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4.1.5高炉瓦斯灰blastfurnacegasdust9
4.1.6高炉除尘灰blastfurnacedust9
4.1.7转炉尘泥convertersludge(OxygenConverterGasRecovery,OG)9
4.1.8电炉粉尘electricfurnacedust9
4.1.9轧钢尘泥steelrollingdustandsludge9
4.1.10氧化铁皮millscale9
4.2含铁尘泥的分类9
4.2.1分类的一般原则9
4.2.2按钢铁生产工艺9
4.2.3按含铁尘泥中全铁(TFe)含量9
4.2.4按含铁尘泥中锌(Zn)含量10
4.2.5按含铁尘泥中固定碳(FC)含量10
4.2.6按含铁尘泥中碱金属(K2O+Na2O)含量10
4.2.7按含铁尘泥的物理状态10
4.3化学成分10
4.3.1主要化学成分10
4.3.2有用成分10
4.3.3有害成分10
4.4采样与检测10
4.4.1采样制样10
4.4.2检测方法10
4.5含铁尘泥的处置技术11
4.5.1处置方法分类11
4.5.2企业内部直接回收利用11
4.5.3企业内部集中回收利用11
4.5.4企业外部露天堆放处置11
4.5.5企业外部集中处置12
4.6含铁尘泥的回收技术12
4.6.1从含铁尘泥中回收铁、碳12
4.6.2从含铁尘泥中回收锌18
4.6.3从炼钢尘泥中回收有价金属26
4.6.4含铁尘泥回收技术设计应遵循的原则26
4.7含铁尘泥的利用技术26
4.7.1含铁尘泥利用技术的分类26
4.7.2含铁尘泥利用技术的特点27
4.7.3我国含铁尘泥利用的现状29
4.7.4含铁尘泥利用技术30
4.8环境保护37
4.8.1含铁尘泥对生态环境的污染37
4.8.2环境保护要求38
4.9评价指标和方法38
4.9.1评价指标38
4.9.2指标分级38
4.9.3回收利用率R的计算方法39
5.标准实施的可行性分析39
6标准实施的节能减排潜力分析40
7标准实施建议40
8附件41
附表1各种含铁尘泥的化学成分(%)42
附表2欧盟烧结尘成分和质量含量范围43
附表3欧盟高炉煤气尘(尘泥)的成分和质量含量范围43
附表4欧盟转炉尘和尘块成分和质量含量范围43
附表5欧盟普通钢和合金钢尘成分和质量含量范围44
附表6欧盟轧钢屑和尘泥成分和质量含量范围44
附表7欧盟钢厂除尘块成分和质量含量范围44
附表8欧盟水力旋风除尘成分和质量含量范围45
附表9欧盟轧钢电除尘和渣成分和质量含量范围45
附表10国内典型钢铁厂含铁尘泥资源与利用问卷调查汇总与分析46
附表10-1汇总表
(1)46
附表10-1汇总表
(2)(续表)51
附表10-2国内典型钢铁企业含铁尘泥种类54
附表10-3国内典型钢铁企业各类含铁尘泥处理方式55
附表10-5国内典型钢铁企业含铁尘泥所含化学成分56
参考文献58
《含铁尘泥处置及回收利用技术规范》编制说明
1.任务来源及必要性
1.1任务来源
为了贯彻实施《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国清洁生产促进法》、《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、《国务院批转国家经贸委等部门“关于进一步开展资源综合利用意见”的通知》(国发[1996]36)、《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》(国发[2005]39号)和《国务院关于加快发展循环经济的若干意见》(国发[2005]22号),根据国务院《节能减排综合性工作方案》(国务院,2007年6月)的有关要求,在已发布《2008-2010年资源节约与综合利用标准发展规划》(国标委工一[2007]54号)基础上,于2008年12月4日发出《关于报送2009年工业节能与综合利用标准制修订计划的通知》.向各行业协会征求节能与综合利用标准制修订项目,在中国钢铁工业协会、全国钢标准化委员会的牵头组织下,南京钢铁联合有限公司提出了编制《含铁尘泥处置与回收利用技术规范》的申请,在获得正式批准后,于2009年11月1日开始启动标准编制工作,按全国钢标委进度要求计划于2010年12月31日完成标准编制工作。
