐵工藝流程如下圖1所示。

圖1 高爐煉鐵工藝流程

上述圖1中，生產(chǎn)原材料通過本體送料裝置被裝入高爐內(nèi)，此裝置具有一定的封閉性，可以有效地避免煤氣外泄。當(dāng)原材料均勻分布在高爐內(nèi)以后，多個結(jié)構(gòu)之間開始生產(chǎn)作業(yè)，以此便可以實(shí)現(xiàn)對生鐵的產(chǎn)出。

2 高爐煉鐵工藝過程對環(huán)境造成的危害

我國屬于全球煉鐵大國，盡管每年產(chǎn)出的生鐵量可滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，但在深入對產(chǎn)業(yè)的研究中發(fā)現(xiàn)，高爐煉鐵工藝在實(shí)施過程中，是仍存在較多內(nèi)部矛盾的，現(xiàn)如今最顯著的矛盾為：生產(chǎn)行為對環(huán)境造成的污染與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展矛盾[2]。在高新技術(shù)的帶動下，高爐煉鐵設(shè)備結(jié)構(gòu)更加精密，但與此同時一些技術(shù)水平較為落后的小型生產(chǎn)設(shè)備也在市場內(nèi)與其并存，產(chǎn)業(yè)的此種層次化發(fā)展?fàn)顟B(tài)，正嚴(yán)重制約著產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

同時，綜合對高爐煉鐵工藝的深入研究后發(fā)現(xiàn)，我國鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)所消耗的能源，占市場工業(yè)生產(chǎn)能源消耗的15.0%～25.0%，生產(chǎn)過程排放的廢水占工業(yè)生產(chǎn)廢水排放總量的14.0%。除此之外，在生產(chǎn)中，工廠還會排放或堆積大量的廢棄渣料，這些工業(yè)廢渣在工廠內(nèi)倘若沒有對其進(jìn)行及時有效的處理，便會產(chǎn)生揮發(fā)現(xiàn)象。包括，大氣中的顆粒粉塵、二氧化硫、二氧化碳等污染物，均為廢渣揚(yáng)塵與揮發(fā)所導(dǎo)致。

相比工業(yè)生產(chǎn)中的其他行業(yè)，鋼鐵生產(chǎn)行業(yè)排出的廢氣渣料更多，對環(huán)境的污染更大。當(dāng)這些污染物進(jìn)入城市區(qū)域后，人們吸入顆粒性粉塵，會對人體呼吸系統(tǒng)造成威脅，嚴(yán)重情況下還會威脅到人體的身體健康。此外，當(dāng)這些污染物流入河體后，水中的生物與微生物受到工業(yè)污染，大批量死亡，甚至一些生物物種發(fā)生變異。因此，有理由認(rèn)為高爐煉鐵工藝，對于社會生態(tài)環(huán)境、大氣環(huán)境等造成的危害是十分顯著的。

3 高爐煉鐵工藝過程中的環(huán)保措施

3.1 循環(huán)利用高爐煉鐵工藝過程中產(chǎn)生的熱量

為了降低高爐煉鐵工藝過程對大氣環(huán)境與社會生態(tài)環(huán)境造成的污染，可在生產(chǎn)過程中，循環(huán)利用高爐煉鐵生產(chǎn)中產(chǎn)生的熱量，通過此種方式，可以有效地解決煉鐵消耗的燃料與資源。在現(xiàn)階段的工業(yè)產(chǎn)業(yè)中，加大對熱量循環(huán)利用的研究，已成為了產(chǎn)業(yè)科技研發(fā)的重點(diǎn)項(xiàng)目。通常情況下，循環(huán)使用熱量的方式可以被分為兩種，其一為回收高爐生產(chǎn)中煙氣產(chǎn)生的熱量，其二為回收生產(chǎn)后爐內(nèi)渣料產(chǎn)生的熱量。前者行為的發(fā)生，可以從送料裝置完成作業(yè)后實(shí)施，當(dāng)導(dǎo)入的原材料，在高爐內(nèi)發(fā)生充分燃燒后，便可以執(zhí)行對煙氣熱量的回收處理，在此種條件下，高爐內(nèi)的溫度約為350.0℃。當(dāng)回收其中的熱量后，可將熱量用于對鐵礦石的加熱處理流程，此步驟可以節(jié)約一定的再燃燒資源。除此之外，在進(jìn)行爐內(nèi)渣料熱量回收處理后，需要將熱量進(jìn)行二次處理，利用其余熱，將其持續(xù)加熱到1000.0℃，可將此時的熱量進(jìn)行冶煉再加工使用。

綜合上述分析，在高爐煉鐵工藝過程中，對生產(chǎn)的熱量進(jìn)行循環(huán)使用，不僅可以節(jié)約原材料多次燒結(jié)消耗的燃料，同時此種行為也滿足我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略對工業(yè)生產(chǎn)提出的要求。因此，可以認(rèn)為循環(huán)利用高爐煉鐵工藝過程中產(chǎn)生的熱量，可實(shí)現(xiàn)對資源的節(jié)約，并且，在反復(fù)使用含有熱量煙氣的過程中，還降低了排放煙氣的次數(shù)，解決了部分煙氣污染大氣環(huán)境的問題，符合市場經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展中的低碳性原則。

