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废渣变矿棉,尾气变乙醇,铁合金企业怎样走上再循环之路?「碳访未来」

作者:李未来

来源:华夏时报

发布时间:2022-05-06 20:10:55

摘要: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。

废渣变矿棉,尾气变乙醇,铁合金企业怎样走上再循环之路?「碳访未来」

华夏时报(www.chinatimes.net.cn)记者 李未来 石嘴山报道

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”。

近期,《华夏时报》记者深入吉元集团在宁夏平罗工业园的厂区,采访吉元集团总经理莫军红及相关业务负责人,了解其循环利用的工艺和产品,还原其绿色发展的思路和框架,以期为行业提供一些思考和借鉴。

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。

“一开始就是想围绕主业去做,思考怎么把主业产生的废渣变成产品。我们经过检测发现,生产岩棉的原材料玄武岩的成分和废渣很类似,两种东西的属性是极度接近的。玄武岩需要和焦炭在熔炉里高温加热,才能制造出岩棉,而我们的废渣出炉时自带高温,省去了加热的步骤。”莫军红在接受记者采访时表示,用废渣生产出来的产品基本上可以完全替代岩棉,不仅节约了能源,还节约了矿石资源,以前岩棉的原材料都是取自矿山,而现在很多矿山是不允许开采的,所以这是一个必然的替代品。

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。

而在市场上,这种产品也颇受欢迎。记者在吉元集团生产岩矿棉的车间看到,矿棉材料在生产线上有条不紊地运行,经过多道工序后形成岩矿棉板,整整齐齐地码放在旁边。据吉元集团副总经理张东介绍,该产品防火性能好、保温性能好,隔音性能好,可以给建筑物提供很好的保护作用,市场需求很好,目前已是供不应求。

“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。

“我们测算了一下,这个能源的综合利用比我们发电的效率更高,所以就关注了这个方向。以前我们的能耗转化只有20%左右,乙醇项目转化可以达到60%,这个差别就很大。从附加值来讲,同样规模的一氧化碳,一年发电不到3亿度,做成乙醇项目后,能产出乙醇4万吨左右。相比而言,乙醇的产值比发电要高出很多。”莫军红告诉记者,这样一年可以节省二氧化碳排放大约接近30万吨,将来也可以放在碳交易所进行交易。

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报,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。

对于废物利用,吉元集团还在继续探索。记者在吉元集团技术研发中心看到这样一副场景:台上摆满了瓶瓶罐罐,标签上写着水淬渣、钢渣、矿渣、胶凝材料、陶粒,台下有胶凝材料做成的墙、砖,岩矿棉做成的外墙板,等等,还有几幅架子正在做矿岩棉的无土栽培实验。几条产业链已初步形成。

实验室工作人员告诉记者:“熔融状态下的废渣有几种使用路径:甩丝成线,做成矿岩棉;浸水,形成颗粒,经过配比做成胶凝材料;通过发泡工艺做成发泡陶瓷。”

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。”

作为一名企业家,莫军红总是这样先人一步。他告诉记者:“做企业一要脚踏实地,二要敢于创新,不能守旧。人一辈子很短,回头望去,你会发现这些事确实做的很正确,有引领,和你一起工作人的都受益,也实现了社会价值。”

责任编辑:张蓓 主编:张豫宁


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