钢铁行业清洁生产分析

施永杰

（江苏沙钢集团有限公司，江苏 张家港 215600）

1 钢铁行业推行清洁生产的意义

改革开放以来，我国经济获得了快速发展，钢铁行业规模也越来越大，随之而来的环境问题也越来越多。钢铁行业的生产流程主要包括采选原材料、燃烧炼铁、连铸、轧钢、冶炼合金等。在这些流程中会产生组分复杂且变化大的废气、废水及固废等环境污染物。废气中可能包含二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、硫化氢、粉尘等成分，会对大气产生严重污染；废水包括含油及乳化液废水、酸碱废水、含铬废水等，会导致周边自然水体受到污染，破坏生态环境；另外，如果生产过程中产生的固废没有得到有效利用或者及时处理，很容易就会污染堆存场地的土壤，对周围环境造成严重影响[1]。

随着新时代的到来，我国越来越注重绿色发展和生态文明建设，因此对一些污染较高的行业在治理和转型方面提出了新的标准和要求，这其中就包括钢铁行业。在新的钢铁工业废水、废气排放相关标准中，对不同生产环节的包括COD、颗粒物、二氧化硫、苯等污染物的排放提出了更高的要求。时代要求和标准的更新意味着钢铁企业要通过积极转型，调整相关产业结构，优化工艺技术才能不被淘汰，才能在行业内具有竞争力。

目前我国钢铁行业产能过剩、原材料成本上升导致企业利润下滑，再加之环保设施建设和运营的成本较高，使得很多企业的污染物处理压力较大。因此，仅通过末端治理将污染物简单处理的方式，难以在经济效益、资源能源利用率上满足钢铁企业的发展要求，也不再符合新时代的环保潮流。

在钢铁行业推行全过程的清洁生产模式是十分有意义的。在清洁生产模式下，一方面，由于合理的产业结构设置、源头削减等，生产过程中的污染物会很大程度减少；另一方面，产生的污染物的处理方式倾向于再利用，从而提高了能源资源利用率，实现了综合利用。这种模式不仅减少了对环境的破坏，还降低了企业的环保成本，对于企业树立良好的社会形象、实现企业价值具有重要意义，有利于企业提高竞争力，实现稳定绿色发展[2]。

2 践行钢铁行业清洁生产的有效措施

2.1 能源结构优化

钢铁生产过程对于能源的消耗巨大，因此可以通过优化能源结构，实现能源的合理化使用来推动落实清洁生产。

（1）合理调整能源比例结构。在钢铁企业的实际生产运行中，能源消耗占企业总成本的60%以上，故能源企业应该改变钢铁生产中的能源比例结构。首先，要对炉料结构进行调整，贯彻执行精料方针，优化炉料的结构；其次，焦化厂应该提高其焦炭品质，降低灰分，烧结厂可以通过降低烧结矿的含粉率来提高入炉矿质量；再次，炼铁厂要采购更优质的矿石，寻找更经济适用的炉料比，而且应该取消溶剂入炉的操作方法，保证在整个生产制造中实现精料方针；最后，可以采用高氧高煤量喷吹技术来最大限度上降低能源的消耗，从而实现清洁生产中能源比例结构的科学合理。

（2）有效采用环保高效新能源。当今社会能源消耗非常严重，因此钢铁企业一定要重视节约能源。比如，可以将煤炭、石油以及天然气等不可再生能源替换为可再生能源或者工艺中产出的废弃资源等，从而节约能源，实现能源的高效利用，促进企业及整个社会的可持续发展。

2.2 生产工艺优化

在传统的钢铁生产流程中，由于工艺设置存在不合理之处，可能会产生额外的资源消耗和过多的污染排放。通过对钢铁行业的工艺进行简并、技术进行更新，实现生产流程的优化配置，进而帮助提升生产效率，减少能源资源消耗，减量污染排放[3]。针对钢铁行业生产中具体可优化工序建议如下：

（1）减少烧结工序中固定燃料的消耗。①要提高混合料的温度。通过让混合料处于较高的温度，可以减少料层内的水汽产生量，从而提升不同料层间的透气性并促进有效燃烧；而且在整个过程中的显热能够替代部分固体燃烧热，变相降低了固体燃料的消耗量。②要提高料层厚度。在钢铁企业实际生产运行中，烧结料层的厚度会直接影响着能源的消耗量和最终的钢铁产量，通过提升料层厚度，可以对烧结中产生的自动蓄热进行充分利用，从而使烧结料中的固体燃料用量更低，降低了生产成本并提升了企业经济利润。③要对偏析布料和双层配炭进行烧结。由于烧结料层有自动蓄热的能力，导致下部料层温度会明显高于上部料层，因此会出现下部烧结料过烧的现象。不仅降低了烧结质量，还会浪费大量能源。因此，通过偏析布料和双层配炭烧结的方式可以消除下部烧结料过烧的问题。

