循环经济在承德市工业领域的应用途径及环境影响_—论.doc

循环经济在承德市钢铁行业领域应用途径及环境影响（1.承德市环境科学研究院，2.承德市环境保护局 河北省承德市067000）摘 要：从循环经济在承德市钢铁行业领用利用现状入手分析循环经济在其领域应用情况及存在问题，从循环经济特点及承德市特殊的区位、生态功能定位要求出发，结合承德市工业主导产业，提出循环经济在承德市钢铁行业领域发展必须寻找一条适合自身发展的途径，即物流、能流“不闭路”的循环。为循环经济在承德市的应用途径的研究提供初步依据。关键词：循环经济；钢铁行业；应用途径承德市有着“一市连五省”的特殊区位优势，是环京津、环渤海和冀辽蒙交界地区的重要城市。承德市地处京津上风向和河流上游，是京津唐水资源最主要供给地和京津及华北地区生态安全的重要天然屏障，地理位置独特，生态区位敏感。其生态功能定位为“京津水源地水源涵养重要区”及“阴山北麓浑善达克沙地防风固沙重要区”。鉴于承德市特殊区位、生态功能定位及生态市创建要求，承德市经济发展导致产业和生态保护矛盾日益突出，经济发展受到制约。然而单纯依靠保护性发展第三产业，不能满足人民日益增长的物质文化需要，因此发展循环经济成为承德市经济发展的必由选择。同时承德市必须从特殊区位及生态功能定位出发，因地制宜、扬长避短寻找到一条适合承德市发展的应用途径，使循环经济理念服务于经济、社会、环境共同和谐发展。循环经济以物质闭路循环和能量梯次使用为特征，结合承德市资源结构及主导产业，再生资源的利用过程中工艺多涉及冶金、化工等高能耗、高污染行业，从承德市区位及生态功能定位出发，该类项目多属于“限建、禁建”项目，这就决定了承德市循环经济应用中将形成物流、能流“不闭路”的循环。1. 承德市钢铁领域循环经济发展现状1.1发展现状经过多年发展，作为承德市优势资源，钒钛磁铁矿冶炼技术、钒的提取技术和钒的加工应用技术的到发展，承钢已具有年产800万吨钢、20万吨钒渣的生产规模。承钢主厂区聚集了焦化、烧结、炼铁、提钒、炼钢、轧钢等承钢核心生产厂；钒化工厂区为承钢钒制品加工基地包括五氧化二钒浸取、钒铁冶炼生产线。钒钛磁铁矿利用的到初步发展。钢铁企业物耗能耗初步形成大、中、小三个层面循环，以钒钛铁品位提高及节能降耗技术为例，通过研究预选技术，应用自动控制工艺，简化了生产工艺流程，铁粉品位由58%提高到65%以上，铁的作业回收率达到98%以上，尾矿铁下降到1%2%以下；钢铁企业内部初步形成中水的循环利用系统、余热收集利用系统；中循环层面，尾砂等作为建筑原料综合利用，消纳部分矿山尾矿，大的层面，承钢和建龙等钢铁企业高炉煤气应用于居民煤气。1.2循环经济存在问题承德市钒钛等重工业领域循环经济的利用已取得初步成效，但仍存在这诸多问题：一是，钒钛磁铁矿多资源协同提取利用能力、加工能力不足。承德钒钛磁铁矿中钒、钛、磷、铬等共伴生元素资源利用率低，基本没有利用。二是，产品高值化转化能力不足，主要用于生产低档次的产品缺乏高端深加工产业利用途径。三是，工业废物循环利用水平亟需提高。钒钛磁铁矿冶炼企业产生大量的含钒钛冶金渣基本没有得到有效利用。四是，钒制品提取冶炼工艺对区域环境影响较大。承德新新钒钛股份有限公司钒制品二厂生产废水中氨氮含量较高，治理难度大、成本高，同时生产废水总铬排放量为84kg/a,其重金属回收利用率低，已被列入河北省承德市重金属污染防治规划污染源综合治理重点工程。2. 循环经济在钒钛重工业领域的应用途径2.1承德市钢铁行业循环经济发展趋势以钒钛磁铁矿高效选冶与高值利用为核心，建设“钒钛铁源头分级提取、钢铁生产特色化、钒钛伴生资源利用清洁高值化、冶金废渣利用高效规模化”的钒钛磁铁矿清洁高效循环利用模式，即建设钒资源清洁提取与含钒新材料精深加工产业链、钛资源源头提取与高值循环化利用产业链1、伴生磷硫铬资源精细化深度协同循环利用等循环型产业链，是承德市依托自身资源禀赋优势和区位发展优势在矿山冶金业发展循环经济的理想模式。