1.2标准编制的必要性
近年来,我国钢铁工业得到迅速发展,粗钢产量连续13年居世界第一。
据统计,2009年我国粗钢产量达5.7亿吨,占全球总产量的近47%[]。
目前,钢铁工业固体废物年产生量约为2.03亿吨,综合利用率为40.7%,其中高炉矿渣、化铁炉渣、铁合金渣、含铁尘泥综合利用技术和装备水平不断提高,逐渐实现产业化,而尾矿、钢渣、粉煤灰、工业垃圾的利用率较低。
若不对钢铁工业的固体废物进行处理和综合利用,会出现渣满为患,不仅直接影响钢铁工业可持续发展,而且要占用土地、填满沟溪、淤塞河道、破坏环境并造成环境污染[]。
我国钢铁工业进一步发展将受到资源、能源、环境三大因素的制约,发展循环经济既可解决钢铁生产中的资源问题,也可解决环境问题,使钢铁工业的发展走上健康之路[]。
含铁尘泥是钢铁工业种类最多、成分最杂的固体废物,是指钢铁生产过程中对所排烟尘进行干法除尘、湿法除尘和废水处理后的固体废物,其含铁量一般在TFe=30%~70%,主要包括烧结尘泥、球团尘泥、高炉瓦斯灰、高炉瓦斯泥、炼钢尘泥、转炉污泥、电(转)炉除尘灰、冷(热)轧污泥、轧钢氧化铁鳞、出铁场集尘、钢管石墨污泥和含油铁屑等。
尘泥量随原料状况、工艺流程、设备配置、管理水平的差异而不同,一般为钢产量的8%~12%,其中烧结工序粉尘产出量占烧结矿产量的2%~4%,炼铁工序粉尘(泥)产出量约占铁水产量的3%~4%,炼钢工序尘泥产出量约占钢产量的3%~4%,轧钢工序固废产出量约占轧材产量的0.8%~1.5%[]。
由于含铁尘泥产量大、含铁量高、其来源与收集工艺不同,化学成分差异很大。
目前,最普遍的回收利用途径是返回钢铁生产工艺。
但由于利用技术、资源环境保护和清洁生产意识的局限,仍有不少企业部分尘泥未得到有效回收利用,或未得到合理的回收利用,部分可回收利用的元素未能得到充分回收利用,部分可利用的尘泥或向外销售,或排放堆积,甚至被抛弃。
随着工业的发展和环境保护要求的提高,钢铁厂尘泥的资源化处理问题已成为钢铁工业实现可持续发展的重要课题,其资源化利用已摆上各钢铁企业节能降耗和环境保护的工作日程。
因此,根据不同生产工艺所产生的含铁尘泥特性,构建一套合理的含铁尘泥处置与回收利用技术规范是亟待解决的问题,对于钢铁企业的固废资源利用、清洁生产和节能减排均具有重要的现实意义和示范作用[5]。
1.3标准编制的意义和目的
编制本标准的意义在于:
(1)含铁尘泥的回收利用是钢铁企业的可持续发展的关键内容之一。
含铁尘泥回收及利用技术是钢铁清洁生产和固体污染物末端治理技术的合理整合,即通过生产工艺合理配置、含铁尘泥回收利用技术的筛选与评估、先进可行的环保技术和节能技术的应用,提出对钢铁生产过程排放的烟尘进行合理界定、分类、回收、加工和利用的技术路线,为实现含铁尘泥资源合理、高效的回收利用奠定基础。
(2)实现节能减排目标的保证措施。
国务院批发的《节能减排综合性工作方案》对污染防治技术提出了更高要求,明确提出了“十一五”主要污染物排放量要减少10%,城市污水处理率不低于70%,固废综合利用率达到60%以上的战略目标。
加强含铁尘泥处置与回收利用技术管理与应用是实现固体废物资源化综合利用、完成节能减排目标的重要支撑,《钢铁工业含铁尘泥回收及利用技术规范》国家标准的编制是实现这一目标的基本措施之一。
(3)发展循环经济的重要内容。
循环经济的主要特征是废物的减量化、资源化和无害化。