3.2 反復(fù)使用高爐煉鐵廢渣固體

高爐煉鐵過程不僅會產(chǎn)生大量的有毒有害氣體，同時也會產(chǎn)生大量的廢棄金屬殘?jiān)Ｔ缙跁r期，我國高爐煉鐵水平較差，生產(chǎn)單位也無法使用現(xiàn)有技術(shù)回收利用這些廢料，僅在完成對生鐵的生產(chǎn)后，將廢渣與廢料進(jìn)行堆積存放[3]。但在生產(chǎn)技術(shù)陸續(xù)被改良后，生產(chǎn)單位發(fā)現(xiàn)高爐煉鐵產(chǎn)出的渣料中，含有大量的金屬物質(zhì)，大部分金屬物質(zhì)經(jīng)過后期提純后可以被轉(zhuǎn)化為獨(dú)立金屬?；蛘咧苯訉a(chǎn)出的渣料進(jìn)行高爐煉鐵回收再利用，目前，回收固體渣料的技術(shù)已經(jīng)相對成熟，較為常見的回收方法為加熱廢渣固體，當(dāng)爐內(nèi)溫度達(dá)到一定溫度后，固體渣料將會發(fā)生氣化反應(yīng)。此時，對廢棄的渣料氣體進(jìn)行提取，此種方式不僅可以提高對鋼鐵資源的使用率，同時也在一定程度上，降低了固體污染物質(zhì)的排放，在真正意義上做到了對高爐煉鐵的節(jié)能減排。

3.3 引進(jìn)改進(jìn)環(huán)保裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)裝置

在完成上文相關(guān)研究后可知，要想在根本或源頭上解決高爐煉鐵工藝對大氣環(huán)境造成的污染，需要從生產(chǎn)工藝層面，使用科學(xué)的技術(shù)，對生產(chǎn)行為進(jìn)行改進(jìn)，并根據(jù)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)需求，及時更新工廠內(nèi)一些落后的高爐設(shè)備，引進(jìn)改進(jìn)環(huán)保裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)生產(chǎn)裝置，降低污染物的排放量。根據(jù)高爐設(shè)備生產(chǎn)單位的長時間研究后發(fā)現(xiàn)，大型的生產(chǎn)設(shè)備在進(jìn)行生鐵生產(chǎn)過程中，排出的污染物質(zhì)含量，遠(yuǎn)低于小型生產(chǎn)設(shè)備在進(jìn)行生鐵生產(chǎn)過程中，排出的污染物質(zhì)含量。因此，可在深入此方面的設(shè)計(jì)工作中，采用擴(kuò)大工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的方式，使高爐冶煉設(shè)備呈現(xiàn)一種大型化發(fā)展趨勢。在此基礎(chǔ)上，可從大型設(shè)備上安裝新型旋風(fēng)除塵器，融合早期重力除塵方法、干法凈化除塵方法的優(yōu)勢，結(jié)合肖夫塔設(shè)備結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一種新的除塵裝置。此裝置中應(yīng)用了旋風(fēng)結(jié)構(gòu)與代維鐘凈水結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)將高爐生產(chǎn)中排出的氣體經(jīng)過多層凈化后導(dǎo)出。例如，高爐生產(chǎn)中產(chǎn)生的二氧化硫與粉塵，在經(jīng)過旋風(fēng)結(jié)構(gòu)時，會被吸附在裝置結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上，當(dāng)大量細(xì)微結(jié)構(gòu)堆積后，粉塵將被固化，此時僅需要在完成對生鐵的生產(chǎn)后，清理設(shè)備內(nèi)壁便可以得到粉塵污染物固體，相比氣體污染物，固體污染物的管理更為簡單。而在此過程中，對于一些沒有完全被凈化的污染物，會持續(xù)經(jīng)過代維鐘凈水結(jié)構(gòu)，蒸餾水會進(jìn)一步洗滌污染物。在完成對污染物的有效凈化處理后，采用靜置蒸餾水并過濾的方式，便可以實(shí)現(xiàn)將氣態(tài)污染物轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)污染物，此時，根據(jù)固態(tài)渣料中物質(zhì)的含量，對其進(jìn)行金屬提純處理，便可以解決大部分高爐煉鐵過程中產(chǎn)生的污染物質(zhì)。相比市場傳統(tǒng)使用的環(huán)保措施，提出的方法不僅降低了大氣污染物除塵成本，同時也實(shí)現(xiàn)了多種物質(zhì)的循環(huán)使用。

除上述提出的措施，還可在高爐煉鐵工藝過程中使用抑制腐蝕法，進(jìn)行固體污染物的沉淀處理。例如，將防腐蝕材料與試劑，涂抹在除塵管道內(nèi)壁中，控制涂膜的厚度在40.0mm～55.0mm范圍內(nèi)，以此種方式避免大型設(shè)備在使用中受到污染物的侵蝕而縮短使用壽命。在此基礎(chǔ)上，煤氣出風(fēng)口安置一個布袋，并在布袋上噴灑石灰水，使排出的污染物氣體，可在出風(fēng)口與石灰水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，此時將出口位置處的布袋與脫硫裝置連接在一起，使終端形成一個簡易的沉淀池，污染物便可以在反應(yīng)池中發(fā)生沉淀，此種方式不僅可以解決高爐生產(chǎn)裝置受腐蝕的問題，同時也可以實(shí)現(xiàn)對渣料的二次回收?？傊媛鋵?shí)對高爐煉鐵工藝過程中的環(huán)境保護(hù)，還需要將生產(chǎn)過程中的科學(xué)技術(shù)作為支撐，以此種方式實(shí)現(xiàn)對大氣環(huán)境污染問題的有效解決。

4 結(jié)語

本文從三個方面，對高爐煉鐵工藝過程中的環(huán)保措施進(jìn)行了闡述，并希望通過此次研究，解決工業(yè)生產(chǎn)對社會生態(tài)環(huán)境造成的污染問題，實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)建設(shè)。但相關(guān)此方面的研究，并不是一蹴而就的，而是需要在后期的生產(chǎn)中，持續(xù)挖掘現(xiàn)有技術(shù)的不足，以此種方式，保障工業(yè)生產(chǎn)向著綠色的方向發(fā)展。