发达国家的钢铁工业环保发展趋势
1.工艺结构调整
钢铁冶金的技术本质是高温化学反应,因而钢铁冶金中传统的能源是基于碳-氧反应的化学能,电弧炉炼钢与此有所不同,其所使用的能源以电能为主。电能具有清洁、高效、方便等优越的特性,是工业化发展的优选能源,大量开发和利用电能是人类社会现代化的重要标志。电炉所使用的废钢资源是一种非天然的、可再生利用的资源,是伴随钢铁产品的大量制造而形成的废弃物(包括生产过程中产生的和产品使用后产生的),由于其中铁元素含量很高,具有极好的回收再利用价值。提高返回废钢比有着重要的经济意义,是钢铁界始终追求的目标。不能再循环利用的废钢不仅是对铁资源的巨大浪费,而且会对环境造成严重污染。采用电炉炼钢是一种铁资源回收再利用的过程,也是一种处理污染的环保技术。世界电炉钢产量在粗钢总产量中的比例在逐年提高,1970年、1980年、1990年、2000年分别为:14.28%、21.97%、27.74%、36.11%。世界钢铁专家预测:到2010 年这个比例将达到46%。2003年,我国的电炉钢比例仅为17.6%,2005年,电炉钢比例又降为11.8%,我国电炉钢所占的比例在逐年下降,这是由于从高炉炼铁到转炉炼钢的产量增长过快,但电炉钢产量却在逐年增加。随着我国经济的高速发展,对特钢的需求在不断增加,对于需求量还在增加的钢铁原材料而言,由高炉炼铁技术所代表的矿石冶炼方法是不可少的。从再生、循环利用和有效利用的潜在能源观点来看,电炉所代表的废钢返回料冶炼法是有效的。尽管各个企业可以根据本身的实际情况,选择不同的钢铁生产工艺流程,但环保问题和环保技术的创新无不融合于其中,环境友好始终是钢铁工业可持续发展中不可缺少的重要课题。
2.钢铁企业在处理城市固体废弃物方面发挥作用
城市固体废弃物的处理目前主要采用填埋、焚烧和生物降解方法。填埋方法和生物降解方法要占用大量土地,有机物分解后产生的CH4是一种效果比CO2更强的温室气体,进而会造成新的污染。而普通燃烧方法只能处理有机物,固体废弃物中的金属和无机物不能得到分离和回收。利用冶金反应器内的高温反应可以快速地处理城市固体废弃物,如高炉喷吹废塑料、炼焦工艺高温炭化处理废塑料。在高温下有机物燃烧放热成为发电燃料,有毒化合物得到分解,金属和无机物成为熔融状态而分离并得到再生利用。日本提出了以“钢铁工业为可持续发展的文明社会作贡献”为主线,日本NKK之所以一直积极地致力于废弃物的回收利用工作,是因为回收的废塑料能成为高炉里铁矿石的极好还原剂来代替所装的焦炭。此外就是由于高炉炼铁当中使用回收的废塑料能明显降低二氧化碳排放量(达30%以上)。能达到这样好的效果是因为入炉的废塑料的基本成分是碳氢化合物,而焦炭或煤的成分主要是碳。还有一个很重要的原因,就是废弃物回收利用的确有利可图。美国在其《钢铁工业技术开发指南》中指出:钢铁工业是世界上产量最高、效率最高和技术先进的工业之一。而钢铁是最易回收的材料,比塑料、玻璃和铝、铜等材料回收量的总和还要多几倍。总之,钢铁工业的可持续发展已经成为21世纪冶金工业的重要课题。
3.研发并推广适用于钢铁生产的各类先进环保技术
钢铁工业是生产规模巨大、资金集中的制造工业,也是消耗能源很高的工业;钢铁工业排放的固体废弃物(如尾矿砂、炉渣、尘泥等)和气体的数量也非常之大,虽然小部分尾矿砂和部分炉渣、尘泥已经能够回收利用,但仍然要继续深入研发它们的再循环利用技术。钢铁工业实施循环经济战略的议题之一是未来的钢铁工业应能将各种能量和物质循环利用并且回收,并与上下游产业实现交融,未来的钢铁工业将以原材料和能源充分利用、高效率、低排放甚至零排放的新型生产方式,取代大量消耗矿石、煤炭等天然资源,大量排放炉渣、废热和CO2等废气的传统生产方式。建立低资源使用、低能源消耗的环保型钢铁工业只能依赖于技术进步和创新。发达国家钢铁企业现正积极推进以节能减排为主要目标的设备更新和技术改造,并大力引导企业采用有利于节能环保的新设备、新工艺、新技术,以此促进资源的综合利用和清洁生产。
4.钢铁工业进行适度转移
发达国家对环保的苛刻要求,使钢铁生产中的环保成本大幅度提高,如果钢铁工业用于环保的投资不足或对环保措施管理不善,钢铁企业将成为非常严重的污染源,这样的企业在发达国家是不允许存在的。需要强调的是,我们在看到发达国家钢铁工业环保先进一面的同时,更要看到发达国家钢铁产业转移对发展中国家的负作用。如美国、欧洲和日本的采矿业主要是有色金属和稀有金属,而高炉用的铁精矿和球团矿,则主要依赖进口。这样就把污染严重的工序都转到了发展中国家。
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