我國是鋼鐵生產(chǎn)大國，但是鋼鐵生產(chǎn)的廢棄物長期處于低水平利用狀況，在一定程度上阻礙了我國鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，與國家加強環(huán)境保護和資源循環(huán)利用等可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略不相符合。加快推進鋼鐵行業(yè)廢物循環(huán)利用技術(shù)與示范具有現(xiàn)實的緊迫性，亟待開發(fā)提高廢渣、廢水、余熱等管理和利用水平的關(guān)鍵技術(shù)，從而增強鋼鐵行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力。
為此，由中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會組織，由中鋼集團武漢安全環(huán)保研究院牽頭，北京科技大學(xué)、江陰興澄特種鋼鐵有限公司、武鋼集團、中節(jié)能資產(chǎn)經(jīng)營有限公司和江蘇沙鋼集團共同承擔“十二五”國家科技支撐計劃項目《大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)廢物循環(huán)利用技術(shù)與示范》。該項目于2012年啟動，通過研究鋼渣余熱回收及循環(huán)利用、廢水深度處理及回用、余熱回收利用等關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)的鋼鐵企業(yè)廢物流向監(jiān)控與循環(huán)利用技術(shù)，提高廢物、余熱利用效率和廢物管理的精細化水平。該項目通過鋼鐵行業(yè)廢物循環(huán)利用技術(shù)與示范工程的建設(shè)，形成一批自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)，對鋼鐵行業(yè)推進節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展將起到重要的技術(shù)支撐作用，對建設(shè)資源節(jié)能型和環(huán)境友好型社會將起到積極的推進作用。該項目目前已取得了階段性的進展。
六大研究方向強調(diào)“循環(huán)利用”
《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006～2020年)》提出：重點研究開發(fā)冶金等主要高耗能領(lǐng)域的節(jié)能技術(shù)與裝備；重點研究開發(fā)工業(yè)用水循環(huán)利用技術(shù)和節(jié)水型生產(chǎn)工藝；重點開發(fā)非常規(guī)污染物控制技術(shù)、廢棄物等資源化利用技術(shù)、重污染行業(yè)清潔生產(chǎn)集成技術(shù)，建立發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的技術(shù)示范模式。“十二五”期間，鋼鐵行業(yè)面臨著更加嚴峻的資源緊缺狀況和碳減排壓力。《大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)廢物循環(huán)利用技術(shù)與示范》實施的目的就是促進大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)廢物循環(huán)利用水平大幅提高，廢物循環(huán)利用效益顯著增加，“三廢”排放持續(xù)下降，基于物聯(lián)網(wǎng)的鋼鐵企業(yè)物質(zhì)流監(jiān)控技術(shù)取得突破，從而實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)廢物管理的集約化和精細化。該項目的研究內(nèi)容廣泛細致，涉及到廢物循環(huán)利用的各個方面，主要包括以下六個方面研究方向：
第一，含Cr鋼渣制備微晶玻璃技術(shù)：揭示Cr在鋼渣中的遷移軌跡、變價條件和固化機理，明確析晶過程中晶核形成和長大的熱力學(xué)和動力學(xué)條件，實現(xiàn)含Cr微晶玻璃的高效固化，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的含Cr鋼渣制備微晶玻璃的綠色再利用技術(shù)和裝備，建立含Cr鋼渣高值化、功能化的綠色回收再利用于微晶玻璃的示范線，為冶金行業(yè)危險固體廢棄物綠色高值化再利用提供示范。
第二，鋼渣梯級利用與余熱梯度回用技術(shù)及應(yīng)用：建立典型工序、典型流程鋼渣理化性質(zhì)、用途和經(jīng)濟性評價數(shù)據(jù)庫；確定鋼渣梯級利用優(yōu)化模式，形成鋼渣梯級利用技術(shù)指南；形成精煉渣制備煉鋼熔劑的工藝技術(shù)及試驗裝備；開發(fā)出鋼渣有壓熱悶和顯熱回收技術(shù)及裝備，建成一條5萬噸/年的鋼渣冷卻破碎和余熱有壓熱悶—顯熱回收利用中試試驗線。
第三，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)綜合廢水深度處理和循環(huán)回用技術(shù)及應(yīng)用：研發(fā)一整套包括濃鹽水處理在內(nèi)的經(jīng)濟高效綜合廢水深度處理和循環(huán)回用技術(shù)；建成25m3/h濃鹽廢水深度處理中試示范裝置；建設(shè)500m3/h廢水的深度處理示范工程，綜合廢水全部回用于循環(huán)水系統(tǒng)，實現(xiàn)廢水“零”排放。
