10億噸鋼渣何去何從?建材業或成消納主力
2021-12-30 09:27:00 瀏覽:108次 來源:中國建材報 作者:吳躍

近年來,我國鋼鐵工業快速發展,鋼渣產量大幅增加。

從國家統計局數據來看,2020年我國粗鋼產量達到10.65億噸,位列全球第一;煉鋼過程中產生的鋼渣約為1.20億噸,累計堆存量超10億噸。大量鋼渣堆存,不僅占用土地資源,還給生態環境帶來了較大安全隱患。

當前,合理利用鋼鐵固廢是我國開展資源綜合利用的關鍵之一,而加快鋼渣利用是全社會的共識。不可否認的是,在鋼渣綜合利用方面,我國目前仍存在利用率普遍偏低、利用途徑單一等問題,如何進一步實現鋼渣有效利用是值得人們深思的問題。

近日,由中國工業合作協會資源綜合利用分會、工業固廢網聯合主辦的“2021年鋼鐵冶金固廢綜合處理利用技術交流會”在江蘇省蘇州市召開。會上,多名專家學者及企業代表圍繞固廢產業發展狀況,鋼鐵固廢資源化利用焦點、難點進行了深入研討,為鋼鐵固廢處置產業的綠色低碳發展指明了方向。

鋼鐵減碳勢在必行

鋼鐵是工業的重要糧食,是建設的重要保障,是經濟的重要支撐。自1996年粗鋼產量破億噸以來,我國鋼鐵登頂世界第一已持續25年,是世界鋼鐵工業的生產消費中心。近年來,我國對環境保護的要求越來越高,尤其是在“雙碳”戰略提出后,鋼鐵行業作為我國碳排放最多的行業之一在減少碳排放方面任重道遠。

“‘1+N’政策體系內容陸續出臺標志著我國低碳發展由前期謀劃階段全面轉入了實質性推進階段。鋼鐵行業作為工業領域碳達峰行動的重要組成,需要完整、準確、全面貫徹新發展理念,扎實做好碳達峰、碳中和工作,努力爭取率先碳達峰!币苯鸸I規劃研究院黨委書記、總工程師李新創在談到鋼鐵行業減碳形勢時表示,加快固廢資源高效利用,可助力鋼鐵行業降碳達峰。在實施路徑方面,開展鋼鐵固廢綜合利用,減少礦石資源消耗,同時與建材等行業構建循環經濟產業鏈,替代高能耗的建材原料加工環節,是我國鋼鐵行業落實碳達峰、碳中和目標任務的重要途徑之一。但鋼鐵行業固廢具有種類多、成分復雜、排放量大等特點,在“雙碳”背景下可以說是機遇與挑戰并存。

“在機遇方面,低碳發展將促進鋼鐵行業實現更高水平供需動態平衡、助力工藝流程結構優化、助推行業新一輪技術革命、促進行業智能化升級、加快推動多產業協同、協同促進環保治理、深化產品全生命周期理念、助力行業低碳標準化工作;在挑戰方面,鋼鐵行業面臨低碳轉型時間短、難度大,面臨支撐系統不健全、結構降碳難度大、突破性低碳技術不成熟等形勢,目前,鋼鐵固廢資源化利用仍存在重視不夠、管理水平亟待提升,底數不清、數據統計有待完善,技術瓶頸、技術水平有待提高,行業壁壘、上下游協同發展有待加強等問題!币虼,李新創建議,鋼鐵行業應盡快建立、健全標準體系,推動鋼鐵行業固廢綜合利用綠色發展;推動鋼鐵行業固廢綠色循環利用技術創新和綠色產品推廣;開展鋼鐵行業、企業固廢循環經濟產業低碳發展規劃。

目前,我國大宗固廢累計堆存量約600億噸,年新增堆存量近30億噸。海量的固廢對應海量的市場。

面對萬億市場規模,中國工業合作協會資源綜合利用分會秘書長杜根杰表示,當前工業固廢綜合利用產業已過技術匱乏階段,但部分固廢關鍵性技術難點仍有待突破;社會資本廣泛關注,資本進場的積極性增強;技術項目逐步產業化,龍頭企業引領不足;體制機制不斷創新、各項管理辦法陸續落地實施;信息不對稱;不重視前期的技術選型和市場分析等特征。建議企業層面因地制宜、因企制宜,結合固廢特性來科學定位技術路線和項目,大型產廢企業應注重綜合利用產品的海量市場應用;根據市場需求、經濟性、環保性、降碳性來做好技術選型與對比,注重項目投資全過程的整體規劃設計,規避“光循環不經濟”現象;產廢企業需進一步強化生產者責任;資源化利用項目建設宜早不宜遲,宜快不宜慢。

