从2012年下半年开始,现代钢铁公司将“资源循环炼铁技术”作为重点研究课题,通过利用其他行业的废弃物和副产物,真正推动环保高效冶炼技术的开发。该公司将发电站和工厂产生的煤渣和粉尘经处理后制成粘合材料,将废弃资源经混合后发挥最佳效果,将炼钢和轧钢工艺中产生的污泥、铁合金粉尘等替代铁矿石,石灰污泥、贝壳类替代石灰石,采用牛粪一类生物质替代煤粉,致力于“新型炉料”的开发。采用这些技术不仅提高了原燃料质量,还减少废弃物排放。现代钢铁公司希望通过废弃物资源化技术的研究,积极构筑钢铁厂与地方社会“和谐共赢”的运营模式。
牛粪在制造焦炭时可以作为替代煤粉的生物质。韩国每年可产生超过2300万吨牛粪,牛粪的水分占到85%,完全干燥后年产生量接近350万吨,但仅有极少一部分作为堆肥原料,大部分必须投入相当的成本进行净化处理。
生物质的挥发分高,热值约为普通煤粉的50%,但挥发分比碳更早发生热分解,而且含有大量的氧,有助于促进煤粉燃烧,因此可作为添加剂使用。表1显示了牛粪、粗糠、稻草及棕榈壳(PKS)等主要生物质以及高炉常用煤粉的工业分析、元素分析及热值。
技术概况。牛粪原料
采取低温干馏,在500℃下干馏8h后生成牛粪炭。牛粪炭经由破碎机破碎后,粒度在50mm以下,与煤粉混合物和铁矿石按照7:3配比进行定量称取,装于配料槽中。为了调节原燃料水分含量,通过预加热工序后,在混合器中进行搅拌混合,用于生产一定尺寸的型煤,型煤干燥24h后,装入竖炉进行干馏,生成型焦。在1100℃条件下,型煤的中心部位温度可达950℃。干馏过程中产生的煤气进行循环再利用,可作为竖炉的补充热源,生成的型焦可部分替代普通焦炭装入高炉炼铁。
应用前景。在生产焦炭时,可将牛粪替代部分煤粉,如果采用适当的配比,可以制备兼具高强度和高活性的型焦产品,还可以向高炉连续投料。2014年底现代钢铁将75吨牛粪分别投放至唐津厂1、2号高炉,作为替代化石燃料的新型炉料,其环保性和操作性均得到证实。如果使用1吨牛粪炭,6.5吨牛粪将变为资源,可减排1.5吨温室气体,除了减少环境污染,还可替代进口原燃料,降低成本。目前,该公司已经完成了用牛粪代替煤炭的可行性研究,先后申请了《活性炭及其制造方法》《利用含铁副产物及生物质制造型煤》《利用生物质制造烧结矿》《利用牛粪和煤粉炼铁》《用于增加COG产量的焦炭及其制造方法》《制造高活性焦炭》《利用生物质生产发热煤气和发电》等7项专利,目前正在开发相应的环保炼铁技术。为了在2016年下半年大规模推广,现代钢铁还将在唐津厂内建立专用储存仓。牛粪环保炼铁技术预计在年内将真正实现商业化应用,今后还有望推广到炼铁的全工序之中。