第四，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)焦化廢水處置分質(zhì)回用技術(shù)及應(yīng)用：研發(fā)出焦化脫硫廢液低溫熱源余熱利用的熱催化氧化、漆酶/介體的難降解有機物預(yù)處理、自由基高級氧化、剩余污泥碳化、低C/N比焦化區(qū)域廢水的MBR(膜生物反應(yīng)器)、再生水季銨鹽固定床殺菌等六項關(guān)鍵技術(shù)；建成400m3/h的焦化廢水再生示范工程；實現(xiàn)焦化廢水再生技術(shù)的集成和設(shè)備的成套化，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的焦化廢水再生技術(shù)及設(shè)備，為我國鋼鐵行業(yè)焦化廢水治理提供可靠技術(shù)支撐。
第五，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)副產(chǎn)煤氣清潔循環(huán)利用技術(shù)及應(yīng)用：建設(shè)一套安全可靠的轉(zhuǎn)爐配套煙氣全余熱回收和布袋除塵系統(tǒng)并進行工程示范，達到將蒸汽回收量增加50kg/t鋼、煙粉塵排放濃度不超過10mg/m3的目標；研發(fā)出大通量、高精度、耐高溫腐蝕性氣體的過濾多孔膜材料濾芯、鐵合金冶煉高溫煙氣凈化裝置和系統(tǒng)；研發(fā)新一代適用于高溫工況條件的金屬纖維氈濾袋，建立鐵鉻鋁纖維濾袋除塵模擬實驗平臺。
第六，基于物聯(lián)網(wǎng)的鋼鐵企業(yè)物質(zhì)流監(jiān)控與循環(huán)利用技術(shù)：開發(fā)出鋼鐵企業(yè)環(huán)境下無線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用模型；研制適合鋼鐵企業(yè)的高可靠、智能化RFID(射頻識別)數(shù)據(jù)集中器；研制融合多協(xié)議、異構(gòu)數(shù)據(jù)源的無線網(wǎng)關(guān)；開發(fā)出一套基于物聯(lián)網(wǎng)的、面向鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)物流和廢棄物循環(huán)利用的監(jiān)控系統(tǒng)，并完成在沙鋼集團的示范應(yīng)用。
嚴格考核指標奠定數(shù)據(jù)庫與中試基礎(chǔ)
《大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)廢物循環(huán)利用技術(shù)與示范》課題還設(shè)立了嚴格的多樣化考核指標。
第一，嚴格明確的數(shù)據(jù)指標。例如，含Cr鋼渣制成的微晶玻璃密度≥2.4g/cm3，顯微硬度≥7GPa，抗折強度≥50MPa，抗壓強度≥500MPa，耐酸、耐堿的吸水率≤1%。
第二，建成用于實際生產(chǎn)的示范線和中試線。例如，在新鋼建成一條處理能力5萬噸/年的鋼渣冷卻破碎和余熱有壓熱悶—顯熱回收利用中試試驗線；建立含Cr鋼渣高值化、功能化的綠色回收再利用于微晶玻璃的5萬平方米/年示范線；建立一套500m3/h廢水深度處理示范裝置，建設(shè)一套25m3/h的濃鹽廢水深度處理中試示范裝置。
第三，開發(fā)出新的工藝技術(shù)和試驗裝備。例如，開發(fā)出鋼渣有壓熱悶—顯熱回收技術(shù)及裝備，鋼渣顯熱回收利用率不小于30%；在沙鋼建立一套基于物聯(lián)網(wǎng)的卷板生產(chǎn)末端物流跟蹤系統(tǒng)和一套基于物聯(lián)網(wǎng)的高爐礦渣制粉生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。
第四，完成詳實的數(shù)據(jù)庫及研究報告。
項目研究取得階段性進展
部分技術(shù)已應(yīng)用于實際生產(chǎn)。項目組已成功開發(fā)出鋼渣冷卻破碎和鋼渣有壓熱悶的專項設(shè)備，并建設(shè)了一條5萬噸/年鋼渣冷卻破碎—余熱有壓熱悶中試生產(chǎn)線。
在《基于物聯(lián)網(wǎng)的鋼鐵企業(yè)物質(zhì)流監(jiān)控與循環(huán)利用技術(shù)》課題中，項目組設(shè)計了適合8mm～100mm中厚板的RFID與條碼一體的標簽，制定了標簽的讀寫數(shù)據(jù)的規(guī)則和格式；撰寫了數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、RFID數(shù)據(jù)集中器裝置的功能規(guī)格說明書、設(shè)計說明書。
項目的理論研究進展順利。項目組研究揭示了Cr元素在鋼渣中的存在行為和變價機制，深入開展了含Cr鋼渣成分對微晶玻璃礦相和性能影響機理研究；解析了綜合廢水的化學(xué)組成；完成了綜合廢水中微量油去除、高效阻垢緩蝕劑(atmp)的合成與性能評價等研究；研究了轉(zhuǎn)爐煤氣成分變化特點，以及吹煉過程中CO、CO2、O2含量隨冶煉時間的變化規(guī)律、可能發(fā)生爆炸的煤氣氧含量極限及不同含量下爆炸壓力研究；采用溶膠凝膠法及熱處理工藝在金屬纖維氈表面形成致密的Al2O3膜，達到了預(yù)期防腐效果。
截至目前，項目組共申請各項專利33項，發(fā)表各類論文25篇，為后期的研究和生產(chǎn)提供了扎實的理論依據(jù)。
在市場形勢、環(huán)保形勢都很嚴峻的當下，我國鋼鐵工業(yè)不僅要摘掉高污染、高能耗的“帽子”，還要從廢物回收利用中挖掘效益，實現(xiàn)更具實際價值的可持續(xù)發(fā)展。實施“變廢為寶”的可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略，《大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)廢物循環(huán)利用技術(shù)與示范》的研究成果有望發(fā)揮重要作用。http://www.5ign5.com
