钢铁冶金的环保与节能

1、.：.；钢铁冶金的环保与节能结课论文姓名：董超学号：120214323090班级：冶金10-1教师： 关志刚钢铁冶金中的环境维护问题钢铁工业是我国国民经济的重要根底产业和实现工业化的支柱产业，同时也是能源耗费和大气污染物排放大户,钢铁工业是国民经济重要的根底原资料工业，属于能源、水资源、矿石资源耗费大的资源密集型产业；在钢铁制造体系中大量的物质、产品流、大量能量转换过程、多种方式的排放过程和大量的废弃物都对环境呵斥不同层次和不同程度上的影响，因此钢铁工业开展必然面临资源缺乏、环境污染的严重制约。控制CO2二氧化碳排放量是兴隆国家钢铁企业一项重要的环保义务。现代工业开展是建立在化石能源耗费的根底

2、上的，由于化石燃料的熄灭，全球的CO2排放量从1940年的50亿吨添加到如今的近220亿吨，已超出了地球碳循环调理系统对CO2吸收才干，导致周边环境的CO2浓度从 315ppm添加到350ppm，而且还在继续升高。出于对温室气体呵斥地球变暖的担忧，降低CO2排放量已成为兴隆国家钢铁企业环保任务的重点。恶化的环境形状要求钢铁工业改动经济增长方式，传统的冶金工业方式是大量开采资源，大量消费产品，大量发明财富。与此同时，大量排放废物和污染物，对资源和环境呵斥严重破坏。在这种情况下，为了符合环保要求，大量采用末端治理，这样既添加投资，又提高产品本钱。这种经济方式不符合可继续开展的原那么。新的冶金工业方

3、式：少开采资源，少排放废物和污染物；依托物质的循环，大量消费产品以满足社会的需求。在必要的情况下，并不排斥末端治理。这种经济方式符合可继续开展的原那么。各兴隆国家已开场将环境维护和污染控制严密地结合起来，彻底拓宽污染物控制的范围。如兴隆国家要求钢铁厂必需经过ISO14000系列规范和其它质量规范的考核，除出厂的产质量量达标外，主要污染物排放总量要在国家规定的目的内，对烟尘、工业粉尘、SO2二氧化硫、CO2、COD(化学需氧量)、汞、镉、磷、铅的价铬和工业固体排放总量控制程度达标，消费线功能达标，周边区域环境达标，一半的工业和民用渣滓都得到再利用。国际环境统计的开展与经济统计的关系愈加严密。20

4、世纪90年代以来，特别是1992年环境维护的第二个里程碑即在巴西的里约热内卢召开的环境与开展大会之后，提出把可继续开展作为人类社会经济与环境开展的战略目的，有关环境统计和环境核算的研讨、交流、试点、改良任务更加得到世界各国的普遍注重。国际上比较关怀的大气排放引起的全球气候变化温室气体、温室效应问题，兴隆国家特别是北欧国家曾经运用相关环境统计数据进展了广泛研讨测算；可继续开展目的、环境核算等都是国际上关注的重要内容，这些任务内容都有相应的统计机构部门担任。比如，德国统计局及北欧国家统计局有专门的环境统计司、环境核算司，而且以制定的环境统计法为环境统计任务的根据；澳大利亚联邦统计局环境统计司担任环

5、境统计的日常任务与实施。统计局除了本身环境统计任务之外自然资源与环境，一个重要的职能就是与环境部等相关部门的组织协调及协作。兴隆国家统计局环境统计数据的搜集也依托制定相应的报表到基层单位，根据统计法律由基层单位填报。统计局对所搜集的数据加工整理分析并定期编辑环境统计出版物。此外，西方兴隆国家统计，强调的是社会、经济、环境三位一体，统计局的其他专业司也在建立环境开展目的，搜集历史和时间序列数据，度量国家开展情况和为政府制定环境政策提供根据。兴隆国家钢铁工业环保任务开展态势：1.环保促进兴隆国家钢铁工业工艺构造调整。钢铁冶金的技术本质是高温化学反响，因此钢铁冶金中传统的能源是基于碳氧反响的化学能，

6、电弧炉炼钢与此有所不同所运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，是工业化开展的优选能源，大量开发和利用电能是人类社会现代化的重要标志。电炉所运用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构成的废弃物消费过程中产生的和产品运用后产生的，由于其中全铁和金属铁含量很高，具有极好的回收再利用价值，提高前往废钢比有着重要的经济意义，是钢铁界一直追求的目的。不能循环利用废钢不仅是铁资源宏大的浪费，而且会对环境呵斥严重污染。综上，电炉炼钢是一种铁资源回收再利用过程，也是一种处置污染的环保技术。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、

