铁合金行业固废资源化利用技术

阳江丽 YANG Jiang-li

（广东民海集团有限公司，广州 510799）

0 引言

在节能环保理念持续推进的背景下，由于铁合金行业能够对生态环境产生严重影响，故而其逐渐受到社会关注。当前的铁合金行业虽然已实现提高节能效果，有效控制成本费用，但其仍存在环保压力较大的问题，导致生态环境健康发展受到严重影响。因此为减少铁合金行业存在的环保压力，必须对固废资源化利用技术形成正确认知，充分掌握该项技术的核心内容，并全面加强研究力度，该点对提高铁合金行业固废利用水平具有重要意义。

1 铁合金行业现状

1.1 生产运营

1.1.1 产量存在较大波动

从现实角度出发，可发现我国属于铁合金生产大国，每年铁合金的产量占据世界总产量的40%左右。通过实际调查可以发现，我国铁合金产量呈现“先增、后降、再增”的发展趋势。例如在2011年至2014年的时间段内，我国铁合金产量开始逐年增长，并在2014年达到最高数值，即3764 万t 左右；在2015年至2017年的时间段内，我国铁合金产量持续降低。在2018年左右，铁合金产量出现小幅度回升现象，并达到3123 万t 左右。通过分析文献资料，可发现我国铁合金产量的变化趋势与粗钢变化趋势具有一定的相似性。在2018年，铁合金产量增长4.5%左右，而粗钢产量增长程度为6.6%左右。由此可见，我国铁合金的产量波动幅度相对较大（如表1 所示）。

表1 2011年至2018年铁合金与粗钢产量变化状况

1.1.2 消费处在低位

我国对铁合金的需求量相对较高。在铁合金总产量中，有90%的铁合金被应用在粗钢生产作业中，而余下的10%则被应用在有色及铸造等行业中。在“十二五”时间段内，受到钢铁行业产品质量要求提高的影响，我国对吨钢铁合金的消费量开始呈现增长趋势，例如在2011年，我国的铁合金消费量是41.5kg/t，而在2015年左右，消费量则达到49.6kg/t 左右。在“十三五”的时间段内，受到地条钢相关法规政策的影响，我国不仅粗钢产量开始回升，废钢比出现显著提高的现象，而且吨钢铁合金消费量明显降低，在2018年已达到36.6/kg/t 左右。

1.1.3 进口品种

在2011年左右，我国铁合金净出口量不断增长，并在2016年时，从111.9 万t 增长到365.7 万t，每年的增长程度约处在26.7%左右。在2017年至2018年的范围内，我国铁合金进出口量开始持续降低。在2018年，我国的铁合金进口量是356.3 万t，相较于2017年，明显减少14 万t左右，降低幅度约处在3.4%；铁合金的出口量是85.9 万t，相较于2017年显著增长49.8 万t 左右，增长程度约处在138%；铁合金的净进口量是270 万t 左右，相较于2017年明显降低86 万t 左右，降低程度约在24%。通过对2018年铁合金进出口品种进行深入分析，可发现铬铁在总进口量中占据的比例处在68%左右，镍铁在总进口量中占据的比例处在27%左右，而主要的出口品种是硅铁，在总出口量中占据的比例不小于70%（如表2 所示）。

1.2 存在的问题

1.2.1 装备水平

在淘汰落后产能政策持续推进及得到有效落实的背景下，我国已淘汰大量铁合金产能。在2010年至2018年的范围内，累计淘汰的铁合金产能约处在1，200 万t 左右。当前，我国已开展对铁合金企业的准入公告动态化监管工作，并已对8 批铁合金企业名单进行公布，取消准入或限期整改300 余家企业，而此类企业均存在落后产能、严重破坏生态环境、危害工作人员身心健康及未对部分品种进行规范化管理的不良现象。通过对我国铁合金行业规范条件要求进行深入分析，可发现该标准要求新建设的矿热炉不能小于25MVA，处在中西部区域的贫困县不能小于12.5MVA。在此基础上，12.5MVA 及以上的矿热炉逐渐在铁合金产能中取得重要地位。

1.2.2 对外依存度较高

在镍铁生产作业中，我国对红土镍矿进行利用时，多会通过进口的形式，以此满足自身对红土镍矿具有的各项需求。通过实际调查可以发现，我国江苏德龙、金川集团及青山集团等企业，已在印尼对镍铁冶炼基地进行投资建设或通过对合资及投资等方式进行利用，以此获取相应的权益矿，充分体现其成本优势。此外，我国铬铁与优质锰矿对进口形式的依赖性较强。在2018年左右，我国铬铁与锰铁的对外依存度分别是99%与50%。在这其中，进口锰矿是2764 万t 左右，相较于2017年，约增长638 万t，增长幅度处在30%左右。进口形式的铬矿是1，429 万t 左右，相较于2017年约增长44 万t，增长幅度处在3.2%左右。从实际角度出发，可发现中钢集团及青山集团等企业已相继在津巴布韦开展铬铁生产作业及铬铁矿开采工程，该点对提高我国铁合金矿产资源掌控水平具有积极的促进意义。

