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鞍钢矿渣开发公司:探索钢铁固废资源绿色发展路径

   2015-07-03 中国电子报、电子信息产业网 3100
核心提示:6月初的鞍山刚刚迎来一场夏雨,雨后的空气自然清新,翠绿的树枝微微颤抖,向着蔚蓝天空中的阳光伸展,根本无法让人察觉离市中心仅3公里外,还有一座座钢厂正在不停地运转。

6月初的鞍山刚刚迎来一场夏雨,雨后的空气自然清新,翠绿的树枝微微颤抖,向着蔚蓝天空中的阳光伸展,根本无法让人察觉离市中心仅3公里外,还有一座座钢厂正在不停地运转。

《中国电子报》记者一行来到位于鞍钢集团厂区内的鞍钢矿渣开发公司,惊异地发现厂区内并没有想象中充斥着大量异味和粉尘的场景,反而随处可见绿树以及穿梭在绿树中身着浅灰色干净工装服的工人。

“钢铁行业虽然是国民经济发展的支柱,但也是耗费资源最大、破坏环境最严重的产业之一。因此,我国要想实现科学发展、绿色发展、循环经济,就必须往绿色钢铁、绿色产业上调整。”已在绿色冶金渣处理领域沉浸了10多年的鞍钢矿渣开发公司总经理苏兴文向《中国电子报》记者强调。

经过20年探索,在苏兴文带领下的鞍钢矿渣开发公司已初步走出了一条固废资源零释放的绿色发展道路,而这条道路将很有可能成为中国钢铁业的救赎之路。

面临残酷寒冬,拿什么来拯救钢铁业

拥有300多万人的我国钢铁行业正面临着残酷的寒冬。从2008年开始便步入低迷期,产能过剩情况严峻。近两年来,钢铁行业基本处于亏损状态。2014年钢铁行业销售利润率只有0.9%,处于工业行业最低水平。重点大中型企业中亏损企业19家。2014年传出停产甚至破产消息的钢铁企业,就包括山西海鑫钢铁、四川川威集团、黑龙江西林钢铁集团等。今年第一季度,钢企亏损面几乎占到了50%。

此外,新的环保法和排放标准更给钢企带来了“史上最严”的环保高压。新标准下,吨钢环保运营成本将从原本的30~100元上升到200元,而预计钢铁全行业实施环保改造总投资约需900亿元~1100亿元。

转型升级成为摆在钢铁行业面前迫在眉睫的任务。为此,国家相关决策部门屡屡支招。《中国制造2025》更明确提出把绿色制造作为主要方向之一,要全面推进钢铁等传统制造业绿色改造。

早在相关政策出台的10年之前,苏兴文就意识到了钢铁行业绿色发展的重要性。10年内,鞍钢矿渣开发公司处理了冶金渣2100万吨,为鞍钢提供精品钢铁物料800万吨,为市场提供优质建材产品1000万吨,为国家节约铁矿石开采量1230万吨,节约石灰石开采量2300万吨,减少二氧化碳排放2500万吨。

在惊人数字背后,是一个最简单不过的想法。“环保如果创不出效益,谁都不会支持,必须把成本中心变成利润中心,向绿色要效益。”苏兴文告诉记者。他认为,一味靠大笔投资、强制执行来做环保不是钢铁行业解决问题的根本之道,最科学、有效、可持续的方式是变绿色环保投入为绿色产品产出。

作为一个替钢铁厂处理冶金渣的公司,鞍钢矿渣开发公司不能只靠卖固废冶金渣活着,必须依靠产品生存。在苏兴文的带领下,公司找到了最佳切入点——把钢铁和建材融合,形成新型产业链,把钢铁的固废冶金渣变成建材行业的原料,实现循环经济再利用。

经过10年的发展,公司目前已拥有精渣钢、精选粒铁、精铁粉、磁选粉、矿渣粉等20多个冶金渣系列产品,将产品输送至各地的钢铁和建材市场。去年仅南方地区便消化了公司微粉产品80多万吨。按内部价格计算,公司10年内累计实现收入35亿元,创利7.1亿元。

堆积起来的废弃矿渣山,是废物?还是宝?

在鞍钢矿渣开发公司的厂区,一座座或灰黑或土黄的小山脉绵延不绝。随行的工作人员告诉记者,这是过去很长一段时间堆积起来的废弃矿渣山。据苏兴文介绍,过去冶金渣固废资源处理是个难题,通常的做法要么直接排入海里,要么直接堆积。鞍钢过去曾经专门买了一片2700亩的土地,用于堆积矿渣,形成了号称“世界上最大的矿渣山”,导致生态环境被破坏。

这只是冰山一角。据悉,每采出1吨铁矿,至少要剥除2吨岩石,产出率不足28%;从铁矿石炼制钢铁,每炼出1吨钢铁,则要产生33%的矿渣。按照2014年粗钢产量8.2亿吨来算,一年能产生4亿多吨冶金废渣。

