钢铁工业大宗固体废物综合利用综述

1钢铁行业大宗固体废物基本情况

钢铁工业是典型的能源资源密集型产业。钢铁生产中，每生产一吨粗钢约消耗煤炭0.7～0.8吨、铁矿石1.5～1.65吨以及大量石灰石等原材料，同时排放大量废渣、废水、和废气。根据产生界面不同，固体废物主要包括高炉矿渣、钢渣、含铁粉尘污泥、环境粉尘污泥、废耐火材料、自备电厂粉煤灰、脱硫石膏等。钢铁行业每年产生的固体废物约占全国工业固体废物产生量的18%。

“十二五”期间，随着生铁、粗钢产量的增加，高炉矿渣、钢渣等大宗固体废物也出现增加。据测算，全国高炉矿渣由2010年的2.12亿吨增加到2.51亿吨，年均增长3.4%；钢渣由2010年的8900万吨增加到1.04亿吨，年均增长3.2%。 2013年以来，受国家经济转型发展、增速放缓影响，我国粗钢产量和表观消费量明显进入高峰区。 “十三五”期间，我国钢材消费强度和消费总量都将双双下降。趋势来看，固体废物产生量将从峰值弧顶进入下降期，呈现波动、放缓趋势。

2 钢铁行业主要大宗固体废物综合利用进展

钢铁行业固废呈现出一些特点：一是产生量大；二是产生量大。其次，由于钢铁生产环境界面复杂，固体废物种类多、成分复杂。例如，不同工艺产生的含铁粉尘和污泥的成分不同，冶炼不锈钢和普通钢的钢渣成分不同；三是钢铁生产企业众多，集中度不高（具有粗钢冶炼能力的企业超过500家），且单一企业负责一些小量固废种类，难以经济利用。四是含有有价元素，有毒有害废物少，易于收集、运输、加工处理，可作为原料资源重复利用。

近年来，钢铁企业观念逐渐转变，加大废渣处理投入，将以往直接丢弃或简单利用的“变废为宝”。绝大多数固体废物得到综合利用，特别是冶金渣。、含铁粉尘、污泥、固体废物资源化利用水平不断提高。

2.1 钢渣综合利用进展

2.1.1 高炉矿渣综合利用现状

2008年之前，高炉矿渣主要用于筑路骨料、建筑砂石、建筑砌块、免烧砖等低附加值领域。随着高炉矿渣处理技术、立磨技术、矿渣微粉应用技术的提高，“十一五”期间矿渣微粉生产线在钢铁企业迅速推广应用。矿渣以微粉（比表面积大于420m2/kg）的形式替代水泥。与高标号混凝土混合可提高性能并降低成本。据调研，2010年国内钢铁企业共建设大型矿渣微粉生产线100条，矿渣微粉产能5560万吨/年，消耗国内水淬渣约30%。但一些钢铁企业仍将水淬渣直接出售给水泥企业或预拌混凝土企业，与熟料、石膏等一起粉磨。由于水淬渣的可磨性比熟料差，很难粉磨至熟料。理想的细度。，导致水淬渣的活性无法充分发挥，限制了水淬渣在水泥中的用量。

“十二五”以来，在国家严格控制粗钢新增产能的形势下，钢铁企业积极推动多元化产业发展，加大废渣综合利用投资力度，建设立磨矿渣微粉生产线发展迅速，有效促进了固体废物的综合利用。截至2015年，钢铁企业已投产矿渣微粉生产线245条，矿渣微粉产能约1.5亿吨，非钢企业已投产线180余条，产能超过83万吨。生产的矿渣微粉产品广泛应用于世博会场馆、国家体育场、京沪高铁、宁杭城际铁路、广深港高速公路等国家重点工程扬子江。

