PDF《资料概览 钢铁业的副产品》

资料概览 钢铁业的副产品 图1: 炼钢流程产生的主要固体副产品2 图中显示了电炉流程的平均值 (见图1) , 因为电炉工厂通常使用 直接还原铁和废钢的混合物.

电弧炉每生产一吨钢平均将会产生0.2吨的副产品而高炉/氧 气顶吹转炉将产生0.4吨的副产品.这些副产品包括炉渣,粉尘, 污泥及其他材料. 炼铁和炼钢炉渣 每年产生的炼铁和炼钢炉渣可多达4亿吨以上. 炉渣是二氧化硅、 氧化钙、 氧化镁、 氧化铝和氧化铁的混合物. 在熔炼过程中, 在高炉或炼钢炉中加入造渣剂和助溶剂 (主要是石 灰石或白云石和硅砂) 来去除铁矿石、 废钢和其他金属炉料里的杂质. 炉 渣形成一层保护盖, 使得液体金属不被氧化, 同时保持一定的温度. 由于 炉渣比液态金属要轻, 因此浮在表面很容易被清除. 根据不同的冷却过程, 市场上的炼铁或高炉炉渣主要有三种―气冷 渣、 水淬渣和渣球 (或膨胀炉渣) . ? 气冷炉渣硬度高、密度大,特别适合用做建筑骨料,也可用于 预拌混凝土、混凝土制品、沥青混凝土,道路基层和路面材 料、填充材料、水泥用渣块的原材料、铁路道碴、屋顶材料、 矿物棉(主要用于隔热)和土壤改良剂.3 ? 高炉水渣以沙子大小的玻璃粒子形态存在,主要用做胶合材 料.加入高炉水渣的混凝土强度比常见的含有波特兰水泥的混 凝土更弱些,但是持久性强,在水化过程中产生的热量更少, 渗透性低,耐化学侵蚀性强.炉渣还能降低水泥的成本.例如 在美国,它的售价比波特兰水泥要低15%.4 使用高炉水渣生产 水泥的技术较为成熟,但是在很多区域还有潜力进一步扩大炉 渣在这方面的应用. ? 渣球或膨胀炉渣结构呈多孔状(像火山岩),最常用做轻质骨 料.经过细磨加工后,也具有胶结特性.在某些国家,多达80% 的水泥含有高炉水渣.5 使用炉渣作为原料可以避免其作为垃圾 被掩埋从而节约能源和自然资源,同时也大大降低了水泥生产 过去20多年, 钢铁业副产品的回收率显著提高. 创新技术的发展及其与其他行业的协作促使钢铁业距离零废弃物的目标越来越近. 钢铁业副产品的回收利用为全球高达97.6%的材料利用率做出了贡 献.

1 我们的目标是100%有效利用原料和零废弃物. 回收的副产品可以在炼钢过程中重复使用或者可以出售给其他行业 使用. 这就避免了废弃物掩埋, 减少了二氧化碳排放, 有助于保护自然资 源. 这些副产品的销售也保持了经济可持续性, 它为钢铁生产企业带来 收益的同时也奠定了一个可盈利的全球行业的基础. 钢铁生产及其副产品概况 钢铁生产有两种主要途径: 1. 以铁矿石为原料的炼钢占世界钢铁生产的70%. 铁矿石在钢铁冶炼 过程中被还原成铁,然后转化为钢. 主要原料包括: 铁矿石、 煤、 石 灰石和回收 (废) 钢. 以矿石为主要原料的钢铁生产流程主要有: 高 炉炼铁辅以转炉炼钢, 直接还原铁辅以电炉炼钢. 2. 以废钢为原料的炼钢占全球钢铁生产量的30%, 主要是通过在电弧 炼钢炉中冶炼废钢. 主要投入包括废钢和电力. 根据设备配置和废 钢的获取情况, 其他来源的金属铁如直接还原铁或液态铁水也可以 在电弧炉工艺中使用. 矿石和粗钢生产过程中产生的主要副产品包括: 炉渣 (按质量计 90%) , 污泥和粉尘. 工艺气体如来自焦炉, 高炉或氧气转炉的气体也是 重要的副产品. 然而, 本报告将重点关注固体副产品. 高炉渣,高炉/氧 气顶吹转炉,275 氧气顶吹转炉渣, 高炉/氧气顶吹转 炉,125.8 高炉D&S**,高炉/ 氧气顶吹转炉, 20.3 氧气顶吹转炉 D&S*,高炉/氧气 顶吹转炉,22.9 电弧炉D&S*, 168.6 电弧炉D&S*, 12.8