“每年钢铁行业真正的有效资源产生的固废矿渣数量等于钢铁的总产量,我们是用环境资源换来了暂时的经济繁荣。”苏兴文告诉记者。

面对每年如此大量的冶金废渣,多数钢企都束手无策。所谓的矿渣处理变成了矿渣买卖脱手,更在过去的很长一段时间内,形成了一个钢铁废渣买卖分销的旧利益链。直至现在,还有大量钢企延续着过去“简单粗暴”的渣处理方式。

更让苏兴文痛心的是对于冶金固废资源处理的普遍认识。“大家的固有观念是冶金渣都是‘废物’,没什么用。我不承认,没有‘废物’,只有还没开发利用的产品。固有的错误理念导致过去冶金渣处理过程中上了很多简单、传统的设备。但实际上这种‘废物’要想得到利用,其中包含的科技含量比普通的钢铁冶炼高得多。”

鞍钢矿渣开发公司开始投入大量的研发人力和物力,很快发现了能够将钢铁水渣矿渣磨成超细粉,进行微粉化,用于建材行业,做水泥的原料。比表面积400平方米/千克的微粉用于生产矿渣水泥,掺入量可以达到50%以上,等量替代熟料生产水泥、等量替代水泥生产混凝土,既降低了生产成本、节约了不可再生资源,又减少了二氧化碳的排放。

目前,微粉已普遍推广到全国的建材行业。鞍钢矿渣开发公司还和合作伙伴一起开发出了比面粉还要细6倍以上的表面积1500平方米/千克和2000平方米/千克的微粉,实现了历史性的突破。

高炉渣同样被鞍钢矿渣开发公司应用于建材行业,即做成岩棉板和矿渣棉板,从而实现高度的阻燃性能和保温性能。钢尾渣则被开发成了不同形状的人造鱼礁。据介绍,由于钢渣含一部分铁,又呈碱性,特别适合海藻的生长,还能够中和海水里的酸污染。人造鱼礁投入到海里之后,既净化了海水,又给鱼类提供了一个自由的成长空间。

这个项目是鞍钢矿渣开发公司和北京科技大学共同研发的,目前已经在营口市南部的鲅鱼圈投放了3亩水面的实验。技术已经成熟,下一步要做的就是推广。与目前市面上近1000块钱1立方米大小的人造鱼礁相比,鞍钢矿渣开发公司即使卖500块钱也仍有巨大的经济效益。

苏兴文笑称公司实际上已变成了鞍钢再生资源开发公司。“饿着肚子去搞环保是不可能的。钢企转型升级要往绿色钢铁去转,而绿色钢铁又必须要推向市场,当做产业去做,把废物变成能产生经济效益的宝物,尤其是要去生产高附加值的产品,向绿色钢铁、绿色产业去要效益,这才是发展的方向,才利国、利民、又利企。”

一个只吃矿渣的“貔貅”,真正实现零排放

在鞍钢矿渣公司的钢渣微粉生产线上,记者看到机器正微微轰鸣着自动运转,栏杆扶手上一尘不染,现场也没有看到工人身影。据了解,在这个设计年产量50万吨,实际生产年产量达到70万吨钢渣微粉生产线上,现在安排了4个班共16个工人负责生产监控,而过去需要80人。

事实上,这只是鞍钢矿渣公司生产现场的一个缩影。公司几乎所有生产线都达到了这样的技术水平。目前,公司已拥有13条这样现代化的冶金渣处理加工生产线。

其中,鞍山本部有1条50万吨/年钢渣粉生产线,1条240万吨/年钢渣磁选加工线,3条70万吨/年矿渣微粉生产线,2条30万吨/年钢渣磁选产品深加工生产线,1条压球生产线。鲅鱼圈分公司主要生产线有1条100万吨/年转炉钢渣热闷生产线和精炼渣、脱硫渣翻渣处理生产线,1条100万吨/年钢渣磁选生产线,1条5万吨/年压球生产线,3条70万吨/年粒化高炉矿渣粉生产线。

目前,鞍钢矿渣公司围绕绿色钢铁为中心,正在建设百万吨钢铁物料深加工基地、千万吨精品建材原料基地“两大基地”;中国冶金渣高附加值产品研发中心、国际冶金渣处理核心装备技术研发中心“两大中心”。

“我们本部目前每年大约产出1600万吨钢,伴随着220万吨左右的钢渣,我们全部都消化了。我们每年从钢渣里提取的100万吨钢铁物料,相当于每年开采几个大型采矿场。”苏兴文告诉记者。