通过资源节约和有效利用,以减少资源投入,实现废物减量化,对废物进行综合利用达到资源化和循环利用。
含铁尘泥是钢铁生产过程含铁量最大的含铁废物,约占钢铁企业固体废物资源的10%,含铁尘泥处置与回收利用技术的界定、筛选和评估对加快循环经济发展、实现污染物消减目标、消除和减轻环境污染都具有重要意义。
(4)“资源节约与综合利用、安全生产等系列国家标准”的组成部分。
通过《钢铁工业含铁尘泥回收及利用技术规范》的制定,可以促进钢铁企业清洁生产、资源节约,提升钢铁企业资源节约与综合利用水平,实现钢铁企业含铁尘泥资源高效综合利用的目的。
(5)促进钢铁行业含铁尘泥回收及利用技术的推广应用和发展。
通过技术筛选和评估,淘汰不达标的含铁尘泥回收利用技术,淘汰落后的生产工艺,鼓励采用推荐的含铁尘泥处置和回收利用技术,使先进成熟达标可行的含铁尘泥处置和回收利用技术得到推广应用,进而推进钢铁行业清洁生产和节能减排工作。
编制本标准主要目的就是为了帮助企业选择合理的含铁尘泥处置及回收利用技术,为钢铁行业提高固体废物资源综合利用率、提升环境保护水平、实现节能减排目标提供技术支撑,为清洁生产管理体系的进一步完善提供技术保障。
2标准编制的原则、方法和技术依据
2.1编制原则
(1)立足我国实际,与国际性接轨。
充分借鉴发达国家(美国、欧盟、日本、韩国)含铁尘泥处置与回收利用技术和管理体系的成功经验,结合我国实际,编制适合我国国情的钢铁行业含铁尘泥回收及利用技术规范。
(2)科学性与实用性相结合。
通过对国内含铁尘泥生产和利用的现场调研,摸清含铁尘泥来源及组成特点、处置、回收利用技术工艺、装备水平、尘泥综合利用水平、尘泥回收利用指标和尘泥管理水平,筛选和归纳具有工程实用价值和推广示范作用的含铁尘泥回收及利用技术,使标准具有较强的科学性、指导性和可操作性。
(3)以国家环保的技术政策为依据。
在固体废物处理、清洁生产、发展循环经济和节能减排实施中,国家制订了一系列技术政策,制订含铁尘泥回收及利用技术规范应以这些技术政策为依据。
(4)确保固废资源利用率达标和清洁生产标准达标。
制定含铁尘泥处置和综合利用的目的是为了帮助企业实现固废资源综合利用率达标和清洁生产达标,所以含铁尘泥回收利用技术的设定、筛选和评估应满足达到上述两个指标的要求。
2.2编制依据
本标准是根据下列有关钢铁行业生产和环境保护的法律、法规、技术政策标准等制订的。
中华人民共和国环境保护法
中华人民共和国大气污染防治法
中华人民共和国环境影响评价法
中华人民共和国水污染防治法
中华人民共和国固体废物污染环境防治法
中华人民共和国环境噪声污染防治法
中华人民共和国清洁生产促进法
中华人民共和国节约能源法
国务院转批国家经贸委等部门关于进一步开展资源综合利用的通知(国发[1996]36号)
钢铁工业发展政策(2005.4)
国务院关于加快发展循环经济的若干意见(国发[2005]22号)
GB/T6379.1
测量方法与结果的准确度(正确度与精密度)第1部分:
总则与定义
GB/T16597
冶金产品分析方法X-射线荧光光谱法通则
GB/T6730.54
铁矿石铅含量的测定火焰原子吸收光谱法
GB/T6730.61
铁矿石碳和硫含量的测定高频燃烧红外吸收法
GB/T6730.62
铁矿石钙、硅、镁、钛、磷、锰、铝和钡含量的测定波长色散X射线荧光光谱法
GB/T6730.65
铁矿石全铁含量的测定三氯化钛还原重铬酸钾滴定法(常规方法)
GB/T6730.66
铁矿石全铁含量的测定自动电位滴定法
GB/T2467
硫铁矿和硫精矿中铅含量的测定火焰原子吸收光谱法和EDTA容量法
GB/T8151.1
锌精矿化学分析方法锌量的测定
YB/T190.5
连铸保护渣化学分析方法火焰原子吸收光谱法测定氧化钾、氧化钠含量
YB/T190.7
连铸保护渣化学分析方法燃烧气体容量法和红外线吸收法测定碳含量
GB/T2001
焦炭工业分析方法.