0 50

100 150

200 250

300 350

400 450

500 BF/BOF EAF 每吨粗钢产品产生的副产品( KG ) 炼钢过程产生的副产品 炼钢过程产生的副产品 *D&S = 粉尘和污泥 过程中二氧化碳的排放.据矿渣水泥协会的信息,混凝土中用 矿渣水泥代替波特兰水泥可以降低59%的隐含碳排放,降低混凝 土及其组成材料生产过程中42%的隐含能耗.但是,这并不包括 与炉渣生产相关的碳排放. 炼钢炉渣 (包括氧气顶吹转炉和电弧炉) 的冷却过程与高炉炉渣的 空气冷却过程类似, 其用途也类似. 这个阶段生产不同类别的钢采用流 程不同, 炉渣化学性质有所不同, 这使其比炼铁炉渣的回收利用更为困 难. 炼钢炉或烧结厂使用部分回收炉渣, 约50%的回收炉渣则用于工厂外 部的建筑, 主要是道路建设. 利用炼钢炉渣主要的一个障碍是游离石灰含量高, 不是建筑应用 的理想材料. 目前游离石灰分离技术还在紧锣密鼓的研发之中. 游离石 灰一旦分离后即可作为化肥, 水泥和混凝土生产原料, 可用于污水处理以 及投放到沿海海洋区域以促进珊瑚的生长. 曾被当作废物而掩埋的炉渣 现已被视为可销售的产品. 工艺气体、 粉尘和污泥 炼铁和炼钢过程所产生的气体 (比如来自焦炉, 高炉或氧气顶吹转 炉的气体) 被净化后, 可以被钢铁厂内部用于生产蒸汽和发电, 减少对外 部发电的需求. 这些气体可以在钢铁生产现场被充分再利用, 还可以提 供厂内60%的电能.

6 或者, 这些气体也可以出售用于发电. 仅在没有其他 选择的情况下, 它们才被燃烧. 粉尘和污泥是通过炼钢和炼铁流程中附属的除尘设备 (过滤器) 来 收集的. 污泥是不同炼钢轧钢工艺中产生的炉尘或细粉形成的, 含水量 较高. 煤气净化后产生的尘泥主要成分是铁, 大多在炼钢厂被再次利用. 氧化铁不能在内部循环利用, 但是可以出售给其他行业, 用于生产波特兰 水泥或电机铁芯等多种用途. 电弧炉工艺可能产生的氧化锌经收集后, 可以作为原材料出售. 在转炉炼钢流程中, 净化焦炉气可为其他行业提供有价值的原材料, 包 括硫酸铵 (化肥) 、 BTX (生产塑料产品的苯、 甲苯、 二甲苯) 、 焦油和萘 (用于生产沥青, 还可为铝、 塑料和涂料行业提供电极材料) .

7 钢铁业的副产品 最近一次更新: 2018年03月 正在进行的技术研发 为了进一步提高副产品回收率, 更重要的是通过改善回收材料的品 质扩大副产品的应用, 目前正在开展技术研发. 与现有技术相结合, 新研发的技术可为钢铁行业迈进 "零废弃" 的 目标提供环境和经济的可持续方案. 需要改变公众和政治认识, 扩 大副产品的应用, 用副产品替代石头开采用于水泥生产, 将副产品 用在公路路基或铁路轨道上, 从而节约自然资源, 减少环境影响. 世 界钢铁协会相信, 副产品和自然资源在同一法律框架下是能够替代 的, 因为它们都能够满足同样的目的. 用副产品替代自然资源避免了能源在生产阶段的重复使用. 炉渣的世界平均回收率的变动范围从炼钢炉渣的80%多到炼铁炉渣 的近100%不等. 炉渣回收利用的环境和经济效益意味着在许多国家仍然有潜力增 加炉渣的使用. 脚注 1. 《可持续发展的钢铁业: 2017政策和指标》 第7页, 世界钢铁协会. 2. 2009年 《副产品报告》 , 世界钢铁协会. 3. 2012年 《矿产年鉴》 第69.3页, ,美国地质调查局, 作者: van Oss和Hendrik G. 4. 2012年 《矿产年鉴》 第69.2和69.6页, ,美国地质调查局, 作者: van Oss和Hendrik G. 5. 2006年1月出版 《炉渣的法律状态》 第2,10页, 欧洲矿渣协会. 6. 2014年 《钢铁行业能耗报告》 , 世界钢铁协会. 7. 《钢铁工业副产品的重复利用》 , 博思格钢铁公司.