废渣变矿棉,尾气变乙醇,铁合金企业怎样走上再循环之路?

滚烫的硅锰热渣出炉,趁着高温被甩丝成线,然后做成矿棉板、条或者其他形状,这种材料能耐高温,无污染,是极佳的建筑材料,深受市场喜爱。

本应花费力气处理掉的固废,就这样变成了“宝”,在铁合金行业,宁夏吉元循环发展有限公司(下称“吉元集团”)是第一个这么做的。吉元集团的主营产品是硅锰合金,这个行业一向被冠以“高耗能”“高排放”的标签,似乎与绿色发展理念格格不入。吉元集团总经理莫军红很早便意识到这个问题,寻找降碳减排的路径,不仅将废渣变成矿棉,还将尾气变成乙醇。用莫军红的话说,这叫“吃干榨净”。

变废为宝

硅锰合金在钢铁冶炼的过程中扮演着重要角色。硅和锰与氧的亲和力较强,因此可以作为钢铁冶炼中的脱氧剂使用。另外,在炼钢中使用硅锰合金,产生的脱氧产物熔点较低,很容易升至熔液上层,达到分离的效果。

基于以上优点,硅锰合金在钢铁冶炼中被广泛使用,成为钢铁行业不可缺少的复合脱氧剂和合金加入剂。这样一个工业“刚需品”,产生的废渣也不可小觑。

冶炼硅锰合金的原材料主要是矿石和焦炭等,它们在矿热炉内经过高温加热和反应,最终变成硅锰合金熔液和硅锰热熔渣,前者用于硅锰合金的制造,后者就是废渣。

莫军红说,他最开始的想法是资源综合利用。

利用废渣生产岩矿棉,在减碳方面的效果也很显著。

莫军红介绍道,未来做矿棉的高炉要全部改掉,因为焦炭直接燃烧,利用率很低,排放也大,我们现在用热渣来做岩矿棉,对焦炭的需求就会大幅降低。利用热渣自带的热量,把使用焦炭的能耗就降下来了。这就是很明显的降碳方式,融化一吨渣现在最低也得七八百度电,折算下来能节约很多标煤。

这就是资源综合利用。

“吃”掉尾气

硅锰合金的生产过程中会产生尾气,主要是一氧化碳。目前主流的做法是把尾气再利用,进行发电,但效率低,而且依然会有二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、颗粒物等排放。

莫军红发现,一氧化碳这种尾气可以制作乙醇。这是一种生物学原理,就是让微生物“吃”一氧化碳,然后产出乙醇。在这个过程中,碳被固化下来,二氧化硫、氮氧化物、颗粒物也都被消耗殆尽,可以做到零排放。

国内最先拥有该项技术的是首钢朗泽公司,2018年5月出产品。吉元集团经过考察后,在2019年与其签订了合同,2020年动工建设,2021年生产出第一批产品。

尾气在制作乙醇的同时,还能伴生蛋白饲料。目前生产蛋白饲料的原料主要是农作物,包括大豆、玉米,等等。这会大量消耗粮食,对粮食安全不利。如果有一种蛋白饲料不用消耗粮食,又同样可以供动物食用,将是一种极大的节约。吉元集团就找到了这样一种方式。

莫军红介绍道:“我们每年要产出5000吨蛋白饲料,这要节省很多大豆。工业生产蛋白饲料,以后如果成规模了,一年产几万吨,那将非常可观。工业延伸出来,一边提供工业产品,一边解决吃的问题,这就很厉害了。”

“第一个吃螃蟹的人”

无论用废渣生产岩矿棉,还是变尾气为乙醇,铁合金领域的案例都很少,吉元集团是“第一个吃螃蟹的人”。

“现在看来,当时也是不容易的,当时觉得这个事是对的,就做了。”莫军红感慨道。

事实证明,岩矿棉和乙醇都很受市场欢迎,莫军红最初资源综合利用的思路一路走下来也十分契合当下碳达峰、碳中和的方向。他探索的这条路径不仅给公司带来附加值回 ,更重要的是突破了铁合金行业发展的瓶颈,实现了可持续发展。

对于铁合金企业来说,可持续发展是难能可贵的,这或许比创造附加值更有意义。

而变废为宝的产品,不仅可以替代传统材料,在性能方面还更优于后者。比如矿岩棉可以替代传统的外墙保温材料,而且增加了防火功能;废渣做成的胶凝材料和骨料,再做成混凝土,其强度高于传统混凝土。

而作为铁合金领域“第一个吃螃蟹的人”,吉元集团也要冒失败的风险。“从我们的角度来讲,也存在一个问题,我们的主体方向是对的,但还有很多细节需要补充,毕竟是新东西,是第一套设备。我们需要在运行过程中不断查漏补缺,完善设备。”莫红军表示。

吉元集团的做法受到很多企业的关注,他们希望把探索中积累的经验形成体系,结合智能化的方式,以供行业内其他企业借鉴。

吉元集团技术研发中心的两块大屏实时显示着各个车间的生产数据,包括配料、电极等等。据工作人员介绍,这些数据是从生产车间的操作中采集而来的,经过不间断地监测,建立一个最优的生产模型。

张东表示:“过去我们这个行业比较粗放,炉子好与坏都是靠炉长或者车间主任的经验,现在我们把这些经验提取出来,做成模型,为什么好,好在哪里,都可以复制。”

而吉元集团的各个车间早已实现了自动化操作,配料、炉控、净化等一系列工序都是远程,很少需要工人在一线操作。

莫军红把吉元比做一个“练兵场”:“我们用大数据建立成一个模型,以供行业内其他企业借鉴。以后可能做技术服务,卖技术,同时我们自己可以研发技术装备,通过这种方式我们也可以转型,由生产型企业向服务型企业转变。”

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