劉景龍 張后虎 陳祥 嚴小飛

(生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學研究所 南京 210010)

0 引言

目前我國常用的危險廢物處置方法主要分為化學處理、物理處理及生物處理[1]。為進一步加強危險廢物處置能力，國家支持研發(fā)工業(yè)窯爐協(xié)同處置危險廢物技術(shù)[2]。鋼鐵冶煉窯爐的爐內(nèi)高溫環(huán)境滿足危險廢物焚燒的要求，將其用于危險廢物協(xié)同處置，不僅能作為我國危險廢物處置能力的有益補充，而且能實現(xiàn)危險廢物可利用成分的資源化[3]。發(fā)達國家利用鋼鐵窯爐協(xié)同處置危險廢物已有多年歷史[4]，能為我國開展鋼鐵窯爐協(xié)同處置危險廢物提供豐富經(jīng)驗。

1 鋼鐵窯爐協(xié)同處置危險廢物現(xiàn)狀

20世紀70年代，發(fā)達國家已經(jīng)開始了工業(yè)窯爐協(xié)同處置廢棄物的研究。德國出臺了《廢物處理法》和《循環(huán)經(jīng)濟法》，成立了廢物回收利用公司進行廢物合理利用。在危險廢物協(xié)同處置方面，1995年德國Bremen鋼鐵公司在2號高爐上進行了最早的塑料噴吹試驗，建立了一套7萬t的噴吹設備；隨后克虜伯赫施鋼公司也建立高爐塑料噴吹設備，處置量為9萬t/a。美國鋼鐵行業(yè)在協(xié)同處置危險廢物項目中，將“燒結(jié)-高爐”工藝、轉(zhuǎn)底爐工藝、回轉(zhuǎn)窯工藝用以協(xié)同處置塵泥類危險廢物取得了很好的效果，其中具有代表性的RedSmelt工藝已運行了25年[5]。

我國在鋼鐵窯爐協(xié)同處置危險廢物方面起步較晚，但發(fā)展迅速。萊蕪鋼鐵集團有限公司將煉鋼除塵灰配入燒結(jié)豎爐，可消納煉鋼除塵灰3 000～4 000 t/月[6]；鋼鐵研究總院與中國寶武武鋼集團有限公司合作研發(fā)并完成利用鋼廠粉塵生產(chǎn)鋅粉和海綿鐵的回轉(zhuǎn)窯[7]，可處理含鉛鋅粉塵達5萬t/a；中國寶武鋼鐵集團有限公司完成了高爐噴吹廢塑料的工業(yè)試驗，并成功利用轉(zhuǎn)爐處理廢油漆桶生產(chǎn)鐵水，實現(xiàn)了廢油漆桶的資源化利用[8]。常見的鋼鐵窯爐協(xié)同處置危險廢物工藝如表1所示。

表1 常見的鋼鐵窯爐協(xié)同處置危險廢物工藝

續(xù)表1

2 鋼鐵窯爐協(xié)同處置危險廢物的優(yōu)勢及適用范圍

2.1 鋼鐵窯爐協(xié)同處置危險廢物的優(yōu)勢

危險廢物處置的方式為減量化、穩(wěn)定化、資源化和安全填埋，具體工藝主要分為焚燒處置、固化/穩(wěn)定化、綜合利用和安全填埋，以及近年興起的水泥窯協(xié)同處置、等離子汽化熔融等[22-23]，主要處置工藝對比如表2所示。

表2 危險廢物處置主要工藝[24-27]對比

可以看出，固化/穩(wěn)定化處置后的危險廢物體積與質(zhì)量會增加，從而帶來后續(xù)處置壓力；綜合利用所能處置的危險廢物類別有限；安全填埋受限于場地要求；等離子汽化熔融技術(shù)目前尚未進行大規(guī)模工業(yè)運用。因此，在危險廢物處置技術(shù)中，危險廢物焚燒具有處理量大、周期短、占地面積小等優(yōu)點，在焚燒過程中能充分利用危險廢物提供的熱值，成為實現(xiàn)危險廢物無害化、減量化處理周期最短的方法，在很多發(fā)達國家危險廢物處置過程中得以運用，也成為國內(nèi)外危險廢物處置的重要方向[28]。水泥窯因其焚燒溫度高、停留時間長、燃燒穩(wěn)定、堿性氛圍、高效固定重金屬等特性，成為危險廢物協(xié)同處置技術(shù)的熱門方向[29]。