2.1.2 钢渣综合利用进展

过去，钢渣经过简单破碎、磁选回收废钢后，由于尾矿体积稳定性差、钢渣粉早期活性低、可磨性差等因素影响其在水泥和混凝土中的使用。主要用于工程回填或直接堆弃。 “十二五”以来，随着钢渣处理、破碎和磁选技术的推广应用，钢渣应用技术的突破，为钢渣的深度综合利用奠定了基础。通过推广应用钢渣热炖、滚筒渣等处理工艺，可以实现渣铁分离和游离氧化钙的消解，解决钢渣不稳定（易膨胀）问题，方便下一步处理。钢渣破碎磁选及尾矿深度利用。。据不完全统计，钢铁企业自建钢渣高效处理及破碎磁选处理能力达到5100万吨以上；处理后的钢渣采用“破碎-筛分-磁选-磁选后废钢回收”的工艺流程。废钢的回收率可达85%以上。

一些先进企业通过粉磨激活钢渣尾矿的活性，在混凝土建设工程中代替水泥使用，可以减少混凝土水化热引起的裂缝，提高后期强度、耐磨、抗冻、防腐等混凝土的阻力。。为进一步延伸循环经济产业链，联合建材工业先后开发了低热钢渣水泥、钢渣道路水泥、钢渣砌筑水泥等水泥品种。鞍钢、武钢、唐山新宝泰等企业先后建成钢渣微粉生产线60余条，年处理利用钢渣尾矿约2400万吨；宝钢、宣钢、武钢、西宁特钢、陕西龙钢等企业建有路基材料、透水砖、花砖、彩色地砖生产线30多条，钢材年加工利用量尾矿渣约600万吨。综合起来，具有40%以上钢渣深度利用能力。

2.1.3 钢渣综合利用新进展

研究开展冶金渣余热回收及综合利用系统集成。 “十二五”期间，宝钢2万吨/年热高炉矿渣在线棉生产线和太钢8万吨/年热高炉矿渣在线棉生产线已投入试运行，实现高炉一体化炉渣余热回收及综合利用。该技术替代传统矿棉生产的冲天炉工艺，吨棉能耗低于原工艺的30%，在节约吨棉能耗的同时，从源头大幅减少SO2和颗粒物排放。

国际上，3家日本JFE公司在其4条生产线中采用了该技术，占日本矿棉总产量的40%。需要注意的是，我国矿棉年需求量较小（2015年我国矿渣棉产品产量约为70万吨），生产企业以中小企业为主。产品主要满足低端市场，市场竞争激烈。。开发高品质矿渣棉是新企业的最佳切入点，如外墙保温、船用、屋面板、彩钢夹芯板等中高端市场，尤其是随着城市化进程的加快并且随着国家对建筑节能和建筑防火问题的重视，具有防火、吸音功能的低成本无机矿物纤维棉越来越受到重视，市场前景良好。

探索冶金渣在农林业中的应用。根据冶金渣中含有锰、硅、铁、钙、磷等对农作物有益营养成分的特点，宝钢等企业开发了包裹缓释肥、土壤改良剂、和复合肥料。，已在农林领域小规模应用，现已形成年生产能力2000吨。太钢钢渣肥料生产线以干燥细尾矿为基料，添加液体粘结剂和微量养分，造粒干燥制成土壤改良剂、草坪肥、复合肥。酒钢对大棚蔬菜、大田玉米等进行了种植试验，施用高炉矿渣、尾矿及其配方的多元素配方肥和钙硅肥配方肥，取得了良好效果。

2.2 含铁尘泥综合利用进展

含铁尘泥含铁量高，具有良好的经济价值。目前，钢铁企业直接将粒径较大的含铁粉尘污泥作为部分原料掺入烧结混合料中。将含细铁的尘灰造粒，然后用作烧结成分炼钢熔剂。基本上所有要求都是通过厂内循环来实现的。综合利用。钢铁企业根据资源特点，采取“有质处理、综合利用”的原则，进一步推进含锌粉尘污泥、转炉污泥、氧化铁皮（氧化铁粉）的高值化利用。