（2）降低烧结工序中电能的消耗。烧结机的漏风率是电能消耗最重要的影响因素。一旦烧结机的漏风率增加，就会导致电能的严重消耗，同时也会降低钢铁的产量。因此，要想提高钢铁的生产率、降低电能消耗，其中一项关键的步骤就是降低烧结机的漏风率。如今我国大部分钢铁企业的烧结机漏风率在50%以上，之所以这么高，是因为其没有采用密封设计且没使用合理的材料。基于此，可以通过增加边缘料的水分以及压实边缘料来降低烧结机的漏风率。通过这样的方法，最终可以实现烧结机漏风情况的优化，从而降低电能的消耗，为钢铁企业的清洁生产提供良好的基础。

（3）回收烧结作业余热。在烧结作业中产生的余热主要包括烧结机的废气余热和冷却机废气带出的烧结矿显热，充分利用这部分热量能够降低实际作业中的能源消耗。具体可通过以下方法实现：①将烧结作业中产生的排气对烧结混合料进行预加热，从而减少能源消耗；②把冷却机的排气用于烧结机点火器点火，减少点火器所用煤气的消耗量；③通过烧结过程中产生的余热对锅炉进行加热，从而产生热水或者蒸汽，可进行二次利用。通过这样的方法，可以实现余热的有效利用，有效减少了生产过程中的能源消耗，为企业的成本降低和可持续发展奠定有力的基础[4]。

（4）二次利用废钢。开展废钢的二次利用已经成了钢铁行业重要的发展趋势。其中废钢—电弧炉—连铸—连轧流程是对废钢进行二次利用时重要的生产工艺流程。该项工艺跟传统工艺流程相比，更加环保、成本更低，但因为在实际生产过程中废钢的种类很多，因此该工艺流程还有待优化。另外一种工艺流程：熔融还原或直接还原—超高功率电炉—薄板连铸连轧流程的工艺性能则远优于废钢—电弧炉—连铸—连轧流程这种工艺流程[5]。因为其不仅融入了更先进的炼钢技术更加灵活和环保，而且也大大减少了炼钢冶金的工业步骤，所以降低了成本。此外，该工艺流程还大大提高了钢铁冶金的回收率。此技术目前应用较广，效果更为理想。

（5）有效处理高炉渣。干式成粒法是一种高效处理高炉渣的全新工艺，当前主要用于炼钢渣、高炉渣和有色金属冶炼渣的处理中。干式成粒法让炉渣的分离和利用成了可能，通过此工艺还可以将炉渣内部的热能充分利用起来，这在具体实践中取得了成功的效果[6]。

（6）健全环保自动监控体系。在新标准要求下，钢铁企业为了废物排放达到标准并进行有效的处理，需要建立一套全过程的环保自动监控体系。同时也要对相关管理人员进行更加专业化培训，明确相关排放标准和应急情况处理措施。具体来说，钢铁企业应该重点监控如二氧化碳、烟尘颗粒物、氮氧化物、酸碱废水和含镉废水等污染物，设立专门的管理人员持续、全面地监测钢铁企业生产过程中的排放[7-11]。

3 结束语

钢铁行业作为我国主要行业之一，为城市经济建设做出了重要贡献。而在之前的发展模式下造成了环境的污染破坏，后续实行的末端治理手段，虽然对减少污染物排放起到了一定的作用，但是也造成了企业环保成本增加、资源能源浪费等问题，有悖于我国绿色发展、节能减排的要求。清洁生产技术由于其从源头削减污染、实现资源能源综合利用、降低环保成本等优势，成了钢铁企业转型的支点之一，不仅减少了对环境的破坏，同时也降低了企业的环保成本，意义重大。通过采用优化钢铁行业的能源结构、革新生产工艺技术等有效手段，可以对本行业生产过程产生的污染物进行减量或者再利用，从根本上减少环境污染，有利于企业树立良好的社会形象，实现长久的绿色发展。