图2-1钒钛磁铁矿资源综合利用与高端深加工循环型产业体系总体设计注：上图中红色虚线框内所覆盖的位置为目前生产技术及污染治理技术条件下承德市不宜发展的产业链条。黄色虚线框中为限制发展的链条。目前国内钛产品深加工技术还处于研发阶段，硫酸法工艺生产钛白粉已被国家环保部列入“两高”（高污染、高环境风险）名录，氯法法工艺生产钛白粉工艺尚不成熟；污染治理方面，现有条件下此类化工项目废水、废气治理难度大，治理效率低且处理成本高，从经济环境效益分析出发，目前承德市并不适合发展钛产品深加工项目。同理，磷、硫、铬等元素在承德市矿藏中以伴生矿形式存在，含量小，开发利用难度大，除上述与钛深加工存在的相同问题外，磷硫铬精细化工项目的开发导致的重金属污染问题业不容忽视。钒钛磁铁矿综合利用与高端深加工产业可以使承德市特色资源得到高值利用。钒钛产品深加工过程产生的环境影响2-3主要包括：（1）大气影响：钒钛磁铁矿在提钒提钛、冶炼及其他深加工工艺中会产生二氧化硫、粉尘、氮氧化物、氟化物、酸雾、CL2、HCL等工业废气，污染物产生浓度高，排放强度大，对区域大气环境影响较大；（2）水环境：钒钛磁铁矿综合利用产生的废水中污染主要有氨氮、COD、SS、石油类、氟化物、酚、氰化物、盐、六价铬等，其中包括毒性物质及重金属污染物。废水排放强度大，废水处理难度大，处理费用高，五氧化二钒生产企业污水处理费用高达20-40元/吨。从经济效益出发，污水处理设备往往难于运行，废水的排放对所在区域水环境影响较大。（3）固体废弃物：焦油渣、浸后钒渣等均属危险废物，特别是海绵钛等产品加工中产生的废渣含有Fecl3等有毒物质及放射性物质，处理难度大，处理不当会给区域带来灾难性破坏。综上，基于承德市敏感的区位、特殊的生态功能定位以及钒钛磁铁矿综合利用与高端深加工产业生产和污染物治理技术现状，承德市尚不适合发展钛产品高质深加工及磷硫铬等伴生矿精细化工。同时必须强调此类项目具有可以提高资源利用率、增加产品附加值、提高工业固废利用率，使高值有效资源充分利用等优势，是矿山冶金企业发展循环经济的重要链条，故目前对于不可利用的但存在高价值的资源的工业固废可采取暂时贮存的方式将高值资源暂存，当生产技术及污染治理技术发展成熟时，不排除此类项目在承德市的研发与建设。2.2目前承德市钢铁行业循环经济应用途径目前承德市钒钛磁铁矿生产继续维持以钢铁锻造为核心产业，有限制的发展钒制品产业，近期适合承德市钒钛磁铁矿发展的循环经济模式主要包括： 铁素资源循环。减少进入生产过程中的物质流量和废弃物的产生与排放，采取多用废钢和提高各生产环节金属收得率的措施，用较少的资源投入，生产出更多市场需要的高性能钢铁产品。把烧结工序作为有效处理含铁废物的重要环节，将钢铁生产中产生的返矿、瓦斯灰、转炉尘泥、氧化铁皮等含氧废弃物，返回烧结工序循环利用4；重点推广小球烧结、厚料层烧结和高碱度烧结矿技术，改善烧结矿质量，提高成品率。优化高炉炉料结构，提高入炉矿品位，减少渣量和金属损耗；推广并进一步研发顶底复合吹炼、炼钢计算机控制、钢水炉外精炼等先进技术，降低炼钢钢铁料消耗；增加废钢使用量，使炼钢工序成为废旧钢铁处理的中心环节。发展高效加热技术，降低钢坯氧化烧损；采用连铸连轧、钢坯焊接轧制，控轧控冷等先进技术，减少废品损失，提高轧钢成材率。 能源循环利用。充分回收利用各生产工序产生的余热、余能，优化钢铁生产用能结构，减少单位产品能源消耗量。推广干熄焦（CDQ）技术，充分回收红热焦炭显热，减轻熄焦操作对环境的污染；做好煤焦油回收与深加工，发展焦化副产品；研究转炉蒸汽回收发电技术，降低企业的综合能耗，提高能源的综合利用率。发展高风温冶炼和富氧喷煤技术，降低入炉焦比；引进开发直接还原、熔融还原炼铁技术，缩短炼铁工艺流程，降低能源消耗。开发高效连铸和近终型连铸技术，提高无缺陷连铸坯热装热送率。推广多段蓄热式加热炉技术，扩大低热值能源在轧钢加热炉上的应用；发展与近终型连铸相匹配的钢材高效轧制技术，降低轧制过程能源消耗。