我国是钢铁生产大国，但是钢铁生产的废弃物长期处于低水平利用状况，在一定程度上阻碍了我国钢铁工业的可持续发展，与国家加强环境保护和资源循环利用等可持续发展战略不相符合。加快推进钢铁行业废物循环利用技术与示范具有现实的紧迫性，亟待开发提高废渣、废水、余热等管理和利用水平的关键技术，从而增强钢铁行业的可持续发展能力。

　　为此，由中国钢铁工业协会组织，由中钢集团武汉安全环保研究院牵头，北京科技大学、江阴兴澄特种钢铁有限公司、武钢集团、中节能资产经营有限公司和江苏沙钢集团共同承担“十二五”国家科技支撑计划项目———《大型钢铁联合企业废物循环利用技术与示范》。该项目于2012年启动，通过研究钢渣余热回收及循环利用、废水深度处理及回用、余热回收利用等关键技术，开发基于物联网的钢铁企业废物流向监控与循环利用技术，提高废物、余热利用效率和废物管理的精细化水平。该项目通过钢铁行业废物循环利用技术与示范工程的建设，形成一批自主知识产权技术，对钢铁行业推进节能减排、可持续发展将起到重要的技术支撑作用，对建设资源节能型和环境友好型社会将起到积极的推进作用。该项目目前已取得了阶段性的进展。

　　六大研究方向强调“循环利用”

　　《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006～2020年)》提出：重点研究开发冶金等主要高耗能领域的节能技术与装备;重点研究开发工业用水循环利用技术和节水型生产工艺;重点开发非常规污染物控制技术、废弃物等资源化利用技术、重污染行业清洁生产集成技术，建立发展循环经济的技术示范模式。“十二五”期间，钢铁行业面临着更加严峻的资源紧不锈钢线缺状况和碳减排压力。《大型钢铁联合企业废物循环利用技术与示范》实施的目的就是促进大型钢铁联合企业废物循环利用水平大幅提高，废物循环利用效益显著增加，“三废”排放持续下降，基于物联网的钢铁企业物质流监控技术取得突破，从而实现钢铁企业废物管理的集约化和精细化。该项目的研究内容广泛细致，涉及到废物循环利用的各个方面，主要包括以下六个方面研究方向：

　　第一，含Cr钢渣制备微晶玻璃技术：揭示Cr在钢渣中的迁移轨迹、变价条件和固化机理，明确析晶过程中晶核形成和长大的热力学和动力学条件，实现含 Cr微晶玻璃的高效固化，开发出具有自主知识产权的含Cr钢渣制备微晶玻璃的绿色再利用技术和装备，建立含Cr钢渣高值化、功能化的绿色回收再利用于微晶玻璃的示范线，为冶金行业危险固体废弃物绿色高值化再利用提供示范。

　　第二，钢渣梯级利用与余热梯度回用技术及应用：建立典型工序、典型流程钢渣理化性质、用途和经济性评价数据库;确定钢渣梯级利用优化模式，形成钢渣梯级利用技术指南;形成精炼渣制备炼钢熔剂的工艺技术及试验装备;开发出钢渣有压热闷和显热回收技术及装备，建成一条5万吨/年的钢渣冷却破碎和余热有压热闷—显热回收利用中试试验线。

　　第三，钢铁联合企业综合废水深度处理和循环回用技术及应用：研发一整套包括浓盐水处理在内的经济高效综合废水深度处理和循环回用技术;建成 25m3/h浓盐废水深度处理中试示范装置;建设500m3/h废水的深度处理示范工程，综合废水全部回用于循环水系统，实现废水“零”排放。

　　第四，钢铁联合企业焦化废水处置分质回用技术及应用：研发出焦化脱硫废液低温热源余热利用的热催化氧化、漆酶/介体的难降解有机物预处理、自由基高级氧化、剩余污泥碳化、低C/N比焦化区域废水的MBR(膜生物反应器)、再生水季铵盐固定床杀菌等六项关键技术;建成400m3/h的焦化废水再生示范工程;实现焦化废水再生技术的集成和设备的成套化，形成具有自主知识产权的焦化废水再生技术及设备，为我国钢铁行业焦化废水治理提供可靠技术支撑。