2.2.1氧化铁皮（氧化铁粉）的综合利用

主要用于生产铁氧体预烧材料、氧化铁红、磁性材料、还原铁粉及粉末冶金制品。它充分利用氧化铁皮（氧化铁粉）的高铁品位特性，实现铁氧体的价值。推动。大中型钢铁企业联合建设19条采用热轧氧化铁片生产永磁铁氧体预烧结材料生产线，约占全国永磁铁氧体预烧结材料产能的30%；冷轧铁粉可生产不同品质的氧化铁红生产线30多条，生产能力38万吨。宝钢利用氧化铁皮还原氧化铁红，开发了20多个品种的锰锌铁氧体低损耗软磁材料。随着氧化铁皮产量逐年增加，开发出优质永磁材料，推动了磁性材料的发展。行业的发展。马钢采用杂质低的优质铁皮为原料，建设万吨级还原铁粉生产线。莱钢自主研发了基于氧化铁皮的汽车用高性能水雾化钢粉规模化生产技术，年产8000吨。以及年产4万吨水雾化钢粉生产线，为粉末冶金行业提供优质原材料。

2.2.2 含锌含铁粉尘污泥综合利用

含铁粉尘和含锌污泥主要包括高炉炼铁煤气净化过程中收集的粉尘或粉尘污泥、电炉炼钢烟气收集的粉尘等。大多数企业将其简单处理后用作烧结辅助材料，不仅影响烧结过程，而且由于锌、铅、钾、钠碱性氧化物长期闭路循环富集，影响高炉的平稳运行和寿命。随着国家对固体废物和重金属污染的重视，钢铁企业越来越重视含锌粉尘和污泥的综合利用。宝钢湛江20万吨含锌含铁粉尘污泥转底炉生产线于2016年建成投产，目前已有5条转底炉生产线投产；将高锌粉和污泥压块生产金属化球团矿，铁被回收，副产品氧化锌（氧化锌含量60%~70%，锌元素回收率≥85%），可用作锌冶炼厂原料，解决含锌粉尘和污泥的回收利用问题，减少二次污染，优化资源利用。

永钢、绍钢、红河锌联等企业已建成10余条回转窑工艺，处理含锌、含铁粉尘、泥浆。鞍钢公司在铁水罐中添加1.0%～2.25%的含锌、铁粉尘污泥，制备自还原复合球团。在利用铁水罐内铁水潜热的同时，实现金属收率≥95%，锌回收率>90%。，拓展粉尘泥浆处理新途径。

2.2.3 其他含铁粉尘污泥综合利用

首钢、沙钢、本钢、宁波钢铁等企业已建成26条污泥除尘灰冷固化球团生产线，处理能力300万吨。将各种回收的含铁粉尘、污泥进行沉淀、干燥、造粒作为转炉冶炼辅助材料，可在转炉冶炼初期替代石灰石和烧结矿，有利于初期排渣和减渣。太原钢铁有限公司竖炉生产装置于2011年投产，处理能力为60万吨/年；转炉粉尘、高炉粉尘、污泥、块状渣壳等固体废物通过富氧竖炉冶炼，直接生产铁水供给炼铁、炼钢工序，排出的水渣进入太钢高炉矿渣超细粉装置将其加工成水泥原料。产生的气体进入公司燃气管网统一调配使用，实现废水、废气、废弃物的充分循环利用。

武钢、济钢、邯钢分别投资建设万吨/年90%铁精粉生产线及转炉污泥粗颗粒生产活性铁项目，分离炼钢污泥中的铁粉（MFe≥90%，TFe≥96）。 %) 作为二氧化钛生产中的还原剂；或二次还原用于粉末冶金、焊材、表面处理等。北京科技大学等单位结合烧结电除尘灰的高钾特性，经浸出、蒸发浓缩、结晶、干燥等工序得到氯化钾产品工艺流程，解决返烧问题，实现有价元素的提取。

三、面临的形势和存在的问题

3.1 面临的情况

党的十八大以来，国家把生态文明建设摆在更加重要的战略地位。生态文明建设的认识、实践深度、推进力度空前，做出了一系列重要部署。党的十八届五中全会提出创新、协调、绿色、开放、共享五个发展理念。绿色发展日益深入人心。国家先后印发《生态文明体制改革总体方案》，修改《环境保护法》、《环境保护税法》，印发《生态环境保护“十三五”规划》和《钢铁工业调整升级规划（2016-2020年）》《工业绿色发展规划（2016-2020年）》《绿色制造工程实施指南（2016-2020年）》等多项规划政策。从环保法规对钢铁发展的长期影响来看，环保已成为影响钢铁企业竞争力和生存能力的重要因素。

