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(qiáng)環(huán)境保護(hù)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(jìn)鋼鐵行業(yè)廢物循環(huán)利用技術(shù)與示范具有現(xiàn)實(shí)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(qiáng)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(huì)組織，由中鋼集團(tuán)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(tuán)、中節(jié)能資產(chǎn)經(jīng)營有限公司和江蘇沙鋼集團(tuán)共同承擔(dān)“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)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(xiàng)目于2012年啟動(dòng)，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(xì)化水平。該項(xiàng)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(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)，對(duì)鋼鐵行業(yè)推進(jìn)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(duì)建設(shè)資源節(jié)能型和環(huán)境友好型社會(huì)將起到積極的推進(jìn)作用。該項(xiàng)目目前已取得了階段性的進(jìn)展。
六大研究方向強(qiáng)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(jì)的技術(shù)示范模式。“十二五”期間，鋼鐵行業(yè)面臨著更加嚴(yán)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(shí)施的目的就是促進(jìn)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(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)廢物管理的集約化和精細(xì)化。該項(xiàng)目的研究內(nèi)容廣泛細(xì)致，涉及到廢物循環(huán)利用的各個(gè)方面，主要包括以下六個(gè)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(jià)條件和固化機(jī)理，明確析晶過程中晶核形成和長大的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，實(shí)現(xiàn)含Cr微晶玻璃的高效固化，開發(fā)出具有自主知識(shí)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(xiǎn)固體廢棄物綠色高值化再利用提供示范。
第二，鋼渣梯級(jí)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(jì)性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫；確定鋼渣梯級(jí)利用優(yōu)化模式，形成鋼渣梯級(jí)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(yàn)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(yàn)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(jì)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(shí)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?zé)嵩从酂崂玫臒岽呋趸?、漆?介體的難降解有機(jī)物預(yù)處理、自由基高級(jí)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(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)；建成400m3/h的焦化廢水再生示范工程；實(shí)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(shí)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(jìn)行工程示范，達(dá)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(biāo)；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?zé)煔鈨艋b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(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
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(shí)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(tuán)的示范應(yīng)用。
嚴(yán)格考核指標(biāo)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(yán)格的多樣化考核指標(biāo)。
第一，嚴(yán)格明確的數(shù)據(jù)指標(biāo)。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(qiáng)度≥50MPa，抗壓強(qiáng)度≥500MPa，耐酸、耐堿的吸水率≤1%。
第二，建成用于實(shí)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(yàn)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(yàn)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(shí)的數(shù)據(jù)庫及研究報(bào)告。例如，形成典型鋼渣理化性質(zhì)和應(yīng)用性能評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫1個(gè)、鋼渣梯級(jí)利用技術(shù)模式研究報(bào)告1本。
項(xiàng)目研究取得階段性進(jìn)展
部分技術(shù)已應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)目組設(shè)計(jì)了適合8mm～100mm中厚板的RFID與條碼一體的標(biāo)簽，制定了標(biāo)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(jì)說明書。
項(xiàng)目的理論研究進(jìn)展順利。項(xiàng)目組研究揭示了Cr元素在鋼渣中的存在行為和變價(jià)機(jī)制，深入開展了含Cr鋼渣成分對(duì)微晶玻璃礦相和性能影響機(jī)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、高效阻垢緩蝕劑的合成與性能評(píng)價(jià)等研究；研究了轉(zhuǎn)爐煤氣成分變化特點(diǎn)，以及吹煉過程中CO、CO2、O2含量隨冶煉時(shí)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(dá)到了預(yù)期防腐效果。
截至目前，項(xiàng)目組共申請(qǐng)各項(xiàng)專利33項(xiàng)，發(fā)表各類論文25篇，為后期的研究和生產(chǎn)提供了扎實(shí)的理論依據(jù)。
在市場形勢、環(huán)保形勢都很嚴(yán)峻的當(dāng)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(shí)現(xiàn)更具實(shí)際價(jià)值的可持續(xù)發(fā)展。實(shí)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。
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