近年來(lái)，我國(guó)鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展，鋼渣產(chǎn)量大幅增加。

從國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)看，2020年我國(guó)粗鋼產(chǎn)量達(dá)到10.65億噸，位列全球第一；煉鋼過程中產(chǎn)生的鋼渣約為1.20億噸，累計(jì)堆存量超10億噸。大量鋼渣堆存，不僅占用土地資源，還給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了較大安全隱患。

當(dāng)前，合理利用鋼鐵固廢是我國(guó)開展資源綜合利用的關(guān)鍵之一，而加快鋼渣利用是全社會(huì)的共識(shí)。不可否認(rèn)的是，在鋼渣綜合利用方面，我國(guó)目前仍存在利用率普遍偏低、利用途徑單一等問題，如何進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)鋼渣有效利用是值得人們深思的問題。

近日，由中國(guó)工業(yè)合作協(xié)會(huì)資源綜合利用分會(huì)、工業(yè)固廢網(wǎng)聯(lián)合主辦的“2021年鋼鐵冶金固廢綜合處理利用技術(shù)交流會(huì)”在江蘇省蘇州市召開。會(huì)上，多名專家學(xué)者及企業(yè)代表圍繞固廢產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，鋼鐵固廢資源化利用焦點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行了深入研討，為鋼鐵固廢處置產(chǎn)業(yè)的綠色低碳發(fā)展指明了方向。

鋼鐵減碳勢(shì)在必行

鋼鐵是工業(yè)的重要糧食，是建設(shè)的重要保障，是經(jīng)濟(jì)的重要支撐。自1996年粗鋼產(chǎn)量破億噸以來(lái)，我國(guó)鋼鐵登頂世界第一已持續(xù)25年，是世界鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)消費(fèi)中心。近年來(lái)，我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來(lái)越高，尤其是在“雙碳”戰(zhàn)略提出后，鋼鐵行業(yè)作為我國(guó)碳排放最多的行業(yè)之一在減少碳排放方面任重道遠(yuǎn)。

“‘1+N’政策體系內(nèi)容陸續(xù)出臺(tái)標(biāo)志著我國(guó)低碳發(fā)展由前期謀劃階段全面轉(zhuǎn)入了實(shí)質(zhì)性推進(jìn)階段。鋼鐵行業(yè)作為工業(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰行動(dòng)的重要組成，需要完整、準(zhǔn)確、全面貫徹新發(fā)展理念，扎實(shí)做好碳達(dá)峰、碳中和工作，努力爭(zhēng)取率先碳達(dá)峰?！币苯鸸I(yè)規(guī)劃研究院黨委書記、總工程師李新創(chuàng)在談到鋼鐵行業(yè)減碳形勢(shì)時(shí)表示，加快固廢資源高效利用，可助力鋼鐵行業(yè)降碳達(dá)峰。在實(shí)施路徑方面，開展鋼鐵固廢綜合利用，減少礦石資源消耗，同時(shí)與建材等行業(yè)構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，替代高能耗的建材原料加工環(huán)節(jié)，是我國(guó)鋼鐵行業(yè)落實(shí)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)任務(wù)的重要途徑之一。但鋼鐵行業(yè)固廢具有種類多、成分復(fù)雜、排放量大等特點(diǎn)，在“雙碳”背景下可以說(shuō)是機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。

“在機(jī)遇方面，低碳發(fā)展將促進(jìn)鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)更高水平供需動(dòng)態(tài)平衡、助力工藝流程結(jié)構(gòu)優(yōu)化、助推行業(yè)新一輪技術(shù)革命、促進(jìn)行業(yè)智能化升級(jí)、加快推動(dòng)多產(chǎn)業(yè)協(xié)同、協(xié)同促進(jìn)環(huán)保治理、深化產(chǎn)品全生命周期理念、助力行業(yè)低碳標(biāo)準(zhǔn)化工作；在挑戰(zhàn)方面，鋼鐵行業(yè)面臨低碳轉(zhuǎn)型時(shí)間短、難度大，面臨支撐系統(tǒng)不健全、結(jié)構(gòu)降碳難度大、突破性低碳技術(shù)不成熟等形勢(shì)，目前，鋼鐵固廢資源化利用仍存在重視不夠、管理水平亟待提升，底數(shù)不清、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)有待完善，技術(shù)瓶頸、技術(shù)水平有待提高，行業(yè)壁壘、上下游協(xié)同發(fā)展有待加強(qiáng)等問題。”因此，李新創(chuàng)建議，鋼鐵行業(yè)應(yīng)盡快建立、健全標(biāo)準(zhǔn)體系，推動(dòng)鋼鐵行業(yè)固廢綜合利用綠色發(fā)展；推動(dòng)鋼鐵行業(yè)固廢綠色循環(huán)利用技術(shù)創(chuàng)新和綠色產(chǎn)品推廣；開展鋼鐵行業(yè)、企業(yè)固廢循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展規(guī)劃。

