双碳目标下钢渣处理技术综述及展望
作为钢铁生产大国,我国2021年粗钢产量超过10亿t。钢渣是炼钢过程中排出的一种主要固体废弃物,其产生量占粗钢产量的12%左右,所以,去年钢渣产出量超过1.2亿t。钢渣所蕴含的价值越来越被研究者和企业所认知,但与发达国家相比,我国钢渣资源化利用率很低,不到 30%,导致我国钢渣累计堆弃量超过10亿t,占地达数十万亩,严重污染土壤及水系。2018年1月1日国家开始对固体废物排放征收环保税,其中钢渣征收25元/t,这对于钢铁企业来说是很大的负担。钢渣中含有5%~10%的金属铁,20%~30%的铁氧化物,约40%的CaO,10%~20%的SiO2,主要包括硅酸二钙、硅酸三钙、橄榄石等物相,具有铁、硅酸钙胶凝材料资源回收价值。钢渣处理利用存在渣铁分离难和稳定性差两方面难题。针对上述问题,国内在用的钢渣处理技术主要有压热闷法、常压池式热闷法、滚筒法等,但这些技术仅考虑了钢渣中存在的金属铁和尾渣的回收及利用,并没有考虑钢渣作为热能的载体对其进行热的回收,也没有关注钢渣中铁氧化物中铁素的回收。因此,钢渣作为尾渣、金属铁和热能的载体,实现钢渣的全量综合利用不仅包括物质的回收,更应包括热能的回收。
粉煤灰“工程型”及“产品型”资源化利用现状
我国是煤炭资源大国,也是世界上最大的煤炭产出国和消费国,在未来长时间内我国煤炭的主体能源地位仍不会发生改变。我国开采出的煤炭有相当大一部分用于燃烧,而煤炭燃烧会排放大量的粉尘和有害气体,对生态环境 和人体健康造成严重危害。粉煤灰作为燃煤后产出的主要固体废弃物,每年产量达 8~9 亿吨。 粉煤灰长期堆积不仅占用大量的土地,而且其中的有害物质经雨水冲刷浸入地表,对周围水资源和土壤环境造成严重影响,此外其扬尘还会对大气造成严重污染。同时,粉煤灰中富含铝、硅以及战略性关键金属等有价组分,呈现密度小、强度高、孔结构丰富等特点,具有较高的资源化利用价值。从可持续发展的角度看,粉煤灰的综合开发利用不仅可以消除对环境的不利影响,还可以创造巨大的经济效益。根据粉煤灰的物理化学特性,当前我国粉煤灰的资源化利用主要集中在建筑、农业、环境保护、有价组分回收、高附加值产品制备等方面。根据其利用属性进行划分,这些资源化利用途径大致可分为“工程型”和“产品型”两大类,其中“工程型”资源化利用主要涉及建筑、农业以及环境保护等领域,而“产品型”资源化利用则主要涉及 回收粉煤灰中的有价物质或通过对粉煤灰改性制备高附加值产品等方面。