日本各大钢厂在实现企业管理合理化以提高市场竞争力的同时,纷纷加大废物循环利用的力度。除已开展的废塑料回收外,他们还参与了汽车废轮胎、废家电、废荧光灯管和汽车粉碎屑等的利用,使钢铁工业成为兼具动脉系 (钢铁)和静脉系(废物循环利用)特色的产业。
钢铁企业对副产废物的循环利用
一、炉渣的循环利用
高炉渣是由铁矿石中的非铁成分和焦炭、喷吹煤中的灰分等熔化后的产物。作为炼铁的副产品,每吨生铁约产渣200千克,可用于水泥原料,路基材料和取代砼中的细沙作为骨料等,已全部实现循环利用。其中有60%作为水泥原料,由于大部分可不经烧成而直接利用,具有可节能40%的巨大效果。为此,新日铁自建水泥厂对部分高炉渣就近利用。特别是当高炉渣和粉煤灰等作水泥原料利用时,渣灰中的CaO可取代用常规原料石灰石产生的CaO,还具有减排C02的作用,从而更受到人们重视。其他钢铁厂的高炉渣亦均实现 100%利用。
钢渣主要作为土木工程、路基材料、地基改良材料等利用,利用率达97%。为便于临海钢铁厂就近利用钢铁渣,JFE钢铁还成功开发一项新技术,利用钢渣在模型内加水并吹入CO2,制造多孔砼以代替珊瑚礁。从2001年开始,JFE正在新能源产业技术综合开发机构 (NEDO)的扶持下,在附近的20处海域进行了试验,结果发现在上边生长的海藻和珊瑚比天然渔礁高1倍以上,具有巨大的固化C02作用。
二、含铁粉尘的利用和锌回收技术
由于含铁粉尘中还有较高的铁分,因而是很好的炼铁原料。一般对含锌低的部分即和污渣等直接作为原料利用;对含锌高的部分,则将其制成球团矿,在利用环形炉焙烧的同时进行脱锌处理,然后供高炉使用。有的在除尘器处对氧化锌加以回收后,出售给有色熔炼厂作为原料利用。
新日铁属君津厂过去每年有30万吨高锌粉尘和泥渣无法利用,2000年引进美国环形还原炉(RHF)技术后,将高锌含铁粉尘配加10%的煤粉混合、造球,然后加入RHF炉在1300℃下预还原,可达到脱锌80%~-90%的效果;同时,制成金属化率达70%~80%的金属化球团,加入高炉代替烧结矿,可取得每吨球团节焦158千克的效果。按产能为18万吨/年的还原炉年产17.5万吨金属球团计算,考虑高炉节约燃料和焦炭、少加烧结矿的情况,加上少购入铁矿石和节约的废物填埋费,每年共创造效益15亿日元。
2001年,新日铁又用此项技术对生产电炉不锈钢的光厂的含铁粉尘、氧化铁皮和酸冼渣等混合物加以处理,将其加入电炉利用,年处理量约为2.52万吨。除回收铁外,还回收了镍、铬等高价金属,效果较好。君津厂于2002年继续完成12万吨/年高锌含铁尘泥的处理,使30万吨/年的废物得到全部利用。
新日铁采用冷料生产转炉钢的广烟厂,2000年4月利用神户制钢开发的 Festmelt环形炉(熔融还原处理)对转炉含铁粉尘进行了处理,所产金属化球团在1000℃下即装炉利用,同时在除尘器处对氧化锌回收,然后出售给有色冶炼厂利用。
大同特殊钢和神户制钢亦利用同类技术对高锌含铁粉尘回收利用,同时对氧化锌亦进行了回收处理。随着这一技术的推广,含铁粉尘和泥渣类将很快得到全部回收。
三、对车屑类杂废钢的利用技术
为了对市场上销售的车屑类杂废钢合理利用,新日铁正在开发利用焦炭的高效NSC化铁炉(效率达90%)及车屑和粉尘合并回收利用的多功能熔融还原炉(MFMF)。
钢铁企业对社会废物的循环利用
一、废轮胎的循环利用