目前，我國(guó)大宗固廢累計(jì)堆存量約600億噸，年新增堆存量近30億噸。海量的固廢對(duì)應(yīng)海量的市場(chǎng)。

面對(duì)萬(wàn)億市場(chǎng)規(guī)模，中國(guó)工業(yè)合作協(xié)會(huì)資源綜合利用分會(huì)秘書長(zhǎng)杜根杰表示，當(dāng)前工業(yè)固廢綜合利用產(chǎn)業(yè)已過技術(shù)匱乏階段，但部分固廢關(guān)鍵性技術(shù)難點(diǎn)仍有待突破；社會(huì)資本廣泛關(guān)注，資本進(jìn)場(chǎng)的積極性增強(qiáng)；技術(shù)項(xiàng)目逐步產(chǎn)業(yè)化，龍頭企業(yè)引領(lǐng)不足；體制機(jī)制不斷創(chuàng)新、各項(xiàng)管理辦法陸續(xù)落地實(shí)施；信息不對(duì)稱；不重視前期的技術(shù)選型和市場(chǎng)分析等特征。建議企業(yè)層面因地制宜、因企制宜，結(jié)合固廢特性來(lái)科學(xué)定位技術(shù)路線和項(xiàng)目，大型產(chǎn)廢企業(yè)應(yīng)注重綜合利用產(chǎn)品的海量市場(chǎng)應(yīng)用；根據(jù)市場(chǎng)需求、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、降碳性來(lái)做好技術(shù)選型與對(duì)比，注重項(xiàng)目投資全過程的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，規(guī)避“光循環(huán)不經(jīng)濟(jì)”現(xiàn)象；產(chǎn)廢企業(yè)需進(jìn)一步強(qiáng)化生產(chǎn)者責(zé)任；資源化利用項(xiàng)目建設(shè)宜早不宜遲，宜快不宜慢。

建材或成消納主力軍

鋼鐵行業(yè)是制造業(yè)31個(gè)門類中碳排放量最大的行業(yè)，也是我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)領(lǐng)域。

“鋼鐵行業(yè)要想大幅度減碳有三條路徑可走。一是大量減產(chǎn)。當(dāng)前我國(guó)建設(shè)量仍然很大，大量減產(chǎn)在短期內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)。二是關(guān)閉高爐改用電爐煉鋼。目前，電爐煉鋼增長(zhǎng)比例基本已經(jīng)達(dá)到頂峰，每年按最多10%的速度增長(zhǎng)。這就意味著再過30年也關(guān)閉不了全國(guó)一半的高爐，因此短時(shí)間內(nèi)也很難實(shí)現(xiàn)。三是煉鋼、煉鐵不再用焦炭，而是改用氫來(lái)還原鐵。氫氣需電解水產(chǎn)生，在我國(guó)煤電占比居高不下的情況下，這條路也很難在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)?！睂?duì)此，北京科技大學(xué)教授倪文表示，“遠(yuǎn)水解不了近渴”，面對(duì)節(jié)能潛力有限局面，當(dāng)前最容易做到的是少分解石灰石、少分解碳酸鈣。

“2020年，全國(guó)水泥產(chǎn)量達(dá)23.77億噸，消耗超20億噸水泥熟料，除了向大氣中排放近16億噸的二氧化碳外，也排放大量的超細(xì)粉塵和硫化物、氮氧化物等，是全國(guó)空氣質(zhì)量進(jìn)一步惡化的主要工業(yè)污染源之一。目前，我國(guó)通過多種固廢協(xié)同作用可以制備零熟料混凝土，對(duì)水泥混凝土減碳發(fā)展具有重要意義?！蹦呶闹赋?，國(guó)家“863”項(xiàng)目“尾礦制備綠色環(huán)保新型建筑材料關(guān)鍵技術(shù)與示范”取得重大成果。這個(gè)項(xiàng)目成果不僅證明了京津冀地區(qū)每年開山炸石所生產(chǎn)的6億至8億噸建設(shè)用砂石料能夠100%由鐵礦的尾礦和廢石來(lái)替代，還初步證明了全國(guó)每年消耗的20億噸水泥熟料可以被水淬高爐礦渣、鋼渣、脫硫石膏、粉煤灰和尾礦微粉等多種固廢的協(xié)同作用進(jìn)一步取代，最高取代比例可以達(dá)到99%，而水泥混凝土行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈減排二氧化碳的潛力可以達(dá)到7億至10億噸。

