摘要   本文从烧结和球团设备大型化出发，从铁素资源循环、能源循环利用、水循环利用、固体废弃物综合利用和环境保护等几个方面对炼铁原料发展循环经济进行了探讨，指出建设资源节约型企业，加快实施烧结烟气脱硫和余热回收，对当前我国钢铁工业节能减排工作有重要的现实意义。

关键词    炼铁原料  循环经济  节能减排

1  引言

    “循环经济”一词是由美国经济学家K·波尔丁在20世纪60年代提出的，是指在人、自然资源和科学技术的大系统内，在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中，把传统的依赖资源消耗的“资源一产品一污染排放”单向流动的线性经济，转变为依靠生态型资源循环来发展的“资源一产品一再生资源”的新经济模式。“减量(Reduce)、再用(Reuse)、循环(Recycle)”(简称“3R”原则)是循环经济最重要的实际操作原则。炼铁原料(烧结球团)发展循环经济是以资源高效利用和循环利用为核心，以尽可能小的资源消耗和环境成本，尽可能大的获得经济效益和社会效益，从而使经济系统与自然生态系统的物质循环过程相互和谐，促进资源永续利用。

2    烧结球团设备大型化

    据不完全统计，目前世界上已建成烧结机600多台，400m²级烧结机40多台，其中：500m²以上l0台(含600m²以上3台)。世界上400m²级烧结机见表1。根据日刊报道：同等规模，当建设的烧结机面积为100m²、300m²、500m²时，相对的基建费用为1．0、0．68和0．56，相对的运转费用为1．0、0．87和0．84。生产实践证明，大型烧结机可以降低单位烧结面积的基建投资和经营费用，劳动生产率高、烧结矿质量好、工序能耗低、生产管理方便，易于环保治理。

    我国烧结机大型化的途径和对策如下：

2．1  新建大型烧结机和链算机一回转窑

    近年来，我国新建了太钢450m²、武钢435m²，宁波钢铁430m²，沙钢、本钢、宣钢、马钢等360m²烧结机；华菱涟钢280m²烧结机；重钢240m²烧结机，涟钢、湘钢、新余、邢台等180m²烧结机。我国年产200万吨以上氧化球团的链箅机一回转窑生产线见表2。

2．2  淘汰落后。以大替小，以新替旧，实现烧结机大型化

    鞍钢建2台265m²烧结机代替一烧4台50m²烧结机，建2台360m²烧结机代替二烧4台75m²和东鞍山4台75m²烧结机；邯钢1台400m²烧结机代替一烧3台27m²烧结机；武钢1台360m²烧结机取代三烧4台82．5m²烧结机等。

2．3扩大烧结机面积，改造增产

    国内改造烧结机的基本思路是扩大有效烧结面积，增加有效抽风量，方法主要有：①台车加宽；②烧结机延长；③更换抽风机，加大抽风量；④台车挡板提高等。

3    炼铁原料发展循环经济的探讨

3．1铁素资源循环

    我国铁矿资源不足，需充分利用好国产矿和进口矿两种资源，建设资源节约型企业。加强对褐铁矿、鲕状赤铁矿高磷矿等廉价矿的开发与利用。宝钢、首钢等在利用褐铁矿进行低成本配矿。近年来我国生铁产量和铁矿石资源消耗情况见表3。

3．2能源循环利用   

    烧结过程的废气余热来源于烧结烟气和冷却废气，属中、低温废气余热。烧结过程产生的废气余热占钢铁生产废气余热的12％以上，其中烧结矿的余热占8％，烧结废气余热占4％。据统计，日本钢管、住友、新日铁等钢铁公司等烧结机上设置余热回收装置，生产蒸汽或余热发电。日本烧结厂的余热回收技术从用途来看，可分为用于点火保温；用于预热混合料；用于产生蒸汽或发电等。目前余热回收装置大致可分为四大类：①冷却机余热回收系统；②冷却机+烧结机余热回收系统；③冷却机+烧结机气体循环余热回收系统；④新型机冷式烧结机余热回收系统。

    烧结余热回收减少了排往大气的烧结废气量，从而也降低烧结废气除尘及脱硫等设施的费用。回收的热量可用于预热点火煤气、热风点火、热风烧结、生产蒸汽或余热发电等。烧结余热回收利用生产蒸汽或发电，因为方法不同及技术差异，一般可以生产蒸汽量30～90kg／t烧结矿，降低工序能耗3～10kgce／t烧结矿。

