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“三炉联动”工艺与循环经济
	——锰系铁合金企业发展循环经济的实践

2010-10-26

　　近年来，我国铁合金产业快速发展。尤其是硅石、石灰石等矿产资源富集的西北地区和水电、锰矿资源丰富的西南地区，铁合金产业发展迅猛，由此也造成了一些环境问题。因为铁合金在冶炼过程中会产生大量的烟尘、废水和固体废物等，这些“三废”如果不得到及时有效处理，就会严重污染环境。目前，在国家宏观调控政策指导下，许多铁合金企业为达到行业准入条件要求，加大了技术改造和环保设施的投入力度，在节能减排方面取得了一定的成果和经验。但与铁合金工业比较发达的国家相比，国内企业整体水平还存在较大差距。

　　社会经济的发展尤其是低碳经济理念的推行，对铁合金行业节能降耗与环境保护提出了更高的要求，环境问题已成为影响铁合金工业发展的重要问题。因此，发展循环经济是铁合金工业可持续发展的唯一出路。近年来，一批铁合金企业在探索循环经济发展之路过程中，逐步形成了适应企业自身要求的发展模式，为其他企业提供了借鉴。

　　“三炉联动”生产工艺

　　锰系铁合金企业“三炉联动”生产工艺是指锰矿电炉、摇炉、精炼电炉之间的联动生产，其核心是采用摇炉加矿预炼工艺。

　　该工艺的具体做法是，将精炼电炉使用的锰矿石和石灰中的一部分加入到摇炉内，增加摇炉脱硅任务，减轻精炼电炉脱硅负担。该工艺是以锰矿石中的氧化物与液态锰硅合金中的硅反应，而不是完全依靠中锰渣，因此克服了原工艺预炼时锰硅合金电炉出炉与精炼电炉出渣必须同步的缺点，实现了“三炉联动”流水作业的良性循环。

　　以某企业生产过程为例，采用摇炉加矿预炼工艺的“三炉联动”流水作业，联动率达到97%以上，中低碳锰铁冶炼电耗大幅降低，锰综合回收率明显提高，在实现节能减排的同时，炉渣、粉尘都得到了回收利用。铁合金工序最终只有锰硅合金电炉排出水淬渣，这一炉渣又可作为复混肥生产原料。

　　目前采用该工艺的企业，经营项目涉及锰硅合金、中低碳锰铁、免烧砖、复混肥等多种产品，形成了循环经济产业链。

　　“三炉联动”的循环经济措施

　　宏观上发展循环经济，应该从大区域、大循环考虑。企业内部的循环经济模式，一般为通过组织厂内各工艺之间的物料循环，延长生产链条，减少生产过程中物料和能源的使用量，尽量减少废弃物和有毒物质的排放，最大限度地利用可再生资源，提高产品的耐用性等。在“三炉联动”生产工艺过程中，具体的循环经济措施体现在以下几个环节：

　　中低碳锰铁是锰硅合金高附加值产品，延长了产业链，锰硅合金炉作为“三炉联动”的组成部分，避免了热量浪费；摇炉渣含有较高的SiO2、CaO、MnO等有用成分，这些炉渣从摇炉中排出后，可作为炉料返回锰硅合金电炉，实现炉渣的回收利用，减少锰硅合金生产原料的消耗；锰硅合金炉产生的水淬渣可运往氮钾硅镁复合肥料生产线作为原料使用，实现炉渣回收利用，避免废渣处理造成的二次环境污染，同时延长产业链，创造经济效益；锰硅合金生产采用全密闭式还原电炉，回收的煤气可用于干燥或预热和预还原矿石，降低冶炼电耗，并实现二次能源的综合利用，同时减少污染物的排放；各生产工序产生的废水经循环沉淀池沉淀处理后，可在生产线循环使用，生活污水经地埋式一体化污水处理装置处理后，可用于厂区绿化，不仅减少了水环境污染，而且节约了新水，使水资源得到最大限度的重复利用。

　　“三炉联动”的经济效益评估

　　目前，锰硅合金企业产生的废渣基本上均被送往水泥厂作为辅料利用，其中的锰、镁等有价元素未能得到有效利用。而如果在精炼电炉炼成中碳锰铁后，将含锰约20%的中锰渣倒入摇炉，作为原料使用，再将摇炉生产中产生的摇炉渣作为炉料返回锰硅合金电炉，实现炉渣回收利用，锰硅合金电炉排出的水淬渣可作为原料生产氮钾硅镁复混肥，企业的废渣便可全部变废为宝，避免废渣处理造成的二次污染，为企业创造更大的经济效益。采用“三炉联动”、废渣生产复混肥综合利用带来的直接经济效益主要表现在以下方面：

　　在全密闭型锰硅电炉生产过程中，每生产1吨锰硅合金可产生煤气1000标准立方米，平均热值5000千焦/标准立方米，约相当于170.6公斤标煤。以某企业采用25MVA密闭型锰硅电炉为例，年生产40000吨锰硅合金，可回收煤气4000万立方米。煤气化学热5000兆焦/吨，加上400℃的物理热，全年回收煤气热量224.83×106兆焦，折合标准煤7671.5吨，产生经济效益614万元。

　　摇炉渣用于生产锰硅合金，可节约锰矿石750吨/年（2900元/吨）、白云石15000吨/年（50元/吨）、硅石11250吨/年（70元/吨），合计产生经济效益371万元。

　　水淬渣产生量为87740吨/年，每年可生产151276吨复混肥，每吨产品利润约70元。利用水淬渣直接产生经济效益614万元。

　　生产工艺中冷却水系统水循环利用减少了新水消耗量，水循环利用率为96%，节约水量19742立方米/天，不仅节约了宝贵的水资源，而且较购买新水每吨节约0.5元，每年合计产生经济效益326万元。通过上述分析，该企业通过“三炉联动”生产工艺每年合计产生经济效益1925万元。

　　当前，国家鼓励发展循环经济、低碳经济，实现节能减排，对于铁合金生产而言，实现低热值煤气、炉渣的综合利用是实现铁合金生产资源优化的最佳方式。建立循环经济发展模式，在目前资源短缺。环境污染比较严重的形势下具有重要的现实和长远意义。铁合金作为高耗能、高污染行业，必须从战略高度充分认识加快发展循环经济的重要意义，从产业规划、生产布局等方面考虑，建立铁合金行业循环经济产业链条，彻底解决经济发展与资源环境之间的矛盾，把提高资源综合利用率、降低资源和能源消耗作为增强竞争力的重要手段，充分挖掘资源、能源、物料再利用方面的潜力，建设循环经济型铁合金企业。

作者：王长征 郭小芳 来源：《中国冶金报》2010年10月21日

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关键词：三炉联动 循环经济 行业准入条件 经济发展模式 资源综合利用 工艺 循环经济 三炉联动