从鞍钢炼钢厂出来的钢渣,直接进入鞍钢矿渣公司的生产线,第一步先分离成转炉渣、脱硫渣和精炼渣3种渣。第二步,每种渣分别处理。脱硫渣内含铁成分较多,可将硫脱掉,重新回到炼铁的环节做钢铁原料,含铁量85%以上的脱硫渣可当做废钢用于电炉。精炼渣提取之后,可以回到钢厂,用作脱硫剂。转炉渣则被克服了游离氧化钙的膨胀性问题,制作成产品用于建材行业。第三步,进入磁选生产线,利用宽带高效带磁机的磁选工艺,将钢渣中的铁选干净,剩下没有磁性的钢尾渣进入钢尾渣生产线,制成人造鱼礁。到这一步,彻底解决了固废资源循环再利用的问题。

在记者看来,目前的鞍钢矿渣公司仿佛变成了一个只吃矿渣的“貔貅”,而且所有的钢渣只进不出,全部消化变成了产品,实现了固废零排放。

而这还不是故事的结局。苏兴文还看上了钢渣自带的1600度高温,现在的处理方式是经过打水冷却,进入闷渣池闷上产生蒸汽。“1000多度的高温白白浪费了,如果能够把这部分热量全部开发利用了,至少能节约能源动力30%的费用,钢铁行业又会出现一个新增长点,又是一个绿色环保项目。”

苏兴文的目标正是固废零排放、能源零释放。鞍钢矿渣公司正在进行热能开发利用研究和低温余热发电技术研究,与比亚迪合作研究储电技术,为的就是将冶金渣中的能源全部回收利用起来。

一条前无古人之路,“蹲”出的“闷渣”技术

从钢渣原料的处理到钢铁物料的提取深加工,从矿渣粉生产工艺流程的优化到核心技术参数的掌握控制,从国外技术的消化改进到具有自主知识产权专利技术的提出,从核心设备的调试到国家标准、工艺操作规程的制订,鞍钢矿渣开发公司现在掌握了一整套具有世界领先水平的冶金渣处理工艺和技术方案。

一切仿佛那么自然地就水到渠成了。但实际上,想要变废为宝,所需要研发的技术远比想象中难。更艰难的是,鞍钢矿渣开发公司走的是一条前无古人的路,一切都要靠自己的研发和摸索,在实践中发现和创造。

在冶金渣处理领域,苏兴文没有外国的先进技术能够偷师。欧美的发达国家在过去依靠掠夺资源奠定了工业发展的基础,如今,钢铁业已不再以矿石资源为主,而是以废钢为主,并没有经历过需要绿色处理冶金渣的阶段。

为实现渣铁分离,鞍钢矿渣开发公司从德国引进了最先进的生产线以处理钢渣。设备就绪后,德国人也面面相觑,号称30万吨破碎能力的生产线却达不到预定的破碎能力,渣里仍然残留80%的块状物。

苏兴文憋着一口气,蹲在生产线前面仔细地观察,终于发现有些钢渣呈现了粉状分离,是被蒸汽熏出来的。经过分析,苏兴文认定,向钢渣上打水,利用热能产生蒸汽,让钢渣在蒸汽的作用下快速膨胀,达到膨胀之后,由于铁具有不膨胀性,自然而然能够实现渣铁的分离。

这样做还解决了钢渣的膨胀性问题。膨胀性正是原本导致钢渣无法使用于建材行业的罪魁祸首,做水泥水泥会开裂,用于铺路路会鼓起。而此前,全球都认为钢渣是破碎的,并且无法消除膨胀性。苏兴文跳出传统思维,利用化学原理,就此发明了闷渣技术,还因此获得了国家科技进步二等奖。

闷渣过程中产生爆炸、磁选技术选不干净、布袋回收除尘不适用、立式磨钢渣拥堵……几乎所有的难题都在苏兴文在生产线前面的“蹲”中解决了,而苏兴文也开始给德国人讲课。由苏兴文提出工艺设计和设备原理,交给德国合作方计算,如何做配套。

“我们的课题都来源于生活,都需要来自于实践研究,都不是难题。”苏兴文告诉记者。在苏兴文的组织下,鞍钢矿渣开发公司攻克了冶金渣处理的一项项难题,申报了国家专利57项,已授权36项,其中发明15项,专有技术32项,国家重大科技成果1项,省重大科技成果2项,市重大科技成果5项,鞍钢重大科技成果3项。

由于冶金渣处理必须从钢厂出来就开始处理,利用热闷原理,才能达到效果,这要求钢渣处理必须与钢厂形成系统化的工艺衔接。因此,下一步,苏兴文的想法是把所有冶金渣处理的技术集合起来,形成技术整体总包,对外搞技术输出,把相关技术推广到其他企业。为此,苏兴文呼吁政府给企业创造良好的开发、研发环境,并且制定相关行业规范,大力推广绿色先进技术和利用技术,用税收、强制政策等手段支持,结合实际,共同为打造绿色产业努力。

对于鞍钢矿渣开发公司来说,虽然在冶金渣处理方面已是领跑人,但在打造绿色产业上还仅仅刚起步,未来还需要全行业共同在实践中创新、研究,摸索着向前走。

 
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