7、1990年、2000年分别为：14.28%、21.97%、27.74%、 36.11%。世界钢铁专家预测：到2021年这个比例将到达46%。而中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，使电炉钢比例下降。2003年，电炉钢比例仅为17.6%，2005年，电炉钢比例降为11.8%，但电炉钢产量在逐年添加，随着中国经济的高速开展，对特钢的需求在不断添加。对于需求量还在添加的钢铁原资料而言，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念来看，电炉所代表的废钢前往料冶炼法是有效的。虽然各个企业可以根据本身的实践情况，选择开展不同的

8、钢铁消费工艺流程，但环保问题和环保技术的创新无不交融于其中，环境友好一直是钢铁工业可继续开展不可短少的重要课题。2.钢铁企业在处置城市固体废弃物方面发扬作用。城市固体废弃物目前主要采用填埋方法、熄灭方法和生物降解处置方法。填埋方法和生物降解处置方法占用大量土地，有机物分解后产生的CH4是一种效果比CO2更强的温室气体，进而呵斥新的污染。而普通熄灭方法只能处置有机物，固体废弃物中的金属和无机物不能得到分别和回收。利用冶金反响器内的高温反响可以快速处置城市固体废弃物，如高炉喷吹废塑料、炼焦工艺高温碳化处置废塑料。在高温下有机物熄灭放热成为发电燃料，有毒物质分解成为元素方式，金属和无机物成为熔融形状

9、而分别并得到再生利用。日本提出了以“钢铁工业为可继续开展的文明社会作奉献 为主线，日本NKK之所以不断积极地努力于废物回收利用任务，是由于回收的废塑料能成为高炉里铁矿石的极好复原剂。此外还有一个重要缘由，就是高炉炼铁当中运用回收的废塑料能明显降低CO2排放量(达30%以上)。能到达这样好的效果是由于入炉的废塑料的根本成分是碳氢化合物，而焦炭或煤的成分主要是碳。还有一个很重要的缘由，就是废物回收利用确实有利可图。美国在其中指出，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。例如：1钢材仍是一种先进的资料，目前所运用的大部分钢材在10年前尚不能消费；2钢铁是最易回收的资料，比塑料、玻璃和

10、铝、铜等资料回收量的总和还要多几倍。总之，钢铁工业的循环利用和可继续开展曾经成为21世纪冶金工业的重要课题。3.当前钢铁工业实现安康开展的一个重要途径是研发并推行适用于钢铁消费的各类先进环保技术。钢铁工业是消费规模宏大、资金集中的制造工业，也是耗费能源很高的工业；钢铁工业排放的固体废弃物尾矿砂、炉渣、尘泥等和气体产物的数量也非常之大，虽然一小部分尾矿砂和一部分炉渣、尘泥曾经可以回收利用，研发它们的再循环利用技术依然要继续深化。按照循环经济原那么，未来钢铁工业中将各种能量和物质的循环利用与回收，以及与上下游产业的交融是钢铁工业实施循环经济战略的议题之一。未来钢铁工业消费中原资料和能源充分利用、高

11、效率、低排放甚至零排放的新型消费方式将取代大量耗费矿石、煤炭等天然资源，大量排放炉渣、废热和CO2等废气的传统消费方式。建立低资源运用、低能源耗费的环保型钢铁工业只能依赖于技术提高和创新。兴隆国家钢铁企业积极推进以节能减排为主要目的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消费。4.环保压力迫使兴隆国家钢铁工业进展适度转移。兴隆国家对环保的苛刻要求，使钢铁消费中的环保本钱大幅度提高，假设钢铁工业用于环保的投资缺乏据美国钢铁工业协会估计约为总投资的15%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，这样的企业兴隆国家是不允

12、许其存在的。需求强调的是，美国、欧洲和日本的采矿业主要是有色金属和稀有金属，高炉用的铁精矿和球团矿，主要依赖进口，这样就把污染严重的工序都留到了开展中国家。所以在看到兴隆国家钢铁工业环保先进一面的同时，更要看到兴隆国家钢铁产业转移对开展中国家的负作用。 一 我国钢铁工业能耗问题1. 钢铁厂集中度低、企业规模小而分散据统计, 2005年我国粗钢产量500万t以上的企业有18 家, 仅占全国粗钢总量46.36% ,而2004年日本粗钢总量的73.22%由4家企业完成, 美国3 家企业的钢产量占全国的61.09% ,俄罗斯78.69%的钢产量是由5 家钢铁企业消费, 而韩国两家钢铁企业的钢产量占全国

