转底炉工艺处置冶金尘泥环境影响评价技术要点探讨

宋雪

（中冶南方工程技术有限公司 湖北武汉 430223）

0 引言

国家发改委等10 部门联合发布的《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》 中指出在钢铁冶金行业推广“固废不出厂”，加强全量化利用，而合理处置充分利用冶金尘泥是实现“固废不出厂”的重要环节。转底炉工艺处置冶金尘泥在国内已有多家钢企予以应用，未来各大长流程钢铁企业采用转底炉处置厂内冶金尘泥是必然之举［1］。转底炉工艺处置冶金尘泥属于固废综合利用的环保类项目，但其运行过程中可能存在的环境污染问题不可轻视。在开展环境影响评价工作时应对照各类环保相关政策分析，深入了解其工艺路线，分析各环节产污情况，并针对性地提出切实可行的污染治理措施和风险防范措施。

1 转底炉工艺路线及产污节点

1.1 冶金固废处置现状

钢铁行业生产运行过程中会产生大量固体废物—冶金尘泥，其产生量约为粗钢产量的8%～12%。冶金尘泥种类多、产量大，如处理不当会造成严重的环境污染，且含有丰富的碳、铁、锌、铅等有价元素，若不进行回收利用则会造成资源浪费［2］。

不同工序产生的冶金尘泥的物化特征存在较大的差异，需要根据其特性分类处置。传统做法主要是采用直接返回烧结、炼钢等厂内工序回用的方式，这会导致锌、铅等有害元素在系统内循环富集，对高炉系统冶炼和炉况带来不利影响，同时出现影响烧结稳定性的问题。为解决这一难题，钢铁企业实践各类处置冶金尘泥的方法，其中应用最广泛的方法为转底炉工艺，具有工艺成熟、原料适应性强、操作灵活等优势，可实现冶金尘泥的循环利用。

1.2 转底炉工艺路线简述

转底炉工艺是一种典型的基于含碳球团直接还原技术，通常以炼铁、炼钢等环节产生的各类尘泥为原料，其中部分原材料根据物化性质需进行预处理，如消解、污泥干燥等，以保障后续工序的稳定。经预处理的原料以及黏结剂、还原剂等辅料储存在密闭配料仓内，经定量给料机按一定比例进行配料后，送强力混合机进行混合。混匀后的物料进入成球缓冲仓，再经仓下定量给料机送至压球机压制成球，成型的球团经皮带机输送，进入生球烘干室，依次经过摆式布料器、生球筛，进入生球干燥机，干燥至含水率＜1%。烘干后的干球经过振动布料器的筛分后，均匀布置到转底炉炉床上。生球筛分及生球烘干机产生的返料输送进入返料仓，经仓下定量给料装置进入强力混合机，混匀后重新进入成球干燥系统。

转底炉炉床的生球利用炉内的高温及球团中的碳发生还原反应，铁氧化物大部分还原为单质铁，锌氧化物还原为单质锌，锌挥发进入烟气中并被再次氧化成氧化锌粉末，高温烟气依次经过沉降室、余热锅炉、收粉除尘器，余热锅炉对烟气进行余热回收，产生的蒸汽并入全厂蒸汽管网或就近发电，随后烟气进入收粉除尘器，氧化锌粉尘在烟气处理系统中进行回收作为产品外售。还原的金属化球团从转底炉排出，进入冷却机冷却至200 ℃，再经振动筛筛分为成品球（粒径≥5 mm）和成品筛下粉（粒径＜5 mm），供给厂内烧结、炼铁或炼钢工序［3-4］。

1.3 主要产污节点分析

1.3.1 废气

废气主要为配料粉尘、混合粉尘、制球筛分粉尘、烘干废气、转底炉焙烧烟气、成品筛分粉尘等。烘干废气主要污染物为颗粒物、二氧化硫、氮氧化物，转底炉焙烧烟气主要污染物为颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、重金属污染物，其他污染源污染因子为颗粒物。主要治理措施包括粉状原辅料密闭储存、输送，物料输送落料点、工艺过程产尘点均设置集气罩和除尘设施。

1.3.2 废水

废水主要为转底炉、余热锅炉、除尘风机等各工序设备冷却产生的净环水系统排污水和初期雨水。净环水系统用水仅水温升高，水质未受污染，经冷却降温后循环使用，少量排污水根据工艺需求回用或排入全厂生产废水管网进一步处理后回用于生产。初期雨水为降雨后初期产生的有一定污染的雨水径流，对工艺占地范围内前15 min 产生的降水进行收集后回用于工序或进入全厂生产废水管网进一步处理后回用于生产。

1.3.3 噪声

噪声主要为给料机、压球机、振动筛、混合机、干燥机、转底炉机械、冷却机、空压机、各种风机、水泵以及余热锅炉汽包排汽等设备运行时产生的噪声，源强约90～100 dB（A）。主要防治措施包括选用低噪声设备、合理布局，并根据噪声强度和噪声源的不同性质与特点，分别采取隔声、减振、消声等措施。

1.3.4 固体废物

固体废物主要为筛下料、各工序废气治理收集的除尘灰、转底炉废耐火材料以及设备运行废机油等。筛下料和除尘灰收集后采用封闭或密闭方式输送至配料仓，返回转底炉生产线循环利用；废耐火材料返回厂家回收利用；废机油属于危险废物，委托有资质的单位进行处置。