据日本再生协会的有关资料显示,今年日本废轮胎的产生量约100万吨,而从1999年以来,广(火田)厂向转炉加入废轮胎每年即达6万吨以上,成为日本国内的有名利废用户。碎轮胎喷入炉内在富氧下燃烧时,不仅轮胎的可燃成分得到有效利用,而且轮胎中的子午线钢丝(约占重量的10%)亦作为铁源得到综合利用。
新日铁利用生态工业园区的有利条件,于2004年利用广(火田)厂的空闲场地建成1座年处理废轮胎6万吨的气化炉,即通过外热式回转窑对废轮胎干馏气化,所产高热值煤气就近供广(火田)厂工业炉代替重油(该厂在1993年高炉、焦炉停产后只保留了炼钢和轧钢部分),气化炉渣中的废钢除供本厂自用外,还供应大阪的赤穗工厂,以取代部分铁矿石。总投资35亿日元中,环境省补助15亿日元,由此广(火田)厂每年利用废轮胎的比例达到全国的12%。
二、废塑料的循环利用
废塑料在日本的年发生量约1000万吨,由于多年倡导循环利用,2004年利用率由1995年的36%上升到近 70%,但每年仍有约300万吨作填埋处理,目前钢铁部门年利用量只有40万吨。主要情况如下:
高炉喷吹。原NKK京滨厂从1996年10月开始在4093m3高炉试喷吹废塑料,以后又推广到福山厂高炉,今年神户制钢亦开始喷吹,2004年约使用15万吨。
在炼焦煤中加入废塑料技术。在和用原有废塑料油化的技术基础上,新日铁于1999年成功开发出一项炼焦新技术,在炼焦煤中添加1%废塑料炼焦而仍可保证焦炭质量不变。它是将生活废塑料除去杂质和过多的含氯成分后,在破碎减容制粒后掺入煤中,经焦炉干馏后,其中约20%变为焦炭,转化为焦炉煤气和化工副产品的各占40%,总的能量利用率达99%,远优于高炉喷吹的75%和油化的65%利用率。近年为适应国际市场焦煤涨价,又尝试将添加量扩大到2%,由此进一步扩大了处理能力,使2004年的利用量已超过高炉喷吹而达到17万吨。今后计划扩大到分厂并扩大添加量,计划使2010年的用量达到38万吨。
电炉利用废塑料的技术开发。日本现有30余家电炉钢厂,对就近利用废塑料相当方便。大同特殊钢从这点出发,于2004年开发成功电炉利用废塑料的技术。为了防止破碎后的产业废塑料直接加入电炉时快速燃烧,对设备造成不利影响,先将废塑料和车屑铁粉对半混合,再经回转窑加热至 250~300℃软化后,用水压机压成 200mm×200mm的方坯,再和废钢一同加入电炉助燃和增碳。经试验,其供热效率和焦炭相当,故可代替焦炭和无烟煤用于电炉助燃。
三、废家电和荧光灯管的循环利用
根据2001年开始实施的“家电再生法”,原NKK在京滨市设立了废家电再生工厂,接受用户委托,对洗衣机、空调、电冰箱和电视等四大家电进行拆解回收,其中废钢铁、废塑料供自用,有色废金属等则予以出售,效益尚好。接着又引进德国技术建成废荧光灯管的再生工厂,对玻璃、铝和汞等进行回收后分别加以自用和对外出售。
四、处理汽车粉碎屑的技术开发
目前,日本汽车再生处理每年产生碎屑约80万吨,其中含各种废塑料 65%,钢铁等10%,还含有铅等有害金属,由于不便分类回收,大多作填埋处理,从而使汽车的循环利用率停留在80%以下,远不能适应丛2005年起实施的“报废汽车再生法”所要求的85%以上。据此,各钢铁厂积极参与了回收技术开发。其中,较为实用的是由新日铁开发的处理混合垃圾的“气化熔渣炉法”。该法参照高炉技术,将混合垃圾与少量焦煤混合,在竖炉内加热到1700℃高温,对可燃垃圾气化和燃烧,不可燃部分则在化为熔渣后作为筑路材料利用。在处理汽车碎屑时,由于塑料含量大,除可供热外焦比亦有所下降,且渣中的金属可得到回收,故新日铁、住友金属等钢铁广均已开始试用。
责任编辑:米阳