然而，焚燒處置對熱值有一定要求，運行和后期維護成本較高，焚燒尾氣中含有顆粒物、SO2、NOx、重金屬、二噁英等多種污染物，需配套相應的環(huán)保設備，以避免對環(huán)境產(chǎn)生二次污染[30]；另一方面，水泥窯協(xié)同處置危險廢物種類受限于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行及水泥產(chǎn)品的質(zhì)量保證，對進入水泥窯協(xié)同處置的危險廢物有一定限制[31]。

與焚燒爐焚燒危險廢物、水泥窯協(xié)同處置危險廢物相比，鋼鐵窯爐協(xié)同處置危險廢物在處理成本、可處理危險廢物類別及危險廢物資源化利用等方面均具有一定優(yōu)勢。這是由于鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)流程長、工序多，其中焦化、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼等窯爐具備高溫(1 200 ℃以上)、還原氧化氛圍及堿性反應環(huán)境，滿足危險廢物處置的要求，能適應多種危險廢物的協(xié)同處置[32]。在生態(tài)環(huán)境部、發(fā)改委等5個部門發(fā)布的《關(guān)于推進實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》指導下，鋼鐵窯爐配有完善的污染處理系統(tǒng)，能對產(chǎn)生的煙氣中污染物進行處理。同時，鋼鐵冶煉無需精確控制排渣質(zhì)量，造渣制度較為寬松，排渣能包裹固化未進入生產(chǎn)環(huán)節(jié)的危險廢物殘渣，協(xié)同處置后的殘渣與鋼渣一同用于水泥建材或金屬制品加工，從而實現(xiàn)危險廢物資源化利用。

2.2 適合鋼鐵窯爐協(xié)同處置的危險廢物類別

根據(jù)鋼鐵窯爐工藝特點及危險廢物特性，禁止進行鋼鐵窯爐協(xié)同處置的危險廢物種類主要有：①具有放射性、爆炸性、反應性的危險廢物；②影響產(chǎn)品質(zhì)量的危險廢物；③對窯爐具有強腐蝕性的危險廢物；④焚燒產(chǎn)生的污染物利用現(xiàn)有環(huán)保設備無法達標排放的危險廢物。適宜鋼鐵窯爐協(xié)同處置危險廢物的類別如表3所示。

表3 適合鋼鐵窯爐協(xié)同處置危險廢物類別[3]

續(xù)表3

3 鋼鐵窯爐協(xié)同處置危險廢物的受限因素

目前鋼鐵窯爐協(xié)同處置危險廢物尚未在行業(yè)中形成規(guī)模化運用，多數(shù)處于試驗研究階段，只有少數(shù)鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)了部分危險廢物的協(xié)同處置，如寶鋼股份作為上海市廢油漆桶處置試點[33]，寧波鋼鐵取得了危險廢物經(jīng)營許可證可用高爐處置表面處理廢物[34]。

影響鋼鐵窯爐協(xié)同處置危險廢物推行的主要因素有：①現(xiàn)有標準體系不完善，相應標準尚未頒布；②鋼鐵冶煉自身形成的次生危險廢物協(xié)同處置未納入環(huán)境影響評價，若通過鋼鐵窯爐協(xié)同處置則屬于非法處置，導致鋼鐵企業(yè)不敢自行處置；③接收外來企業(yè)的危險廢物協(xié)同處置需辦理危險廢物協(xié)同處置經(jīng)營許可證等相關(guān)手續(xù)；④尚未開展工業(yè)試驗，未形成與鋼鐵冶煉生產(chǎn)工藝相適應的危險廢物協(xié)同處置配伍；⑤鋼鐵冶煉企業(yè)的危險廢物貯存場所、配套環(huán)保設施及危險廢物管理水平參差不齊。

4 結(jié)語

利用工業(yè)窯爐協(xié)同處置危險廢物是實現(xiàn)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的手段之一，鋼鐵窯爐以其特有的高溫條件、環(huán)保配套設施、寬松的排渣環(huán)境等優(yōu)勢，可作為危險廢物協(xié)同處置的重要方式。目前我國鋼鐵窯爐協(xié)同處置危險廢物尚處于起步階段，需多方協(xié)作共同推動其有效實施。建議相關(guān)部門盡快出臺鋼鐵窯爐協(xié)同處置危險廢物的相關(guān)法律、法規(guī)、標準及規(guī)范并嚴格執(zhí)法，保障良性的發(fā)展方向和空間；鋼鐵冶煉企業(yè)應嚴格按照相關(guān)要求，合法合規(guī)開展危險廢物協(xié)同處置工作；科研單位應根據(jù)我國鋼鐵冶煉行業(yè)的現(xiàn)狀及危險廢物的特性，加快研發(fā)協(xié)同處置新技術(shù)。