仅在钢铁固体废物综合利用领域，为了保护和改善环境，减少污染物排放，《固体废物污染环境防治法》和《固体废物污染环境防治行动计划》近年来制定修订的《土壤污染防治法》将工业固体废物纳入废物标准化管理提出了明确规定，要求对石膏、粉煤灰、冶炼渣等工业副产品存放场所进行全面清理整顿脱硫、脱硝、除尘等产生的固体废物，加强防散、防流失、防泄漏。设施，制定整治方案，将企业固废环境信息纳入企业信用信息征信体系。

2016年修订的《环境保护税法》还规定，“企业事业单位和其他生产经营者贮存、处置不符合国家和地方环境保护标准的固体废物的，应当缴纳环境保护税。固体废物综合利用纳税人对符合国家和地方环境保护标准的，暂免征收环境保护税”（见表5），这为冶金渣处理和综合利用创造了反作用力机制，也是一个机遇。钢渣、含铁粉尘污泥、烧结脱硫副产物的工业化利用、工业化、高值化利用势在必行。

3.2 钢铁固废综合利用存在的问题

3.2.1固废利用行业管理粗放，综合利用企业经营困难。

从钢铁企业本身来看，很多企业管理比较粗放。固体废物的产生、流通、再利用没有统一的部门协调，缺乏系统的固体废物集中管理机制。固体废物综合利用是一项系统工程。目前由多个下属辅助单位自行或外包处理。固体废物综合利用业务经营分散，影响综合利用行业的发展和利用水平的提高。此外，受钢铁、水泥行业产能过剩影响，固废综合利用企业生产经营困难，直接影响综合利用水平。受北方施工冬休期间市场行情低迷影响，部分钢铁产能集中地区出现大量水渣堆存、填埋；由于技术、市场认可、生产成本等原因，钢渣微粉生产线的产能利用率并未得到充分利用。目前，不少钢铁企业的钢渣粉生产线损失严重，处于半停产状态。

3.2.2固体废物资源利用单一，部分资源难以利用。

钢渣深度综合利用一直是行业难题。其中，磁选钢渣产品因铁品位低、磷、硫杂质含量高等因素，限制了内部生产的回收量；钢渣粉作为钢渣尾矿的主导产品，主要是通过与矿渣微粉结合生产钢渣复合粉，与水泥或混凝土一起生产钢渣复合粉。由于活性低、磨机故障率高、投资大、成本高等因素，钢渣粉在水泥中的添加比例仅为5%-7%，用量受到限制。钢渣微粉生产线产能难以利用，在实际生产中会给生产企业带来巨大的成本压力。含铁粉尘、污泥主要简单返回生产，利用方式单一。特别是含铁粉尘和含锌污泥直接返回生产利用，影响生产工艺，难以实现有价元素的综合回收。

一些非钢企业利用含铁粉尘和含锌污泥来简单回收锌，工艺污染严重。轧制钢板生产磁粉等初级产品，导致低端产品竞争激烈，高品质氧化铁红供应不足。另外，随着烧结脱硫工程技术的推广应用，脱硫石膏、脱硫灰等脱硫副产品质量差、价值低，以及销售市场区域半径的限制，使得综合利用比较困难，应引起重视。此外，钢渣、铁渣在余热回收和综合利用系统集成方面也是钢铁生产过程中尚未解决且亟待解决的难点。

3.2.3 缺乏与其他行业、社会的有效协作，循环有待加强

经过近几年的发展，钢铁行业的循环经济取得了长足的进步，与水泥行业的循环经济产业链也取得了长足的进步；但在新产品开发和产品深加工领域，与建材、道路工程、农业、电磁领域的联系越来越紧密。材料、化工等产业链仍处于应用初级阶段。钢厂吸收处理社会或其他企业废弃物如含铬渣、赤泥、废塑料等的功能尚未充分发挥。循环产业链和产业社会宏观循环工作有待进一步加强，发挥合力。例如，钢渣主要用作高速公路应用中的半刚性基材。作为沥青混合料的系统研究还有待进一步深入，使用量远低于美国等发达国家。钢渣、炉渣、脱硫副产硫胺素等综合利用产品广泛应用于农田。存在安全性、适用性、商品化使用等问题，且没有对农田长期施用无害影响的综合评价报告，导致综合利用产品处于限制登记状态。