建材或成消納主力軍

鋼鐵行業是制造業31個門類中碳排放量最大的行業,也是我國碳達峰、碳中和目標實現的重點領域。

“鋼鐵行業要想大幅度減碳有三條路徑可走。一是大量減產。當前我國建設量仍然很大,大量減產在短期內很難實現。二是關閉高爐改用電爐煉鋼。目前,電爐煉鋼增長比例基本已經達到頂峰,每年按最多10%的速度增長。這就意味著再過30年也關閉不了全國一半的高爐,因此短時間內也很難實現。三是煉鋼、煉鐵不再用焦炭,而是改用氫來還原鐵。氫氣需電解水產生,在我國煤電占比居高不下的情況下,這條路也很難在短時間內實現!睂Υ,北京科技大學教授倪文表示,“遠水解不了近渴”,面對節能潛力有限局面,當前最容易做到的是少分解石灰石、少分解碳酸鈣。

“2020年,全國水泥產量達23.77億噸,消耗超20億噸水泥熟料,除了向大氣中排放近16億噸的二氧化碳外,也排放大量的超細粉塵和硫化物、氮氧化物等,是全國空氣質量進一步惡化的主要工業污染源之一。目前,我國通過多種固廢協同作用可以制備零熟料混凝土,對水泥混凝土減碳發展具有重要意義!蹦呶闹赋,國家“863”項目“尾礦制備綠色環保新型建筑材料關鍵技術與示范”取得重大成果。這個項目成果不僅證明了京津冀地區每年開山炸石所生產的6億至8億噸建設用砂石料能夠100%由鐵礦的尾礦和廢石來替代,還初步證明了全國每年消耗的20億噸水泥熟料可以被水淬高爐礦渣、鋼渣、脫硫石膏、粉煤灰和尾礦微粉等多種固廢的協同作用進一步取代,最高取代比例可以達到99%,而水泥混凝土行業全產業鏈減排二氧化碳的潛力可以達到7億至10億噸。

在鋼鐵固廢綜合利用方面倪文表示,北京科技大學研究團隊初步建立了“復鹽效應”理論和“硅的四配位同構化效應”理論,并采用這兩個效應協同調控的方法,已經基本掌握了水淬;郀t礦渣在形成C-S-H凝膠和類沸石相的過程中對硅氧四面體和鋁氧四面體貢獻潛力接近100%的技術,初步實現1噸水淬高爐礦渣對混凝土的強度貢獻相當于3噸水泥熟料的技術實用化。如果按我國每年產生高爐水淬礦渣3.3億噸計算,其對混凝土強度的貢獻約相當于99億噸水泥熟料。因此,用這些膠凝材料代替水泥制造預拌泵送混凝土、混凝土預制件和用于膠結充填采礦,理論上可以減排二氧化碳7.72億噸。

“鋼渣在降碳方面發展潛力巨大,可以在水泥熟料生產中作為鈣質、鐵質校正原料使用!睂毼洵h科寶鋼建材公司高級工程師趙玉靜指出,當前鋼渣排放量約為1.6億噸,約占鋼鐵工業固體廢棄物總量的24%,綜合利用率卻不足40%,亟待發展提高。而從寶武環科鋼渣利用情況來看,寶武環科11個基地2020年排放鋼渣1439萬噸,利用率99.9%,全量化處置利用處于國內前列。用于建材領域占了很大部分,其中水泥混凝土摻合料占65%,用于瀝青混凝土、地基及路基處理等占18%。盡管鋼渣利用仍然存在性能波動大且不可控、處理工藝與市場需求不匹配、質量問題、標準限制等難點,但在建材領域的應用前景趨于光明。

“吃螃蟹”企業不止一家

在技術創新和產業升級過程中,必須要有“第一個吃螃蟹”的企業。在鋼鐵固廢綜合利用產業中,這樣的企業遠不止一家。

盈創建筑科技(上海)有限公司(以下簡稱盈創)是全球首批真正實現3D打印建筑的高新技術企業之一。盈創的3D打印技術,可將多種固廢制作成為多達156種3D打印“油墨”,其性能由常規C30至C150不等,可以滿足各種不同應用場景。