转底炉处置冶金尘泥的工艺路线及产污节点如图1 所示。

图1 转底炉处置冶金尘泥主要工艺路线及产污节点图

2 环境污染特征

2.1 工艺废气污染源繁杂

转底炉使用的原辅料多为粉状物料，运输、转运等过程易形成无组织粉尘排放，几乎所有生产环节设备运转过程都伴有烟粉尘，其废气污染源涵盖整个工艺过程，有效收集各类废气并优化各产尘点废气治理措施尤为关键。此外，转底炉焙烧烟气中污染因子较多，其中重金属污染物排放种类与处置的冶金尘泥成分息息相关，其中可能存在重点防控的重金属污染物铅、铬、镉、砷等，因此需对转底炉焙烧烟气的废气治理措施提出更高的要求。

2.2 土壤、地下水污染路径多

整个工艺过程可能对土壤、地下水造成污染的途径较多，防控难度较大，主要有各类冶金尘泥、废机油贮存场所不规范，防风、防水、防雨及防渗措施不到位造成垂直下渗污染土壤、地下水；转底炉焙烧向大气排放的重金属污染物受重力沉降、雨水淋洗等作用污染土壤、地下水；场区初期雨水可能造成地面漫流而下渗污染土壤、地下水等。土壤、地下水若被污染是相当难修复的，这就需要从源头加以控制，强化相应的污染防控措施。

2.3 原料属于环境风险物质

转底炉处置的冶金尘泥主要为含锌量较高的尘泥，如高炉瓦斯灰、高炉布袋灰、转炉除尘灰、电炉除尘灰、炼钢除尘灰、水处理污泥等，其中电炉除尘灰、含油污泥已被列入《国家危险废物名录》（2021 年版），高炉瓦斯灰在部分省份按危险废物进行管理。转底炉工序使用的原料含铅、锌等重金属，属于毒性物质，这些物质尤其是危险废物存在一定的环境风险。若在其运输、贮存、利用过程中发生泄漏，会对周边环境造成污染风险，需要引起重视。

3 环境影响评价技术要点

3.1 产业政策及规划符合性

环境影响评价过程中应对照国家及地方生态环境保护相关法律法规、相关产业政策以及行业发展规划，重点分析与固体废物污染防治相关法律、法规、政策、规划的相符性和重点污染物总量控制的政策要求。项目选址需重点对照 “三线一单”生态环境分区管控和区域相关规划及规划环评的要求，在长江经济带区域内及沿黄重点地区的项目还应分析与该区域相关环保政策的符合性。

3.2 大气环境影响及其防治措施

转底炉工艺过程中物料储存、配料、混合、制球筛分、烘干、转底炉焙烧、成品筛分等环节均有废气产生，针对不同环节产生的有组织或无组织废气应提出有效的废气收集、控制与治理措施，同时按照污染源源强核算技术指南确定各类污染物排放情况，分析论证废气中各污染物达标排放可行性，预测分析其大气环境影响程度。

需特别注意的是，转底炉处置钢铁企业冶金尘泥废气治理措施应符合 《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》（环大气 〔2019〕35 号）、《工业炉窑大气污染综合治理方案》（环大气〔2019〕56 号）中的相关要求，包括原料除尘灰等粉状物料采用料仓、储罐等方式密闭储存，采用管状带式输送机、气力输送设备、罐车等方式密闭输送，配料、混合、筛分等设备设置密闭罩并配套除尘设施。为减少转底炉焙烧烟气中重金属的排放，除尘设施应选用高效除尘技术，除尘效率至少达到99.5%以上，协同去除附着在颗粒物上的重金属污染物。同时，转底炉、热风炉应燃用净化后的煤气等清洁能源并配套低氮燃烧技术，根据原辅料、燃料含硫量进行硫平衡分析，必要时采取脱硫技术，确保颗粒物、二氧化硫、氮氧化物及重金属污染物达标排放。

3.3 土壤、地下水污染防控

环境影响评价过程应全面分析各生产单元的布置，各单元污染物特征，可能泄漏污染土壤、地下水的位置，以此为基础提出土壤、地下水污染防治措施。工艺使用的原辅料冶金尘泥属于钢铁企业生产过程中产生的固体废物，包括一般工业固废和危险废物，冶金尘泥贮存应遵循《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》（GB 18599—2020）、《危险废物贮存污染控制标准》（GB 18597—2023）。遵循源头控制优先的原则，冶金尘泥尽可能实现不落地输送、贮存，强化清洁生产、优化废气治理措施以减少废气排放，初期雨水应集中收集处置。此外，根据《环境影响评价技术导则 地下水环境》（HJ 610—2016）要求，依据建设项目场地天然包气带防污性能、污染控制难易程度和污染物特性确定场地分区防控措施，并参照《工业企业土壤和地下水自行监测技术指南（试行）》（HJ 1209—2021）提出自行监测计划。

3.4 环境风险

除关注常见风险物质煤气、油类物质外，由于转底炉工艺原料的特殊性，环境影响评价过程应对冶金尘泥的运输、贮存、处置利用可能产生的环境风险进行识别。分别针对运输过程的泄漏风险事故、贮存利用过程的泄漏和粉尘爆炸事故风险以及废气治理措施事故排放风险提出风险管理和防范措施，并要求制定涵盖此类事故的突发环境事故应急预案，配备冶金尘泥泄露时收集废物的应急设施，控制物料不扩散至外环境，将事故影响减少到最低。

4 结语

采用转底炉工艺处置冶金尘泥可实现冶金尘泥的循环利用，有利于钢铁企业实现固废不出厂，对钢铁企业发展循环经济、实现可持续发展具有积极意义。而转底炉工艺处置冶金尘泥过程中所带来的环境影响亦需要引起关注，在环境影响评价中应重点分析与固体废物污染防治相关法律、法规、政策、规划的相符性和重点污染物总量控制的政策要求，重点关注大气环境影响及其防治措施、土壤和地下水污染防控措施以及可能存在的环境风险，充分分析论证转底炉工艺处置冶金尘泥的环境可行性。