推进钢铁烧结环保标准促进炼铁绿色发展

刘亚军，王伟刚，景晓亮

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司，山东 济南 271104）

钢铁行业作为我国的支柱型产业，2019年粗钢总产量达到9.94亿t，位居世界第一，在这种利好形势下，钢铁烧结的环境污染问题却始终困扰诸多冶金企业，环保生产指标与国际环保标准还存在较大差距。因此，冶金行业应当以目前国家的钢铁烧结环保标准为主抓手，不断创新环保工艺，提高环保应用技术水平，通过自主创新、流程优化、经验借鉴，构建一个绿色炼铁体系，逐步缩小与发达国家之间的差距。

1 钢铁烧结污染物排放形势分析

在钢铁烧结工序中，烟气粉尘、SO2、NOx和二噁英等污物的排放量，分别占整个钢铁生产流程污染物总排放量的40%、60%、50%和90%以上，同时，伴有多种碱金属污染物，导致钢铁烧结成为钢铁生产过程中重要污染源头。

1.1 烟气粉尘排放量

烧结工序中产生的烟气粉尘中主要含有铁的氧化物、K2O、Na2O、MgO、CaO、Al2O3以及二噁英等成分，其中粉尘排放量达到200kg/t～40kg/t，排放浓度为1000mg/m3～5000mg/m3。以2015年为例，钢铁行业的烟尘排放量达到72.4万吨，较2012年增长了20.5%，因此，烟气粉尘治理始终是钢铁企业环保工作的重中之重。

1.2 SO2排放量

烟气中的SO2来源于铁矿石与煤粉等固体燃料，铁矿石中的硫以FeS2、CuFeS2等硫化物以及BaSO4、CaSO4、MgSO4等硫酸盐的形式存在，而煤粉中的硫多以有机硫的形式存在，当硫化物与硫酸盐分解后，迅速被氧化，而生成SO2，在钢铁烧结工序中，SO2的排放量为0.8kg/t～2.0kg/t，排放浓度为300mg/m3～10000mg/m3。以2015年为例，我国的钢铁行业在烧结工序SO2排放量为136.8万t，同比下降31.6%，这一数据表明，我国的脱硫工艺已取得了阶段性进展[1]。

1.3 NOx排放量

据统计数据表明，钢铁烧结过程中的产生的NOx有90%左右来自于燃料中的氮，而且多为NO，NO2的含量只有5%～10%，其中还有微量的N2O，在烧结工序中，NOx的排放量为0.4kg/t～0.7kg/t，排放浓度一般为200mg/m3～350mg/m3，最高可达700mg/m3，虽然国内部分钢铁企业采用了活性炭烧结技术，但是脱硝效果并不明显，仅为30%～50%，由此可见，NOx的减排形势依然十分严峻。

1.4 二噁英的排放量

二噁英即1，4-二氧杂环己二烯，属于单环有机化合物，该物质无色无味，一旦吸入人体，将对人体各个器官造成严重危害。在钢铁烧结工序中，焦粉与煤等含碳成分与含铁原料中的含氯载体，在250℃～450℃和氧化性气氛中，以铜、铁等为催化剂，在干燥预热带形成二噁英，并随烧结废气一同逸出。据调查结果显示，国内钢铁行业在烧结工序中，产生的二噁英，毒性当量最高值达到4.79ng/m3，最低为2.0ng/m3，平均值为3.48ng/m3，这一统计结果远高于国家排放标准。

2 钢铁烧结环保标准的推进历程与国内外标准比对分析

2.1 推进历程

国家环境保护部门在综合考量地区差异，结合国内钢铁行业现状，于上世纪八十年代中期相继颁布了《中华人民共和国环境保护法》以及《钢铁工业污染物排放标准》，标准中罗列出了钢铁生产流程中的主要污染源，规定了在不同生产时段应当执行不同的排放标准，并将烧结工序中的粉尘排放限值首次列入标准条款当中。

随着钢铁工业的迅猛发展，生产装备与技术水平不断提升，而钢铁烧结工序中产生的污染物比例也不断攀升，在这种严峻形势之下，国家环境保护部门于上世纪九十年代中期颁布了《工业窑炉大气污染物排放标准》，对烧结粉尘的排放限值进行了修订，并将SO2以及氟化物的排放限值首次列入标准当中，新标准的出台，使钢铁企业在保生产、促效益的同时，也将环保工艺引入到钢铁烧结工序中。但是，在《工业窑炉大气污染物排放标准》推行过程中，我国的钢铁工业针对钢铁烧结污染物的治理技术也得到快速发展，原有标准中的排放限值已经与实际排放限值不相匹配，污染物的检测方法也相对落后，于是，国家环保部于2012年颁布实施了《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》（GB28662-2012），并于2017年，对该标准进行了重新修订。