　　第五，钢铁联合企业副产煤气清洁循环利用技术及应用：建设一套安全可靠的转炉配套烟气全余热回收和布袋除尘系统并进行工程示范，达到将蒸汽回收量增加 50kg/t钢、烟粉尘排放浓度不超过10mg/m3的目标;研发出大通量、高精度、耐高温腐蚀性气体的过滤多孔膜材料滤芯、铁合金冶炼高温烟气净化装置和系统;研发新一代适用于高温工况条件的金属纤维毡滤袋，建立铁铬铝纤维滤袋除尘模拟实验平台。

　　第六，基于物联网的钢铁企业物质流监控与循环利用技术：开发出钢铁企业环境下无线传感网络的应用模型;研制适合钢铁企业的高可靠、智能化RFID(射频识别)数据集中器;研制融合多协议、异构数据源的无线网关;开发出一套基于物联网的、面向钢铁企业生产物流和废弃物循环利用的监控系统，并完成在沙钢集团的示范应用。

　　严格考核指标奠定数据库与中试基础

　　《大型钢铁联合企业废物循环利用技术与示范》课题还设立了严格的多样化考核指标。

　　第一，严格明确的数据指标。例如，含Cr钢渣制成的微晶玻璃密度≥2.4g/cm3，显微硬度≥7GPa，抗折强度≥50MPa，抗压强度≥500MPa，耐酸、耐碱的吸水率≤1%。

　　第二，建成用于实际生产的示范线和中试线。例如，在新钢建成一条处理能力5万吨/年的钢渣冷却破碎和余热有压热闷—显热回收利用中试试验线;建立含 Cr钢渣高值化、功能化的绿色回收再利用于微晶玻璃的5万平方米/年示范线;建立一套500m3/h废水深度处理示范装置，建设一套25m3/h的浓盐废水深度处理中试示范装置。

　　第三，开发出新的工艺技术和试验装备。例如，开发出钢渣有压热闷—显热回收技术及装备，钢渣显热回收利用率不小于30%;在沙钢建立一套基于物联网的卷板生产末端物流跟踪系统和一套基于物联网的高炉矿渣制粉生产监控系统。

　　第四，完成详实的数据库及研究报告。例如，形成典型钢渣理化性质和应用性能评价数据库1个、钢渣梯级利用技术模式研究报告1本。

　　项目研究取得阶段性进展

　　部分技术已应用于实际生产。项目组已成功开发出钢渣冷却破碎和钢渣有压热闷的专项设备，并建设了一条5万吨/年钢渣冷却破碎—余热有压热闷中试生产线。

　　在《基于物联网的钢铁企业物质流监控与循环利用技术》课题中，项目组设计了适合8mm～100mm中厚板的RFID与条码一体的标签，制定了标签的读写数据的规则和格式;撰写了数据网关、RFID数据集中器装置的功能规格说明书、设计说明书。

　　项目的理论研究进展顺利。项目组研究揭示了Cr元素在钢渣中的存在行为和变价机制，深入开展了含Cr钢渣成分对微晶玻璃矿相和性能影响机理研究;解析了综合废水的化学组成;完成了综合废水中微量油去除、高效阻垢缓蚀剂的合成与性能评价等研究;研究了转炉煤气成分变化特点，以及吹炼过程中CO、CO2、 O2含量随冶炼时间的变化规律、可能发生爆炸的煤气氧含量极限及不同含量下爆炸压力研究;采用溶胶凝胶法及热处理工艺在金属纤维毡表面形成致密的 Al2O3膜，达到了预期防腐效果。

　　截至目前，项目组共申请各项专利33项，发表各类论文25篇，为后期的研究和生产提供了扎实的理论依据。

　　在市场形势、环保形势都很严峻的当下，我国钢铁工业不仅要摘掉高污染、高能耗的“帽子”，还要从废物回收利用中挖掘效益，实现更具实际价值的可持续发展。实施“变废为宝”的可持续性发展战略，《大型钢铁联合企业废物循环利用技术与示范》的研究成果有望发挥重要作用