13、总钢铁量的82%。我国具有炼铁、炼钢消费才干的871家钢铁企业, 2005年粗钢产量为35239亿t, 比2000年的12850万t添加了174.2% , 但主要是由各企业在原地或异地建厂扩展运营规模完成的, 而产钢1000万t的钢铁集团(8个) 合计产钢10540万t, 只占全国钢产量的30.2%左右, 500 万t以上的企业有18家, 钢产量占约占全国总量的47%。22. 钢铁企业配备大型化同兴隆国家有明显差距据中国钢铁工业协会统计，2004 年底我国高炉多达1 131座，1 000 m3 及以上高炉只需18 座，产能占总产能的31. 96% ;其他均为1 000 m3 以下的小高炉，产能

14、占总产能的68. 04%。2004 年底我国炼钢转炉有553 座，300 t以上转炉只需3 座，120 299 t转炉51 座，产能分别占总产能的2. 17% 和22. 57% ;120 t 以下的小转炉多达499 座，其产能占总产能的75. 26%。近年来配备大型化有了长足提高，到2007 年1 000 m3 以上大型炼铁高炉添加到120 座，100 t 以上炼钢转炉添加到140 座。3但与配备总数比仍只占10% 左右。在冶金消费配备大型化方面，我国钢铁行业兴隆国家相比还有较大的差距。3. 二次资源回收利用率低传统的钢铁消费流程会耗费大量的能源, 几乎每一道消费工序都不断反复加热, 呵斥热能

15、大量的流失。据报道每消费1 t钢材要耗费716kgce, 而消费过程中能源有效利用率为27%, 73%的热能都在各工序中白白地损失掉了, 2其中44%的热能是以烟气的方式存在, 含有极高的热值。4.节能技术、配备的普及率低、能耗差别大2006 年底对大中型钢铁企业进展统计，高炉安装炉顶煤气余压发电安装( TRT) 的座数，仅占总数的31% ;安装高炉煤气回收安装的高炉，占总数的77% ;安装转炉煤气回收安装的转炉，占总数的64% ;安装转炉余热蒸汽回收安装的转炉，占总数的68%。3因此，我国钢铁行业存在着全行业能耗目的落后于国际先进程度，各企业间能耗程度差别很大。二 钢铁企业节能任务包括构造节

16、能和技术节能两个部分。1 钢铁工业构造节能调整钢铁工业消费工艺构造和用能构造可以实现节能。如提高炼铁喷煤比、添加球团配比、采用延续铸钢工艺，采用薄板坯连铸连轧工艺，轧钢坯料热装工艺等技术均可实现节能效果。焦化工序能耗是142.21cet，喷吹煤粉工序能耗为2035cet，多喷吹煤粉，改动了高炉炼铁用能源构造，少用焦炭可节能1.5。这是高炉炼铁工序构造调整中心环节。球团工序能耗42cet，烧结工序能耗66.38，多用球团，少用烧结就可节能。同时球团含铁档次高于烧结，又可以实现提高入炉矿档次的效果。连铸比模铸减少能耗2550，薄板坯连铸连轧要比传统的模铸开坯热轧节能70，连铸坯热装热送和直接轧制技

17、术可节能35。2 钢铁工业节能技术2.1 减少燃料耗费1) 蓄热式熄灭技术:蓄热式熄灭技术是对助燃空气和煤气先进展加热，到达500 1 000 ，再进展熄灭时其能值可到达工业炉所需求的规范。用蓄热式熄灭技术之后，高炉煤气可以在烘烤铁水包、钢包、连铸中间包和轧钢加热炉，以及热处置炉上得到广泛运用。蓄热式熄灭技术的经济效益:a.高炉煤气得到合理利用;b.烧重油的加热炉改烧高炉煤气后，为企业带来宏大的经济效益;c.烟气的物理热充分回收。2)高炉喷吹煤粉技术:高炉喷吹煤粉是炼铁系统构造优化的中心环节，是国内外高炉炼铁技术开展的大趋势，也是我国钢铁工业开展的重要技术之一。高炉喷吹煤粉的益处:a.替代焦炭