GB/T476
煤中碳和氢的测定
GB/T1574
煤灰成分分析方法
GB9078
工业炉窑大气污染物排放标准
GB12348
工业企业厂界环境噪声排放标准
GB13456
钢铁工业水污染物排放标准
GB16297
大气污染物综合排放标准
GB18597
危险废物贮存污染控制标准
GB18598
危险废物填埋污染控制标准
GB18599
一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准
HJ/T20
工业固体废物采样制样技术规范
HJ/T189
清洁生产标准钢铁行业
HJ/T426
清洁生产标准钢铁行业(烧结)
HJ/T427
清洁生产标准钢铁行业(高炉炼铁)
HJ/T428
清洁生产标准钢铁行业(炼钢)
HJ/465
钢铁工业发展循环经济环境保护导则
HJ/JSDZ-2009
钢铁行业污染防治最佳可行技术导则(烧结及球团工艺)
钢铁行业污染防治最佳可行技术导则(炼钢工艺)
钢铁行业污染防治最佳可行技术导则(轧钢工艺)
2.3技术路线和工作步骤
2.3.1技术路线
本标准编制采用国内外资料调研、典型钢铁企业现场调研、书面问卷调研、专家研讨相结合的方式开展标准资料的收集与整理工作,其中以资料调研和书面问卷调研为主,现场调研和专家研讨为辅。
在广泛调研的基础上完成标准和标准编制说明的草稿、征求意见稿、送审稿和报批稿。
本标准编制的技术路线如图2-1所示。
图2-1标准编制工作程序示意图
2.3.1工作步骤
根据上述技术路线,本标准编制的具体工作步骤如下:
(1)制定标准编制的工作计划,并细化工作内容
(2)展开标准编制单位和参与单位专家座谈会,初步确定标准内容;
(3)开展国内外资料的调研与整理工作,主要包括:
国内外钢铁企业含铁尘泥回收利用技术资料的收集;
国内典型钢铁企业含铁尘泥处置与回收利用技术的现场调研;
尘泥成分数据资料的收集与测试;
搞清国内外含铁尘泥来源及其组成特点;
掌握国内外含铁尘泥处置与回收利用工艺和设备水平;
掌握国内外含铁尘泥综合利用水平、回收利用指标和管理水平;
完成对含铁尘泥回收利用指标、处置利用工艺的技术类型、运行参数、处理效果、经济性和环境管理水平的分析和比较;
(4)确定不同条件下的含铁尘泥回收利用技术,形成含铁尘泥处置与回收利用的调研报告;
(5)在调研报告的基础上编制标准草稿;
(6)召开典型钢铁企业和编制编制参与单位专家座谈会,经反复论证提出标准征求意见稿草稿;
(7)在广泛征询意见的前提下,对标准征求意见稿进行修改,经专家审查后形成标准送审稿。
(8)召开标准审查会,形成标准报批稿。
3.编制过程及主要工作内容
3.1编制过程
标准编制过程的进度和主要工作内容如表3-2所示。
表3-2编制进度和主要工作内容
时间进度
工作内容
2009.11.1~2010.2.9
标准编制的启动和准备、任务分解细化等;
确定标准编制的责任部门和责任人
2010.2.10~2010.3.26
国内、国外(美国、欧盟、日本、韩国)相关标准和技术资料的收集、翻译、归纳与整理;
完成调研初稿、标准草案和编制说明大纲初稿
2010.3.27~2010.5.31
国内外含铁尘泥处置与回收利用技术的现场调研、问卷调查、国内典型钢厂含铁样品收集和实验室分析;