“鋼鐵固廢以前賣的都是白菜價,而通過3D打印制成制品后,它的價值可以提高數倍,真正實現了點‘廢’成金!庇瘎摴径麻L馬義和說。3D打印建筑是一項新興的建筑構筑技術,以“輪廓工藝”為基礎,噴墨粉末和熔融擠出等成型方式,采用工業機器人逐層重復鋪設材料層構建房屋。相較傳統建筑施工方式,具有環保、節能、質優、高效、成本節省、施工安全等優勢,在協同處置大宗固廢領域具有廣闊的發展前景。

隨著我國社會經濟的快速發展,特別是城市化建設的不斷深入,人們對居住的環境要求越來越高。如果你認為資源化利用產品單一,那就想錯了。針對這些問題,福建泉工股份有限公司副總經理、董事傅國華介紹說,公司通過成本低、使用范圍廣、綠色循環的廢鋼渣制磚工藝,為國內鋼鐵企業鋼渣尾渣綜合利用提供了解決方案。以破碎篩分的廢鋼渣作為主要骨料進行制磚,可實現透水磚、仿石磚、路緣磚、護坡磚、砌塊等各類制品的自動化生產。產品被廣泛應用于市政廣場、園林景觀及水利、公路等工程,既實現了尾渣的循環利用,又為企業創造了良好的經濟效益。

山東埃爾派粉體科技有限公司是國內著名的超細粉體解決方案提供商。公司項目總監蔣世禎指出,影響鋼渣綜合利用的關鍵共性問題主要有3個方面,分別是易磨性差、活性差、安定性差。公司利用超微粉體技術及多固廢復配協同膠凝配合處理,將冶金渣等工業固廢處理后,得到優質穩定的建筑材料。在解決廢物堆存、保護環境的同時,提取了固廢建材的潛在價值。

山東高唐華通液壓機械有限公司專注于大宗固廢的高效利用及智能一體化解決方案。公司總經理朱敏表示,近年來隨著化工、鋼鐵、煤炭、有色金屬等行業的發展,工業固廢產生量持續攀升,年產生量近40億噸,累計堆存量超過600億噸。如此大規模的工業固廢該往哪里去成為一個亟需解決的問題。對此,公司通過收集全國各地各種固廢材料,不斷進行試驗,開發出砌塊成型機、液壓成型機、行星式攪拌機、加氣混凝土砌塊設備等新產品。目前,采納公司綜合利用技術設備的項目已在全國多地正式投產運營,實現了經濟效益和社會效益的完美結合。

固廢利用之路任重道遠

鋼鐵工業固廢和市政垃圾是我國大宗固體廢棄物的主要來源。盡管前景廣闊,很多企業取得了突破性進展,實現鋼鐵固廢的資源化之路依舊任重道遠,需要全行業共同努力。

東南大學材料科學與工程學院教授秦鴻根在書面報告中指出,在混凝土原材料短缺背景下,鋼渣在建材行業中的應用將逐漸擴大。但很多因采用鋼渣作為混凝土骨料使用產生膨脹而造成的工程質量事故應引起人們的重視。鋼渣顆粒越大,其膨脹爆裂的潛在危害就越大。因此,未經有效處理的鋼渣不宜作為混凝土骨料使用。磨細的鋼渣微粉在膠凝材料中分布均勻,顆粒膨脹率小,在合適摻量下才不會出現安定性不良問題。

秦鴻根認為,鋼渣是一種未能充分利用的工業廢渣,面廣量大、成分復雜,應該加大鋼渣粉的應用技術研究,并制定和完善應用技術規范。在優質粉煤灰供不應求、質量難以保證、大量使用礦渣粉的情況下,充分利用鋼渣微粉與其復合,具有良好的經濟效益和社會效益,有待于政府部門、企業和研究工作者繼續努力推廣應用。

我國鋼鐵行業每年約產生5億噸爐渣和1億噸塵泥,其中80%得到了較好的利用,每年產生危廢、鋼渣、軋鋼油泥等約1億噸難以利用,亟需處理。對此,北京科技大學鋼鐵冶金新技術國家重點實驗室教授王靜松建議,健全鋼鐵產業固廢處理技術體系,實現減量化、無害化、資源化全量利用。

“我國赤泥累積堆存量近5億噸,產量大、危害大,且綜合利用率僅為4%,大規模處置刻不容緩!痹谡劦匠嗄嗟木C合利用時,北京科技大學鋼鐵冶金新技術國家重點實驗室余闞說,“赤泥綜合利用當前面臨脫堿技術缺乏、返堿問題嚴重、難以規;幹玫葐栴},這就使得鋼鐵企業一方面提高了技術指標,另一方面要具有消納赤泥的能力,需要開展大量技術研究工作!

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