18、，减少炼焦过程对环境的污染;b.缓解我国主焦煤的短缺，优化炼铁系统用能构造; c.高炉喷煤可以实现构造节能。32007 年我国重点钢铁企业焦化工序吨铁能耗为123. 4 kg 标煤，喷煤的制粉和喷吹所需的吨铁能耗在20 35 kg 标煤。高炉每喷吹1000kg煤粉，就可以使炼铁系统用能构造吨铁节约100 kg标煤3)煤调湿(CMC)技术煤调湿是将炼焦煤料在装炉前去除一部分水分，坚持装炉煤水分稳定在6左右，然后装炉炼焦。按2007年全国的焦炭消费规模推算，假设在全国的焦化企业推行实施煤调湿，年可节约300万吨规范煤，年可减少焦化污水约1500万吨，CO 排放量减少约1600万吨。42.2 加强对

19、二次能源的回收1) 干熄焦技术。干法熄焦技术(Coke Dry Quenching , CDQ)是利用冷的惰性气体,在干熄炉中与炽热红焦换热冷却红焦。吸收了热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽,被冷却的惰性气体由循环风机鼓入干熄炉冷却红焦。干熄焦技术具有节能、环保和改善焦炭质量的作用。在干熄焦过程中,80 %的红焦显热被回收,每吨焦炭可产生15t (4MPa 、450 ) 的中压蒸汽;每吨焦炭可省去1518m3 的熄焦水, 5 干熄焦过程不向大气排放含有酚、氰化物、硫化物及粉尘的水蒸气,改善了环境质量;焦炭强度提高,2) 高炉煤气余压透平发电技术。高炉炉顶煤气余压回收发电安装( Top

20、Gas -Pressure Recovery Turbine , TRT) 是利用高炉炉顶排出的高炉煤气中的压力能及热能转化为机械能并驱动发电机发电。现代高炉大都采用高压炉顶,从炉顶排出的高炉煤气除具有化学能外,还具有一定的物理能,为促进这些可燃废气的综合利用,通常采用高炉煤气余压透平发电节能安装,将煤气的压力能转化为机械能并驱动发电机发电。干式TRT 安装是钢铁企业重要的节能降耗技术,是国家重点支持、鼓励和开展的节能环保效益型创新技术。这种技术发出的电量是相当可观的, 宝钢TRT 技术吨铁发电量为3617kWh ,相当于节约1418kgce/ t铁。53) 高炉煤气结合循环发电( CCPP)

21、 技术:在不外供热时热电转换效率可达40% 45% ，比常规锅炉蒸汽转换效率高出近一倍。一样的煤气量，CCPP 又比常规锅炉蒸汽多发70% 90% 的电。且此发电技术CO2排放比常规火力电厂减少45% 50% ，无SO2、飞灰及灰渣排放，NOx排放低，回收了钢铁消费中的二次能源，且为同容量常规燃煤电厂用水量的1/3 左右。34) 转炉负能炼钢技术:转炉冶炼过程中，当煤气中CO含量大于30%、氧气含量小于2% 时可以进展煤气回收，转炉煤气吨钢回收大于100 m3、蒸汽大于60 kg / t，并使回收的物质得到充分利用，就可以实现转炉负能炼钢。35)烧结低温余热回收技术烧结余热余能约占整个流程余热

22、资源的10左右，余热温度在300500oC之间，是低温余热资源运用的重点。烧结余热发电是利用低温余热的一个有效途径，但目前存在一些问题，在运转过程中，由于烧结机和环冷机工况发生变化时，余热回收系统的任务参数也将随之变动，输出的蒸汽压力、温度、流量也将发生变化，从而影响发电机组的运转效率。而且由于存在漏风率高导致废气温度降低，又要保证进入除尘器前废气温度在露点以上等缘由，回收利用烧结余热较困难。假设开发此技术将烧结矿余热充分利用，那么钢铁行业年可节约能源约900万吨规范煤。46)转炉余热蒸汽发电技术在提高转炉烟气余热回收量的根底上，重点开发低压(饱和)蒸汽发电技术。如吨钢发电量按照15kWh计算

23、，全国年产钢5亿吨，那么每年可以发电75亿kWh，折合300万tce左右，产生效益40多亿元。同时，所发电可以供居民电，从而实现社会减排C02 630万吨，减排SO2 6万吨，社会环境效益显著。4三 钢铁行业减排技术3.1烧结烟气脱硫技术： 烧结烟气S02的控制方法主要有低硫原料配入法，高烟囱分散稀释法和烟气脱硫法。烧结烟气中的S02是烧结原料中的硫在高温烧结过程中被空气氧化而成的。因此，在确定烧结原料方案时，按照规定的S02允许排放量来适当地选择、配入含硫低的原料，以实现对排放S02量的控制。上世纪70年代建立的大型烧结厂采用了烧结烟气脱硫法，脱硫工艺多为湿式吸收法。目前主要采用钢渣石膏法、