1.2.3 环保压力

在我国铁合金冶炼装备及工艺技术水平不断提高的背景下，企业对硅铁及锰铁等多种典型品种的冶炼电耗程度正在持续降低，且矿热炉余能余热循环利用普及率也在持续增加，已成功取得良好的节能降本效果。但当前我国仅有部分企业成功实现原料干燥、预热、球团预还原处理等精料入炉，而多数企业未能实现对精炼铬铁及精炼锰铁全热装热兑工艺及转炉冶炼工艺进行全面普及，且未对工艺节能方面进行深入挖掘。

2 铁合金行业固废利用现状

2.1 锰系铁合金

针对锰铁渣而言，其是一种由钙、硅、铝氧化物等多种化学成分组成的冶金渣。其具有较高的活性，且矿物组成与矿渣具有一定的相似性。锰铁渣的处理方式可根据不同性质划分为两种类型，具体内容如下：①在完成锰铁渣的硅及锰组元回收作业后，工作人员可根据实际需求，将尾渣应用在空心砌块及水泥等材料的生产作业中或将其应用到陶瓷、玻璃及化工等制品的生产作业中，进而实现对废物进行循环利用；②可选择将锰铁渣作为含锰原料进行使用，并将其应用到铁合金与炼钢的生产作业中[2]。通过实际调查可以发现，我国对锰渣的显热高效利用已成功取得良好应用效果，例如在四川峨眉，某企业即对相应的液态富渣显热进行利用，以此实现在线熔兑锰矿，并将其应用在锰硅合金的生产作业中。

2.2 硅系铁合金

通过对硅铁渣与硅铬合金渣进行深入分析，可发现其金属与碳化硅的占比率约为30%，能够根据生产企业实际需求应用在锰硅合金与高碳铬铁的冶炼作业中，进而提高冶炼电耗与焦炭消耗程度的控制水平，并为元素回收率提供保障。从整体的角度出发，可发现在锰硅合金冶炼作业中，每对1 吨硅铁渣进行利用，即可实现降低500kWh 的电能消耗，且锰回收率将显著提高，提高程度处在10%左右。硅铁渣能够对部分硅铁进行有效替代，且能够被应用在铸铁生产与钢液预脱氧等领域中。此外，企业可根据自身需求对硅铁渣采取加工措施，促使其转变为粉状物，并将该粉状物作为合成材料，以供后续使用。

2.3 铬系铁合金

针对除尘灰与铬铁渣等重金属废物而言，其具有较强的危险性，若企业未结合规范要求对其进行科学处理，不仅将导致资源浪费现象发生，而且还将对生态环境产生严重影响，致使环境发展水平明显降低。通过调查可以发现，当前在含铬固体废弃物处理作业中，应用率相对较高的方法主要包括以下几种：①无害化处理。该种方法可根据不同性质划分为两种类型，分别是湿法还原与火法还原，其能够促使上述废物实现无害化；②固化稳定化处理。该种处理方法的处理途径包括两种。其一，对废物中的有害成分采取相应措施，提高其稳定性，并确保有害成分能够持续处在固体物质的晶格内部。其二，对物理掺杂的方法进行利用，促使有害物质进入到相应的基体内部，并提高其稳定性，降低浸出的概率。当前应用率相对较高的固化剂主要有石灰、水泥及玻璃等；③资源化利用[3]。该种处理方法能够在建材制作及水泥生产作业中，对含铬固体废弃物进行利用，并对金属组元进行回收。

在国内外铬铁渣处理中，应用率相对较高的技术手段主要包括三种类型，具体内容如下：①由于冶炼渣中的基质相与金属相在粒度及密度等方面具有较大差别，故而可选择对重选选矿方法进行利用，以此达到回收金属或铬精矿的目的；②考虑到铬铁合金与残余铬矿在磁性方面存在差别，故而可选择对磁选选矿法进行利用，以此对金属或铬精矿进行回收；③对循环回收法进行利用，以此将铬铁渣作为工艺原料，并应用在耐火材料、微晶玻璃及冶金辅料等生产作业中。此外，对铬铁合金细烟尘进行处理时，不宜采取直接回收法，工作人员可选择对湿法冶金工艺进行利用，以此回收锌或通过固化稳定工艺对黏土砖与水泥进行生产。