在鋼鐵固廢綜合利用方面倪文表示，北京科技大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)初步建立了“復(fù)鹽效應(yīng)”理論和“硅的四配位同構(gòu)化效應(yīng)”理論，并采用這兩個(gè)效應(yīng)協(xié)同調(diào)控的方法，已經(jīng)基本掌握了水淬?；郀t礦渣在形成C-S-H凝膠和類沸石相的過程中對(duì)硅氧四面體和鋁氧四面體貢獻(xiàn)潛力接近100%的技術(shù)，初步實(shí)現(xiàn)1噸水淬高爐礦渣對(duì)混凝土的強(qiáng)度貢獻(xiàn)相當(dāng)于3噸水泥熟料的技術(shù)實(shí)用化。如果按我國(guó)每年產(chǎn)生高爐水淬礦渣3.3億噸計(jì)算，其對(duì)混凝土強(qiáng)度的貢獻(xiàn)約相當(dāng)于99億噸水泥熟料。因此，用這些膠凝材料代替水泥制造預(yù)拌泵送混凝土、混凝土預(yù)制件和用于膠結(jié)充填采礦，理論上可以減排二氧化碳7.72億噸。

“鋼渣在降碳方面發(fā)展?jié)摿薮?，可以在水泥熟料生產(chǎn)中作為鈣質(zhì)、鐵質(zhì)校正原料使用。”寶武環(huán)科寶鋼建材公司高級(jí)工程師趙玉靜指出，當(dāng)前鋼渣排放量約為1.６億噸，約占鋼鐵工業(yè)固體廢棄物總量的24％，綜合利用率卻不足40％，亟待發(fā)展提高。而從寶武環(huán)科鋼渣利用情況來(lái)看，寶武環(huán)科11個(gè)基地2020年排放鋼渣1439萬(wàn)噸，利用率99.9%，全量化處置利用處于國(guó)內(nèi)前列。用于建材領(lǐng)域占了很大部分，其中水泥混凝土摻合料占65%，用于瀝青混凝土、地基及路基處理等占18%。盡管鋼渣利用仍然存在性能波動(dòng)大且不可控、處理工藝與市場(chǎng)需求不匹配、質(zhì)量問題、標(biāo)準(zhǔn)限制等難點(diǎn)，但在建材領(lǐng)域的應(yīng)用前景趨于光明。

“吃螃蟹”企業(yè)不止一家

在技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)過程中，必須要有“第一個(gè)吃螃蟹”的企業(yè)。在鋼鐵固廢綜合利用產(chǎn)業(yè)中，這樣的企業(yè)遠(yuǎn)不止一家。

盈創(chuàng)建筑科技（上海）有限公司（以下簡(jiǎn)稱盈創(chuàng)）是全球首批真正實(shí)現(xiàn)3D打印建筑的高新技術(shù)企業(yè)之一。盈創(chuàng)的3D打印技術(shù)，可將多種固廢制作成為多達(dá)156種3D打印“油墨”，其性能由常規(guī)C30至C150不等，可以滿足各種不同應(yīng)用場(chǎng)景。

“鋼鐵固廢以前賣的都是白菜價(jià)，而通過3D打印制成制品后，它的價(jià)值可以提高數(shù)倍，真正實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)‘廢’成金?！庇瘎?chuàng)公司董事長(zhǎng)馬義和說(shuō)。3D打印建筑是一項(xiàng)新興的建筑構(gòu)筑技術(shù)，以“輪廓工藝”為基礎(chǔ)，噴墨粉末和熔融擠出等成型方式，采用工業(yè)機(jī)器人逐層重復(fù)鋪設(shè)材料層構(gòu)建房屋。相較傳統(tǒng)建筑施工方式，具有環(huán)保、節(jié)能、質(zhì)優(yōu)、高效、成本節(jié)省、施工安全等優(yōu)勢(shì)，在協(xié)同處置大宗固廢領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，特別是城市化建設(shè)的不斷深入，人們對(duì)居住的環(huán)境要求越來(lái)越高。如果你認(rèn)為資源化利用產(chǎn)品單一，那就想錯(cuò)了。針對(duì)這些問題，福建泉工股份有限公司副總經(jīng)理、董事傅國(guó)華介紹說(shuō)，公司通過成本低、使用范圍廣、綠色循環(huán)的廢鋼渣制磚工藝，為國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)鋼渣尾渣綜合利用提供了解決方案。以破碎篩分的廢鋼渣作為主要骨料進(jìn)行制磚，可實(shí)現(xiàn)透水磚、仿石磚、路緣磚、護(hù)坡磚、砌塊等各類制品的自動(dòng)化生產(chǎn)。產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于市政廣場(chǎng)、園林景觀及水利、公路等工程，既實(shí)現(xiàn)了尾渣的循環(huán)利用，又為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