    目前国内环冷机余热锅炉型式主要为翅片管式余热锅炉和热管式余热锅炉。鞍钢东烧360m²、二烧360m²、武钢三烧360m²、唐钢265m²等烧结机环冷机和首钢矿业公司90m²烧结机机上冷却等都安装了翅片管式余热锅炉。马钢2台300m²带式烧结机采用带冷机余热发电技术；济钢、武钢、安钢等正在实施烧结废气余热发电。

3．3水循环利用

    开发应用串接水利用技术、废水回用技术和环境友好水处理药剂技术等。采用循环用水，提高浓缩倍数，提高循环利用率；串级供水，按水质用水，一水多用等重复用水技术，提高水资源利用率。

3．4  固体废弃物综合利用

    烧结可以消化钢铁厂产生的大部分含铁和碳的除尘灰、瓦斯灰、瓦斯泥、钢渣、炼钢污泥、轧钢铁皮等，实现固体废弃物的综合利用；消化化工企业的铬渣、硫酸渣等用于烧结配料；利用造纸企业的制浆废液开发有机粘结剂替代球团膨润土。

    目前，用于处理钢铁工业的炉尘进行商业生产的转底炉生产直接还原铁：神户加古川工厂于1998年3月投产，年处理炉尘量1．4万吨；新日铁广烟工厂于2000年3月投产，年处理炉尘量19万吨。蒂森一克虏伯钢铁公司采用OxyCup竖炉可以使钢铁联合企业生产链上的各环节产生的有利用价值的废弃物都可以完全得到回收处理，是一个对环境友好且经济有效的回收钢铁厂废弃物的方法。

3．5  环境保护

    (1)环境除尘采用高效布袋除尘器和干式电除尘器，除尘效率达99%以上，能满足国家对排放标准的要求。

    (2)烧结烟气脱硫

    对烧结烟气SO₂排放控制的主要方法有：低硫原料配人法、高烟囱稀释排放法和烟气脱硫法。低硫原、燃料配人法有一定的应用局限性，高烟囱排放简单经济，但我国对SO₂实行排放浓度和排放总量双重控制，故必须对烧结烟气进行脱硫处理才能达到环保要求。烧结烟气脱硫的主要方法有氨硫铵法、石灰石膏法、钢渣法、氢氧化镁法、海水脱硫法、活性焦法等。湿式氨法是成熟工艺，具有脱硫效率高、安全可靠、能耗低、运行费用低等特点。将焦化生产中的氨回收，得到的氨水作为烧结烟气的脱硫剂，脱除了烧结烟气中的SO₂，得到的副产品为硫酸铵化肥，真正实现资源的综合利用，实现以废治废的循环经济目标，是现阶段烧结烟气脱硫工艺的首选。

    日本和欧洲由于环保法规严厉，早在20世纪70年代就开发了各种烟气脱硫技术，获得了良好的环境效益。烧结烟气脱硫在日本得到了比较广泛的应用，80年代之前，日本钢管公司设有氨硫铵法、住友金属公司设有石灰石(石灰)一石膏法、新日铁户烟厂3号烧结机设有Mg(OH)₂法等废气脱硫装置；进入2000年以后，烧结烟气多采用活性焦干法脱硫技术，如住友金属鹿岛厂№2、№3烧结机，新日铁名古屋厂№l、№2、№3烧结机，韩国浦项制铁№3、№4烧结机等。

    我国对烧结烟气脱硫处于起步阶段。如石(家庄)钢对52m²和68m²烧结机采用密相干塔法进行脱硫；柳钢2台80m²烧结机采用氨一硫铵法脱硫；攀钢、武钢三烧进行烧结脱硫试验；宝钢自主研发的烧结烟气脱硫技术取得成功。试验数据表明，烧结烟气脱硫率和除尘率均达到95%以上；排放的二氧化硫和烟尘浓度均低于50mg／m³，远低于国家标准。包钢根据白云鄂博矿含氟特点，创新ENS环保工艺，除氟率、脱硫率分别达到95%和75%以上。

4  结语

    实施精料方针，提高铁素资源效率，降低环境负荷；采用综合节能技术，降低碳素消耗，改善环境质量；发展清洁生产，资源综合利用，余热蒸汽闭环利用、工业水闭环利用、实现废水“零排放”。

    (1)烧结、球团设备大型化趋势明显；我国球团正处于快速发展阶段，炼铁炉料结构日趋合理和优化；应建设资源节约型的企业。

    (2)加快实施烧结烟气脱硫和余热回收，对当前我国钢铁工业节能减排有重要的现实意义。

    (3)炼铁原料在固体废弃物综合利用、水循环等循环经济方面潜力巨大，前景广阔。