2.4 镍系铁合金

我国对镍铁进行生产时，多会将红土镍矿作为原材料。针对吨镍铁而言，其产生的渣量相对较大，而镍铁渣属于一般固体废物，能够在一定程度上对生态环境产生影响。目前工作人员对镍铁渣进行处理时，不仅将提取其铁、铜、贵金属等多类组元，而且还将根据实际需求将镍铁渣应用在建材生产、工程回填及无机纤维等领域中，进而实现对镍铁渣进行循环利用。镍铁渣的具体利用方向如下：①作为工程回填及筑路等方面的材料进行使用。从现实角度出发，可发现镍铁渣的抗压强度相对较高，具有良好的抗化学侵蚀性能，且比重相对较大。在对镍铁渣采取选铁及破碎等措施的情况下，生产人员将获取不同粒度的镍铁渣颗粒。其中，粒度相对较大的镍铁渣能够作为路基材料与回填材料进行使用，并被应用在工程建设中，而粒度相对较小的镍铁渣能够与胶凝剂进行混匀，并应用在压块制砖中；②作为水泥或混凝土掺合料进行使用。由于镍铁渣具有良好的水硬性，故而通过对其进行研磨后，镍铁渣可作为混凝土或水泥掺合料进行使用；③无机纤维制备。通过高温熔融的镍铁渣，可被应用在超细无机纤维或超细纤维纸浆的生产作业中[4]。当前，该种利用形式在镍铁渣整体应用中具有较高的占比率；④微晶玻璃制备。针对微晶玻璃而言，其属于多晶固体材料，含有大量的玻璃相与微晶相，性能呈现多样化，且已被广泛应用在多个领域。在利用镍铁渣的过程中，可选择通过该种废弃物制备微晶玻璃，以此实现对熔渣余热资源进行科学利用，全面提高能源节省效果。

3 铁合金行业未来发展方向

为促进铁合金行业固废资源化利用技术发展，有效缓解该行业具有的环保压力，本文特此针对铁合金行业未来发展提出以下几条建议。

3.1 改善存量产能

通过对我国相关法规政策进行深入分析，充分借鉴钢铁行业相关经验，可发现我国铁合金行业在未来发展中必将朝工艺装备智能化及产品结构精品化等方向发展。因此我国必须积极对存量产能进行优化，创设国际化铁合金集团。在未来发展中，应适当参考以下措施：①应鼓励企业对内挖潜。首先，应不断对营销模式采取优化措施，全面提高服务增值及快速响应效果，满足客户具有的各项需求。其次，应对有害物质元素及不同气体含量进行深入分析，并对其采取有效的控制措施，确保其符合相关标准。应对不同产品的高附加值品种比例给予重视，并尽可能提高其实际数值。最后，应加强对低压补偿、炉渣贫化、精料入炉及智能化装备等多项技术手段的宣传推广力度，进而为铁合金行业实现智能化发展奠定基础；②促进铁合金产业联合重组。应鼓励各方面符合要求的铁合金企业在市场资源及资产等方面的基础上，实施跨行业与跨地区的兼并重组，进而为铁合金产业的大型化与集中化发展提供保障。应要求铁合金企业与上下游产业进行充分交流，以此掌握国际市场话语权，提高行业的盈利能力。此外，铁合金企业应与市政部门建立良好的合作关系，主动承担相应的社会责任，以此推动产城融合发展。

3.2 突出强调战略引领

战略引领是铁合金行业实现可持续发展的重要基础，因此在未来发展中，应将铁合金重点区域与典型企业作为重要切入点，并从企业与政府的角度出发，全面推动铁合金固废利用规划工作，以此促进固废资源化利用技术发展[5]。该点主要包括以下几项内容：①地方政府应对固废专项规划工作给予重视，并全面推动该项工作。在未来发展中，应对铁合金产业或区域固废利用进行专项规划，全面提高指导与约束功能，构建具备科学性的政策协调机制，充分体现规划具备的战略导向功能，进而为重大工程项目的布置、公共资源的配置、社会资本投向的引导等方面奠定基础；②固废专项诊断。铁合金企业应积极开展固废专项诊断工作，严格依照规范要求，对一般工业固废与具备危险性的废弃物进行梳理，明确导致其形成的原因及当前的治理状况，并不断对相应的固废源头减量化措施进行研究，提高对固废形成过程的控制水平，实现末端资源化与无害化处理。

3.3 重视技术支撑

从现实角度出发，可发现我国铁合金行业固废资源的主要利用方向是建材行业，其固废产品附加值相对较低，且在技术水平方面无法满足实际需求。因此必须正确认识到固废利用技术的重要性，并将行业技术手段的差异化与规模化作为重要发展方向。该点主要包括以下几项内容：①在未来发展中，应提高铁合金热态循环利用的优先等级，深入挖掘液态熔渣显热的核心价值，以此进行高温改性，进而实现对新型材料进行生产，全面提高附加值[6]。应对固化铁合金渣中存在的有害成分进行综合考量，确保其不会渗漏到外部环境中，以此防止对生态环境产生不良影响。例如可选择对熔融态矿热炉生产矿渣棉技术进行利用，进而为生态环境提供保障；②应全面加强对大利用量及高附加值铁合金固废利用技术的研究力度，科学建立相应的标准化体系，以此为铁合金的固废利用率及附加值提供保障，促使铁合金固废朝产业化及特色化的方向发展。

4 结束语

综上所述，为减少铁合金行业对生态环境产生的不良影响，促使其实现可持续发展，科学利用固废资源，满足其他领域具有的发展需求，必须对固废资源化利用技术形成正确认知，并对该项技术进行深入研究，不断对其进行优化，促使该项技术实现规模化与高值化，提高其生态环保效果，进而实现对固废资源进行循环利用。基于此，铁合金行业将实现健康发展。