碳中和背景下钢铁固废综合利用发展建议

近年来，在钢铁固废综合利用方面，已开发出针对高炉渣、钢渣、含铁尘泥等固废的多种综合利用技术，并在钢铁行业中得到推广应用，持续提升了钢铁行业固废综合利用水平。由于针对各类固废的综合利用技术路线差异较大，其加工利用过程、资源化利用能源消耗、降碳潜力效果均存在较大差异。 

——高炉渣综合利用。国内高炉渣综合利用技术主要有生产矿渣微粉和热熔渣制矿棉两大技术路径。目前，生产矿渣微粉技术已成为主流技术。该技术生产的产品性能好，下游行业认可度较高，可作为良好的胶凝材料广泛应用于建材行业。从碳排放角度分析，矿渣微粉加工过程涉及粉磨电耗、烘干选粉过程燃料消耗等造成的碳排放，但产品可以作为水泥优质混合材，减少高耗能水泥熟料使用，实现与建材产业协同降碳。热熔渣制矿棉技术在宝钢、太钢、南钢等企业得到应用，但由于生产能耗高、矿棉产品质量低，其在建筑领域应用比例较低、产量规模小。从碳排放角度分析，该技术要求熔渣温度高达1 300℃~1 450℃，加热过程消耗电或燃气等能源，生产矿棉板固化过程还需要消耗燃气，能源消耗明显高于生产矿渣微粉，但矿渣棉产品由于利用热态渣显热，相比于冲天炉生产工艺仍更具有低碳优势。高炉渣基本采用水淬渣工艺冷却，未能回收高温熔渣的显热资源，若采用干法粒化及余热回收技术，显热回收率预计可以达到60%，每吨熔渣热回收量达0.96 GJ，对于炼铁工序节能减排具有重要意义。

——钢渣综合利用。钢渣综合利用分为原渣的热焖磁选和尾渣综合利用2个部分，原渣焖渣及破碎磁选回收渣钢铁已在行业中被普遍推广应用，吨渣回收渣钢铁比例为10%~20%，金属铁资源得到高效回收和循环利用。钢渣余热回收主要是在焖渣过程中对其产生的热水或蒸汽进行回收，作为冬季供暖热源或用于生产热水。钢渣尾渣综合利用方向主要是生产钢渣微粉、道路用骨料、免烧砖、水泥熟料用原料等。从碳排放角度分析，钢渣尾渣的深加工过程消耗电力、煤气等能源会产生碳排放，同时，产品可以作为绿色低碳建材至下游行业应用，减少相关产品生产用的原生资源消耗，实现产业链协同降碳。例如，钢渣若替代15%左右的石灰石原料生产水泥，单位水泥二氧化碳排放量将比常规生产减少10%。由于钢渣中氧化钙质量分数高达40%以上，f-CaO质量分数为0%~10%，具有较大的固碳潜力，成为科研院所研究的热点方向。实验室研究表明，采用冷态钢渣直接固碳技术，碳酸化转化率可达到90%以上，每吨钢渣固碳量可达到290 kgCO2。 

——含铁尘泥综合利用。含铁尘泥综合利用包括返烧结循环利用、冷固球团工艺、回转窑火法工艺、转底炉火法工艺等，对于不含有害元素的含铁除尘灰、含铁污泥等采用返烧结循环利用方式和冷固球团工艺能够以最低能源消耗实现循环利用。火法工艺主要针对含锌固废脱除有害元素，并生产金属化含铁物料，从碳排放角度分析，该工艺生产过程消耗大量电力、焦粉或煤、煤气等能源产生碳排放，但回收的锌产品及金属化含铁物料可以分别作为有色冶金、钢铁冶炼用原料，替代含锌矿石、铁矿石资源，减少相关资源的开发和消耗。

综上，针对典型钢铁固废利用技术能源消耗及碳排放情况进行分析，结果见表1，可以发现不同技术对应的加工过程能源消耗及碳排放数据不同，且差别较大，主要是由于国内固废综合利用技术的选择是根据市场需求、技术适用性和经济性决定的。