山東埃爾派粉體科技有限公司是國(guó)內(nèi)著名的超細(xì)粉體解決方案提供商。公司項(xiàng)目總監(jiān)蔣世禎指出，影響鋼渣綜合利用的關(guān)鍵共性問題主要有3個(gè)方面，分別是易磨性差、活性差、安定性差。公司利用超微粉體技術(shù)及多固廢復(fù)配協(xié)同膠凝配合處理，將冶金渣等工業(yè)固廢處理后，得到優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的建筑材料。在解決廢物堆存、保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，提取了固廢建材的潛在價(jià)值。

山東高唐華通液壓機(jī)械有限公司專注于大宗固廢的高效利用及智能一體化解決方案。公司總經(jīng)理朱敏表示，近年來(lái)隨著化工、鋼鐵、煤炭、有色金屬等行業(yè)的發(fā)展，工業(yè)固廢產(chǎn)生量持續(xù)攀升，年產(chǎn)生量近40億噸，累計(jì)堆存量超過600億噸。如此大規(guī)模的工業(yè)固廢該往哪里去成為一個(gè)亟需解決的問題。對(duì)此，公司通過收集全國(guó)各地各種固廢材料，不斷進(jìn)行試驗(yàn)，開發(fā)出砌塊成型機(jī)、液壓成型機(jī)、行星式攪拌機(jī)、加氣混凝土砌塊設(shè)備等新產(chǎn)品。目前，采納公司綜合利用技術(shù)設(shè)備的項(xiàng)目已在全國(guó)多地正式投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的完美結(jié)合。

固廢利用之路任重道遠(yuǎn)

鋼鐵工業(yè)固廢和市政垃圾是我國(guó)大宗固體廢棄物的主要來(lái)源。盡管前景廣闊，很多企業(yè)取得了突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)鋼鐵固廢的資源化之路依舊任重道遠(yuǎn)，需要全行業(yè)共同努力。

東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授秦鴻根在書面報(bào)告中指出，在混凝土原材料短缺背景下，鋼渣在建材行業(yè)中的應(yīng)用將逐漸擴(kuò)大。但很多因采用鋼渣作為混凝土骨料使用產(chǎn)生膨脹而造成的工程質(zhì)量事故應(yīng)引起人們的重視。鋼渣顆粒越大，其膨脹爆裂的潛在危害就越大。因此，未經(jīng)有效處理的鋼渣不宜作為混凝土骨料使用。磨細(xì)的鋼渣微粉在膠凝材料中分布均勻，顆粒膨脹率小，在合適摻量下才不會(huì)出現(xiàn)安定性不良問題。

秦鴻根認(rèn)為，鋼渣是一種未能充分利用的工業(yè)廢渣，面廣量大、成分復(fù)雜，應(yīng)該加大鋼渣粉的應(yīng)用技術(shù)研究，并制定和完善應(yīng)用技術(shù)規(guī)范。在優(yōu)質(zhì)粉煤灰供不應(yīng)求、質(zhì)量難以保證、大量使用礦渣粉的情況下，充分利用鋼渣微粉與其復(fù)合，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，有待于政府部門、企業(yè)和研究工作者繼續(xù)努力推廣應(yīng)用。

我國(guó)鋼鐵行業(yè)每年約產(chǎn)生5億噸爐渣和1億噸塵泥，其中80%得到了較好的利用，每年產(chǎn)生危廢、鋼渣、軋鋼油泥等約1億噸難以利用，亟需處理。對(duì)此，北京科技大學(xué)鋼鐵冶金新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授王靜松建議，健全鋼鐵產(chǎn)業(yè)固廢處理技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)減量化、無(wú)害化、資源化全量利用。

“我國(guó)赤泥累積堆存量近5億噸，產(chǎn)量大、危害大，且綜合利用率僅為4%，大規(guī)模處置刻不容緩?！痹谡劦匠嗄嗟木C合利用時(shí)，北京科技大學(xué)鋼鐵冶金新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室余闞說(shuō)，“赤泥綜合利用當(dāng)前面臨脫堿技術(shù)缺乏、返堿問題嚴(yán)重、難以規(guī)?；幹玫葐栴}，這就使得鋼鐵企業(yè)一方面提高了技術(shù)指標(biāo)，另一方面要具有消納赤泥的能力，需要開展大量技術(shù)研究工作。”