24、氨硫铵法、活性焦吸附法、电子束照射法等。3.2高炉煤气干式除尘技术:干式除尘即布袋除尘，该技术可以使TRT 发电才干提高36% ，投资仅为湿法投资的70%，占地面积不到湿法的50%。自莱钢开发了高炉煤气采用干法布袋除尘的关键技术“高炉煤气快速升降温技术，处理了由于煤气温度忽然升高而烧毁布袋的问题后，高炉煤气净化采用全都是干法布袋除尘。33.3转炉煤气干式除尘技术：转炉煤气干式除尘技术具有节水、节电、除尘效率高的优点。同时可以提高能源利用率，煤气回收量约为100 mg /m3 ，炼钢吨钢工序能耗可达10 kg规范煤，实现负能炼钢。转炉煤气LT干法电除尘系统，相对湿法除尘而言，其最大的优点是：除尘

25、后的煤气排放含尘浓度在30 me,m3以下；煤气回收含尘浓度在10 mgm3以下，可直接供用户运用；风机运用寿命长；系统阻力低；耗电约湿法为除尘系统的40。63.4钢渣的综合利用1)作钢铁冶炼熔剂。钢渣可用作烧结剂, 不仅回收了钢渣中的Ca、Mg、Mn、Fe等元素，而且提高了烧结机利用系数和烧结矿的质量，降低了燃料耗费。 2)钢渣作水泥。高碱度钢渣有很好的水硬性，把它与一定量的高炉水渣、煅烧石膏、水泥熟料及少量激发剂配合球磨，即可消费钢渣矿渣水泥。钢渣水泥具水化热低、后期强度高、抗腐蚀、耐磨等特点，是理想的大坝水泥和道路水泥。3)作筑路与回填工程资料。钢渣碎石具有密度大、强度高、外表粗糙、稳定

26、性好、耐磨与耐久性好、与沥青结合结实等特点，因此广泛用于铁路、公路、工程回填。4)作农肥和酸性土壤改良剂。钢渣含Ca、Mg、Si、P等元素，当钢渣中的P2O5超越4%时，可以磨细作为低磷肥运用。钢渣磷肥可以用于酸性土壤与缺磷碱性土壤，也适于水田与旱地耕作，具有很好的增产效果。5)回收废钢。钢渣普通含7%10%废钢，加工磁选后，可回收其中90%的废钢。四 新技术研讨与运用前景近几年研讨开发的不运用昂贵焦炭或很少运用焦炭的新炼铁工艺来替代能耗高、污染大的传统高炉炼铁工艺, 如直接复原炼铁和COREX、FINEX、H ISME LT等熔融复原炼铁工艺, 即降低了能耗又对环境有益,实现 “绿色冶金。另

27、外，微波加热作为一种开展迅猛的新型绿色冶金方法，微波加热在磨矿、预处置、预复原、枯燥、焙烧、金属提取和烟尘等废料的处置和利用等领域也遭到了广泛注重，某些研讨成果正逐渐转入适用阶段。微波加热在冶金中的运用4.1 微波对矿石预处置利用微波选择性加热的特点，可以用微波对铁石进展预处置。被微波辐射以后的黄铁矿矿石，黄铁矿和石英完全裂开，黄铁矿和石英本身也产生了许多裂痕，裂痕的产生可以有效地促进有用矿物的单体解离和添加有用矿物的有效反响面积，对于降低磨矿本钱、提高选矿回收率和加快冶金速率具有重要的实践意义。74.2 微波加热复原碳铁矿粉铁矿石的微波辐射加热碳热复原可以处理传统加热方法无法处理的“冷中心问

28、题，而且金属氧化物的碳热复原速率明显提高。钢铁研讨总院这方面也做了大量实验，结果阐明磁铁矿粉、赤铁矿粉、无烟煤粉均对微波具有良好的吸收性能，石灰粉和石灰石粉对微波的吸收才干较差。在无维护气氛条件下，微波加热复原含碳铁矿粉效果十清楚显，金属复原率可达90% 以上。74.3 微波加热球团利用微波加热均匀、升温速率快、加热效率高的特点，微波加热磁铁矿球团时球团矿的温度变化规律、枯燥特点、生球强度和焙烧后球团的岩相特征与普通枯燥焙烧方法相比，利用微波对球团矿进展枯燥焙烧，其温度上升迅速，内部温度分布均匀；枯燥速度快，枯燥过程中没有出现裂纹和爆裂景象；焙烧后的磁性球团矿主要由连晶充分的Fe2O3 组成；每个废品球的强度为170 230 千克，并且焙烧时不