鋼鐵工業(yè)重金屬污染防治技術(shù)
本文針對鋼鐵工業(yè)重金屬的污染環(huán)節(jié)，重點(diǎn)綜述燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)、燒結(jié)煙氣多污染物協(xié)同控制技術(shù)、電爐煙氣治理技術(shù)、冷軋含鉻廢水處理技術(shù)、OxyCup豎爐處理粉塵技術(shù)等。
1燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)
燒結(jié)工序是行業(yè)廢氣污染控制的重點(diǎn)。表1列出了國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)采用燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)的節(jié)能減排效果，可見燒結(jié)廢氣循環(huán)利用技術(shù)在保障生產(chǎn)指標(biāo)不降低的情況下，可顯著減少燒結(jié)工藝生產(chǎn)的廢氣排放總量和污染物排放量，而且能夠盡可能多地回收煙氣余熱、降低燒結(jié)生產(chǎn)能耗。
表1 燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)的污染物減排效果
注：重金屬減排量與粉塵減排量一致。
2燒結(jié)煙氣多污染物協(xié)同控制技術(shù)
燒結(jié)多污染物協(xié)同控制技術(shù)對重金屬有一定的去除效果，其特點(diǎn)是添加的活性炭能夠脫除二惡英和重金屬等。例如：法國安賽樂米塔爾鋼鐵公司使燒結(jié)煙氣先通過電除塵器，然后經(jīng)過袋式除塵器，最后經(jīng)石灰和活性炭料斗吸附，在達(dá)到較好的脫硫效果的同時，對重金屬的去除率為80%；MEROS（MaximizedEmission Reduction of Sintering）方法除了傳統(tǒng)的袋式除塵器外，還加入碳酸氫鈉/氫氧化鈣等噴射工藝，該法在脫硫的同時，除塵、去除重金屬及有機(jī)物的效果也很好，其中，Hg去除率高達(dá)97%，Pb去除率高達(dá)99%。福建龍凈的LJS-FGD多組分污染物協(xié)同凈化工藝在梅鋼400m2燒結(jié)機(jī)的應(yīng)用結(jié)果顯示，系統(tǒng)對燒結(jié)機(jī)煙氣中Pb、Cd等重金屬具有99%以上脫除率，對Hg具有65%以上脫除率。
3電爐煙氣治理技術(shù)。
電爐煙塵的處理方法分為火法、濕法以及聯(lián)合工藝，著眼于重金屬物質(zhì)的回收和再利用。較早應(yīng)用的是火法威爾茲工藝（Waelz），電爐粉塵與碳和熔劑混合，以碳作為還原劑，鋅、鉛、鎘等重金屬與揮發(fā)性鹽以蒸汽的形式從料床排出，經(jīng)料床上面剩余空氣的氧化，生成的金屬氧化物與燃燒氣體一起進(jìn)入氣體清洗系統(tǒng)分離。在歐洲、美國、日本大約有100萬噸電爐煙塵采用該方法處理。威爾茲法分為一段Waelz工藝和二段Waelz工藝，歐洲和日本多采用一段Waelz窯，回收鉛、鋅及其氧化物。美國HRDC公司開發(fā)的二段Waelz工藝回收氧化鋅和鉛鎘氯化物?；陔姞t粉塵與還原劑混合的方式，回收重金屬及氧化物的方法還有轉(zhuǎn)底爐還原揮發(fā)工藝，例如日本神戶鋼鐵公司利用FASTMET技術(shù)回收電爐煙氣中的鉛、鋅氧化物，實(shí)現(xiàn)了廢物全資源化。
另外，濕法工藝?yán)媒?、萃取、反萃等過程對煙氣中的重金屬進(jìn)行回收再利用，其代表性方法有EZINEX工藝、ZINCEX工藝等。聯(lián)合工藝是火法和濕法工藝的有機(jī)結(jié)合，其典型工藝是MRT（HST），利用轉(zhuǎn)爐還原焙燒和粗氧化鋅熱銨浸出凈化相結(jié)合的方法取得了較好的重金屬回收效果。
4冷軋含鉻廢水處理技術(shù)
鋼鐵企業(yè)重金屬廢水目前主要關(guān)注含鉻廢水。從冷軋廠排出的含鉻廢水有兩種，一種是高濃度的含鉻廢液，另一種是低濃度的含鉻漂洗水，這些廢水來自熱鍍鋅機(jī)組、電鍍鋅機(jī)組、電工鋼、電鍍錫等機(jī)組。
含鉻廢水的治理方法很多，有化學(xué)還原法、電解還原法、離子交換法、沉淀法和膜分離法等。目前國外大量采用化學(xué)還原法，常用的還原劑有二氧化硫、硫的化合物、二價鐵鹽等。另外，由于冷軋廠存在大量的酸洗廢液，利用酸洗廢液中的二價鐵鹽和游離酸，將Cr6+還原成Cr3+的方法具有較大的實(shí)用性。經(jīng)還原后的廢水循環(huán)使用。從前西德引進(jìn)的冷連軋帶鋼廠，其含鉻廢水的處理目前均采用這種方法。
國內(nèi)寶鋼研究院環(huán)境與資源研究所運(yùn)用添加微生物的工藝進(jìn)行冷軋廢水治理，使處理后的水中各重金屬離子濃度全部達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)重金屬污染物的無害化、減量化和資源化處理。
5 OxyCup豎爐處理粉塵技術(shù)
現(xiàn)役熱風(fēng)富氧OxyCup豎爐于2004年在德國蒂森克虜伯鋼鐵公司的Hamborn廠首次投入使用，含鐵塵泥、水泥和還原劑混合造塊后被投入豎爐生產(chǎn)鐵水，供轉(zhuǎn)爐或電爐使用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益?，F(xiàn)在豎爐工藝已成為鋼鐵廠處理粉塵、污泥的一種技術(shù)選擇。
我國太鋼于2011年投產(chǎn)了全球最大的OxyCup豎爐生產(chǎn)廠（用鋼廠自產(chǎn)的殘留物與（約10萬t/a）廢鋼或渣殼混合制備成自還原碳磚，工廠處理自還原碳磚的設(shè)計能力為60萬t/a。輸入的總爐料平均分配給熔化率相同的兩座豎爐。用兩座豎爐分別對傳統(tǒng)的碳鋼粉塵和污泥以及類似的不銹鋼殘留物進(jìn)行處理，以回收殘留物中的鉻和鎳。第三座豎爐則作為這兩座豎爐在維修期間的備用。工廠每年可運(yùn)轉(zhuǎn)8000h。
OxyCup工藝的基本優(yōu)點(diǎn)總結(jié)如下：
①高爐、轉(zhuǎn)爐、連鑄、熱軋等主要工序產(chǎn)生的廢棄物，均可通過OxyCup工藝來處理，其工藝路線是可行的。采用本工藝可以改善鋼鐵生產(chǎn)的環(huán)境，使生產(chǎn)過程優(yōu)化。
②OxyCup工藝對鋼廠副產(chǎn)品的成分有很強(qiáng)的適應(yīng)性。
③鋼廠零廢棄物排放（零廢棄－零成本）的理念將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
④用礦石和廢鋼小規(guī)模生產(chǎn)鐵水，也是可行的。