完成问卷调查整理,实验分析,提交调研报告
2010.6.1~2010.6.30
标准草案的起草,标准编制说明的编写、公司内部讨论;
完成标准和编制说明的草稿
2010.7.1~2010.9.30
召开标准草稿的专家讨论会;
标准草案的意见征求、意见汇总、标准草案和编制说明的修改;
完成标准草稿的修改,形成标准送审稿
2010.10.1~2010.12.31
标准答辩、标准审定与报批;
完成标准报批稿
3.2主要工作内容
本标准编制的主要工作内容包括国内外标准的收集与整理、含铁尘泥处置与回收利用技术的调研、含铁尘泥样品收集与检测方法的确定、标准草案和标准编制说明的起草、标准草稿的意见征寻与修改、标准的审查与修改等工作内容。
3.2.1国内外技术资料的收集与整理
(1)以中国、亚洲(日本、韩国)、欧盟(德国、奥地利)等钢铁企业为例,广泛收集国内外含铁尘泥处理及回收利用相关的技术规范、行业标准、企业标准、工艺流程和应用范例的技术资料;
(2)进行技术资料的归类与总结,为制定不同类型的标准(如企业标准、行业标准、国家标准等)奠定技术基础。
3.2.2现场调研、现场取样和实验数据的归纳与整理
(1)完成国内典型钢厂(南钢、马钢、济钢、沙钢、梅钢、宝钢等)的现场调研,完成德国钢厂、日本新日铁、韩国钢厂等含铁尘泥资源量、处理与回收利用技术现状的资料调研;
(2)完成国内典型钢铁企业(南钢、宝钢、马钢、济钢、沙钢、梅钢等)含铁尘泥的问卷调查、现场取样和实验室测试数据的分析与整理,摸清钢铁企业含铁尘泥的来源、排放量、主要组成成分及其排放特点;
(3)针对不同类型的含铁尘泥处置和回收利用技术的特点与应用条件,进行合理分类和有效界定;
(4)在充分调研的基础上,提交调研报告。
3.2.3标准草案和标准编制说明的编写
(1)标准草案内容的确定,主要包括前言、总则、规范性引用文件、术语和定义、分类、化学成分、采样与检测、处置技术、回收技术、利用技术、评价指标与方法等。
(2)标准草案的编写,依据前期调研和已确定的编制内容,完成标准征求意见稿(草稿)的编写,供专家讨论和意见征询。
(3)标准编制说明的编写,根据调研报告和标准草案,完成标准编制说明的编写。
3.2.4标准草案的意见征寻和标准审定
(1)召开专家座谈会(兄弟企业、研究机构、高等院校和标准参编单位等),讨论标准征求意见稿(草稿),根据讨论意见,提交征求意见稿(正稿)供意见征询。
(2)标准征求意见稿的发布,征询对象涉及同行专家、兄弟企业、研究机构、高等院校和企业内部等。
(3)汇总与归纳反馈意见,根据修改意见,修改标准征求意见稿,完成标准报审稿。
(4)完成标准的答辩和标准审定工作,并根据审定意见进行修订,提交标准报批稿。
3.3标准的适用范围
本规范规定了钢铁企业含铁尘泥界定、处置、回收及利用技术的技术路线、工艺选择、环境保护和评价等技术原则。
本规范主要涉及含铁尘泥的企业内部直接回收利用和集中回收利用的技术原则,适用于钢铁企业在原料准备、烧结、球团、炼铁、炼钢和轧钢等工艺过程中产生尘泥的回收及利用,不包括冶金辅料尘泥、轧钢含油尘泥和特种矿加工过程产生的尘泥的回收及利用。
为提高钢铁企业含铁尘泥回收利用率,在执行本规范的基础上,鼓励企业根据自身的资源情况、工艺特点和生产实际开发和应用新的含铁尘泥处置技术。