4 钢铁行业固体废物综合利用发展要点

钢铁行业固废综合利用要以零排放为目标，坚持“减量化、再利用、资源化”原则，构建固废资源三级循环，培育一批具有一定规模的企业。规模较大，技术装备水平较高。是一家具有较高市场竞争力的冶金渣综合利用专业化企业。一是进一步推进钢铁企业内部小循环，突出减排优先，从源头和钢铁生产全过程控制污染物的产生和排放。内部产生的钢渣、含铁物料、普通含铁粉尘、污泥等返回生产利用。二是构建跨行业循环经济产业链，推动钢铁工业固废综合利用产品在建材、交通、化工、有色金属、农业、电磁材料等行业的应用。三是打造钢铁与社会的大循环。利用钢铁生产的高温、还原特性，进一步探索钢铁企业的社会废弃物处理功能，如社会废塑料、医用塑料的消耗和加工；高毒铬渣、赤泥的无害化处置；城市污水和中水的处理和回用，让企业与城市、社会融为一体、共存。

发展重点：

（一）推动以钢渣为代表的冶金渣资源综合利用产业发展。推广应用钢渣热蒸煮、高效破碎和磁选等处理技术；开展钢渣复合粉在水泥和混凝土中高比例应用技术研究；利用钢渣作为海洋混凝土外加剂和公路沥青混凝土面层混合料骨料体系的研究；开发钢渣尾矿新产品和用途（（见图1），提高冶炼废渣高附加值利用；开展烧结焦化脱硫石膏、脱硫灰、硫酸镁综合利用研究；开展冶金渣资源化利用余热回收、处理及综合利用高温炉渣系统集成及直接产品化。

（二）打造以除尘灰、氧化铁皮高值利用为核心的新兴产业。利用氧化铁皮（氧化铁粉）生产还原铁粉和高性能磁性材料、电炉灰、煤气灰（泥）等含锌粉尘和污泥综合利用、烧结综合利用等技术机头电场除尘除灰（碱金属）。

（三）探索和推进社会废物综合利用。逐步建立健全废钢铁、废塑料等社会废物相应的回收体系，开展废塑料、赤泥等处理和应用技术研究。

发展固体废物综合利用的5条建议

5.1 战略关注和统筹规划

在粗钢产能过剩、市场压力和环保压力的新形势下，企业固废协同利用板块的发展应从生态环保的角度重新定位，推动主营业务可持续发展。与主业统筹，整合钢渣、高炉矿渣、含铁粉尘污泥、磁性材料等资源综合利用，形成合理的固废利用业务布局，培育新的经济增长点。

5.2加强管理，推动生产模式创新

建立健全集中统一的固体废物管理体制机制，制定相关标准体系、评价指标体系、目标考核体系。在信息化与智能制造战略融合的背景下，利用物联网技术建立固废信息管理平台系统，实现固废产生、流通、再利用全过程的精细化、智能化管控，并提高管理水平。为确保资源综合利用产品质量稳定，鼓励实施一体化、专业化模式运营。

5.3坚持产品创新，提升产品附加值

坚持技术创新，全面提高自主创新水平，加大钢渣等综合利用新产品开发力度，提高产品科技含量；促进高，中和低全面利用产品的循环经济模型，并继续优化固体废物资源方法的利用，以为用户提供一套整体技术解决方案。

5.4多工业合作，建立跨境绿色工业链

加强与下游行业的合作，以突破技术瓶颈和兴趣障碍。合作以促进新产品标准的制定和修订，以全面利用固体废物资源，应用程序领域的技术规格，全面的评估方法等，提供技术支持，并消除市场访问的障碍。行业，学术和研究的整合促进了有关原材料处理技术，产品开发技术，使用技术和测试技术的研究，并加速了新产品的研发，工业化和市场应用。使用资本作为联系，我们将加强与建筑材料，农业和高速公路等行业的合作，以在原材料供应，市场获取，市场共享，运营管理，行业发展和其他领域获得互补的优势，并共同响应市场风险。