合理调整各工序用能结构，以二次能源代替一次能源，以低质能源代替优质能源，降低钢铁生产综合能耗和用能费用。建立灵活、有效、及时的能源调度系统，实现能源平衡预测和系统优化运行。 水循环利用。采用低消耗、低污染和高循环、高利用率的用水模式，减少外排废水，降低新水消耗。配合主体技术改造，采用不用水或少用水的工艺及大型设备，做到源头用水减量化。如推广干法熄焦、高炉软水密闭循环冷却和高效空气冷却、干式除尘、高炉渣干法粒化、滚筒法液态钢渣处理和转炉、电炉、轧钢加热炉汽化冷却及连铸二次水雾冷却等高效用水、节水技术，从源头降低各工序用水量；采用高效、安全可靠的先进水处理技术和工艺，提高水的循环利用率，进一步降低吨钢耗新水量；采用先进工艺对循环水系统的排污水及其它排水进行有效处理，使工业废水资源化，实现工业废水零排放。在钢铁企业内部推广串级供水和一水多用等重复用水技术，实行浊清分流、循环利用，减少新水消耗量和外排污水量。同时研究采用城市中水等在钢铁生产中的应用技术，开辟钢铁工业新水源。 固体废弃物综合利用。开发推广固体废弃物处理技术和资源化利用技术，实现固体废弃物再资源化。集我市产业技术优势，开展尾矿二次综合采选和尾矿砂综合利用技术与工艺设备的研发，加强矿山生态环境综合整治，做好矿山采空区回填及生态恢复和土地复垦。钢铁企业中推广高炉渣和钢渣等固废回用技术，如经除尘收集下来的灰尘返回配料系统或焙烧炉加以利用；氧化钒生产浸出工段产生的残渣，返回烧结使用；提钒转炉水处理污泥、除尘灰、氧化铁皮等返回烧结综合利用；铁水生产工序高炉冲水渣可外销水泥厂制造水泥或与锅炉灰掺混制造高强度砖、铺路等；瓦斯灰经磁选提高品位后作为烧结原料；炼钢生产工序钢渣的主要成分是氧化钙，粉碎后代替石灰混入烧结原料；从钢渣中磁选回收的金属可加入转炉炼钢；轧钢生产工序的氧化铁皮可返回烧结造球，或压制成球用作提钒炼钢冷却剂。积极开发高炉和焦炉喷吹、添加废旧塑料和轮胎颗粒等再生资源利用技术，使钢铁生产成为全社会发展循环经济的重要一环。 清洁生产。按照国家有关总量控制、清洁生产和环保达标排放的要求，有效控制钢铁生产中的各种污染源，最大限度减少污染物产生与排放，实现钢铁生产与周边环境兼容。淘汰落后工艺，结合有冶炼钒铁磁铁矿的技术基础，依靠我国钢铁行业技术进步与科技创新现状，实施技术装备升级置换。开发应用焦炉煤气和烧结、燃煤锅炉烟气脱硫、脱硝技术，减少SO2、NOX排放量；开发冶金废气中CO2回收利用技术，减少温室效应。做好焦化废水、轧钢含油废水等难处理废水的综合冶理，推广采用高效环保的水稳定和水处理药剂，不断提高水处理系统自动化水平。通过以上途径，该行业固体废弃物回收利用率可提高50-70%，降低二次污染及土地资源的占用；能源的梯级利用可使SO2排放量降低5-10%，同时减少燃料使用量，有利于节能减排；生态环境得以恢复，二次污染得到有效控制。3. 结论与建议3.1结论承德市循环经济的在钢铁行业领域的应用，必须从特殊区位及生态功能定位出发，因地制宜、扬长避短寻找到一条适合承德市发展的应用途径，使循环经济理念服务于经济、社会、环境共同和谐发展。对特色资源钒钛磁铁矿采取阶段性开发。依据当前生产及污染物治理技术，近期承德市钒钛磁铁矿生产更适合继续维持以钢铁锻造为核心产业，以粉煤灰等固体废物循环利用和焦化副产物的深加工及余热资源梯级利用等为循环经济发展方向；当生产技术及污染治理技术发展成熟时，承德市可逐步发展建立多组份协同提取及钒、钛资源高值深加工及磷硫铬等伴生矿精细化工等循环经济产业体系。3.2建议1、提高认识，转变观念及时认识到循环经济是一种追求经济、环境、社会效益多赢的经济发展模式。积极倡导可能出现在产业链条上的利益攸关企业实现互惠互利，变被动接受为主动构建循环链条。2、加快调整经济结构按照走新型工业化道路的要求，采用高新技术和先进适用技术改造传统产业和传统工艺，淘汰落后设备、工艺和技术，特别是严格限制高耗能、高耗水、高污染和浪费资源的产业，限制和淘汰能耗高、物耗高、污染重的落后工艺、技术和设备；加快低耗能、低排放产业的发展。