含铁尘泥企业外部处置技术以及其他行业可参照本规范执行。
4.标准的主要内容
4.1术语和定义
4.1.1含铁尘泥Fe-bearingdustandsludge
含铁尘泥是钢铁工业种类最多、成分最杂的废弃物,是钢铁企业在原料准备、烧结、球团、炼铁、炼钢和轧钢等工艺过程中所排烟尘进行干法除尘、湿法除尘和废水处理后的固态废物。
其总铁含量(TFe)一般在20%~70%,主要包括烧结尘泥、球团尘泥、高炉尘泥(瓦斯灰、瓦斯泥和除尘灰)、炼钢尘泥(转炉污泥、电(转)炉粉尘)、轧钢污泥(热轧污泥、氧化铁皮)、原料场集尘、出铁场集尘等[,,],不包括冶金辅料尘泥、轧钢含油尘泥。
国内外典型钢铁企业含铁尘泥的分类和组成成分参见附表2~附表10。
4.1.2烧结尘泥sinteringdustandsludge
烧结原料在转运、配料、烧结过程中,除尘器收集下来的粉尘,主要包括烧结机机头、机尾、破碎冷却和成品整粒等粉尘,其细度在5μm~40μm之间,总铁含量50%左右,大多采用多管除尘器或电除尘器捕集。
4.1.3球团尘泥pelletizingdustandsludge
球团原料在堆放、存贮、转运、破碎筛分、焙烧等过程中,除尘器收集下来的粉尘。
4.1.4高炉瓦斯泥blastfurnacegassludge
高炉瓦斯泥是指高炉炼铁过程中高炉煤气洗涤污水排放于沉淀池中经沉淀处理而得到的固体废物,主要由铁矿物、铁氧化物、CaO、MgO、SiO2、Al2O3、Pb、Zn、Bi等组成,呈黑色泥浆状,粒度较细且表面粗糙,有孔隙,呈不规则形状。
瓦斯泥总铁含量一般为25%~45%,铁矿物以Fe3O4和Fe2O3为主,约占85%,其颗粒粒径小于75μm含量一般为50%~85%,其它化学成分的含量,随不同厂家、不同矿源而异。
4.1.5高炉瓦斯灰blastfurnacegasdust
高炉瓦斯灰是指高炉炼铁过程中随高炉煤气一起排出的烟尘,经干式除尘器收集得到的粉尘,呈灰色粉末状,粒度较高炉瓦斯泥粗,铁矿物以FeO为主。
瓦斯灰干燥,易流动,堆放、运输污染严重。
4.1.6高炉除尘灰blastfurnacedust
高炉炼铁过程中矿槽、筛分、转运、炉顶、出铁场等除尘工艺收集得到的粉尘。
4.1.7转炉尘泥convertersludge(OxygenConverterGasRecovery,OG)
转炉炼钢过程中经文丘里洗涤器或干式静电除尘器收集而得的固体废物,包括转炉污泥(OxygenConverterGasRecoverysludge,OGsludge)和转炉粉尘。
炼钢厂转炉除尘污泥,呈胶体状,很难浓缩脱水,使用压滤机脱水的滤饼含水也很高,且很粘,其FeO成分很高,总铁量在50%~60%,80%的细度小于40μm。
4.1.8电炉粉尘electricfurnacedust
电炉炼钢时产生的粉尘,其粒度很细,除含铁外,还含有锌、铅、铬等金属,通常冶炼碳钢和低合金钢含较多的锌和铅,冶炼不锈钢和特种钢的粉尘含铬、镍、钼等。
粉尘含铁30%左右,含锌铅10%~20%,细度小于2μm的占90%以上。
4.1.9轧钢尘泥steelrollingdustandsludge
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