新标准与原《工业窑炉大气污染物排放标准》相比，不仅增加了NOx与二噁英的排放限值，而且提高了钢铁烧结污染的限值标准，并对污染物的监测频次、检测方法、采样时间等内容进行了严格规定，使标准更具适用性和针对性。比如新标准中粉尘排放限值为80mg/m3，而原标准的排放限值为100mg/m3～ 200mg/m3，SO2的排放限值为600mg/m3，原标准的排放限值则为1430mg/m3～4300mg/m3，较4300的最低限值相比，提高了7倍以上[2]。

2.2 国内外标准比对分析

新标准的贯彻实施，不仅对钢铁行业污染物排放与治理提出了严格要求，同时，也为了与世界钢铁行业的排放标准相接轨。比如以韩国为例，在对钢铁烧结工序中产生的污染物设定排放限值时，粉尘排放限值为30mg/m3，SO2排放限值为200mg/m3，NOx排放限值为200mg/m3，二噁英的排放限值为0.5ng-TEQ/m3，而我国的《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》中，四种污染物的排放限值分别为 ：50mg/m3、200mg/m3、300mg/m3、0.5ng-TEQ/m3，其中粉尘与NOx的排放限值与韩国相比，还存在一定差距。因此，对于我国的钢铁行业来说，在未来10年的时间里，应当在污染治理方面，进一步加大技术与管理投入力度，使污染物治理水平跃升到一个全新高度。

3 污染物治理技术在钢铁烧结工序中的应用效果

近年来，在污染物治理方面，诸多钢铁企业逐步摸索出一套行之有效的治理方案，并利用先进的污染物综合治理技术，使钢铁烧结工序中各种污染物的排放限值在满足标准要求的同时，开创了企业炼铁绿色发展的崭新格局。

3.1 预除尘+活性炭+湿法脱硫综合治理技术

湿法脱硫包括氨法、氧化镁法以及双碱法等，脱硫效果能够达到95%以上，但是，这种方法无法解决二噁英污染物的排放问题，因此，将活性炭引入脱硫系统，在实现脱硫的同时，对二噁英等多种污染物也能够收到较好的治理效果。该技术一般选择电除尘器作为预除尘装置，在除尘前，向烟道当中喷入活性炭，借助于除尘器，将吸附大量二噁英的活性炭连同含铁除尘灰一同返回烧结生产工序，进而达到脱硫、除尘的目的。据实验数据表明，采用该技术，脱硫效果达到95%以上，二噁英的脱除效率达到70%以上，排放浓度小于0.5ng-TEQ/m3，投资成本为30元/m2～50元/m2，当系统喷入活性炭后，运行成本增加0.8元/t～2.8元/t。

3.2 预除尘+半干法脱硫+活性炭+布袋除尘综合治理技术

半干法的脱硫效果能够达到90%以上，在脱硫工艺中引入活性炭，在脱硫的同时，可以有效减少二噁英的排放量。该技术的工艺流程主要是烧结烟气经过电除尘器处理后，进入到半干法脱硫装置中，同时将活性炭喷入烟道当中，脱除硫以及二噁英等污染物后，利用布袋除尘器对烟尘进行综合处理。通过实验，利用该技术，脱硫效果达到90%以上，除尘效率高达99.7%以上，二噁英的脱除效率达到80%以上，排放浓度小于0.5ng-TEQ/m3，与湿法脱硫技术相比，半干法脱硫工艺的运行成本为6元/t～10元/t，如果喷入活性炭，运行成本增加0.5元/t～2.5元/t，因此，该技术的经济性更高。

对于钢铁企业来说，可以从污染物治理的经济性与治理效果方面进行综合衡量，合理选择污染物治理技术，使各种污染物的排放限值满足《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》要求，利用多项污染治理技术相组合的形式，将污染物排放量以及治理成本降到最低点。

4 结语

绿色炼铁工艺必将成为我国钢铁工业生产当中的主流应用技术，新时期、新形势下，钢铁企业在践行国家环保标准的同时，应当结合国际钢铁市场发展的动态信息，及时引入先进的污染物治理技术，为企业经济效益与环保效益的双提升奠定坚实基础。