魏志江

河鋼宣鋼

摘要：鋼鐵工業作為國民經濟支柱產業，在生產過程中產生大量危險廢物和固體廢物（危固廢物料），如含鋅塵泥、電鍍污泥、廢油脂等，其成分復雜且含重金屬、有毒有機物，若處置不當將嚴重危害生態環境與人類健康。回轉窯焚燒技術憑借其處理量大、適應性強、有害物質分解徹底等優勢，已成為鋼鐵企業危固廢物料處置的核心技術之一。本文系統闡述了回轉窯技術在鋼鐵企業危固廢物料處理中的實踐應用，結合具體案例與技術數據，深入分析了其在減量化、無害化與資源化方面的效果。研究顯示：回轉窯處置含鋅塵泥可提取次氧化鋅粉，實現鋅資源回收，同時含鐵殘渣返燒結工序利用率達95%以上；對電鍍污泥等危險廢物，回轉窯高溫焚燒（1100℃以上）使重金屬固化率提升，減重率達68%，二噁英排放低于0.1 ng-TEQ/Nm³。然而，當前實踐仍面臨配伍管理欠缺、二次污染（如焚燒飛灰）處理不足、能耗較高等挑戰。本文通過對比分析回轉窯與其他工藝（如富氧側吹熔池熔煉），提出優化建議，包括完善政策標準、推廣智能化配伍、集成熔融技術處理飛灰、探索“回轉窯+能源回收”模式。未來，隨著“無廢集團”建設與數字化監管的推進，回轉窯技術將向低碳化、資源化與智能化方向發展，為鋼鐵行業綠色轉型提供關鍵支撐。

關鍵詞：回轉窯；鋼鐵企業；危險廢物；固體廢物；資源化；無害化處理

1  前言

鋼鐵工業是國民經濟的重要基礎產業，但其生產過程伴隨著巨量的資源消耗和廢物排放。據統計，每生產1噸粗鋼約產生600公斤以上的各類固體廢物，其中相當一部分被列為危險廢物，如含鋅、鉛、鉻等重金屬的除塵灰、電鍍污泥、廢酸油渣等。這些危固廢物料成分復雜，含有毒有害有機物和重金屬，若采用傳統填埋或堆存方式，易造成土壤和地下水污染，并存在重金屬富集等長期環境風險。隨著中國生態文明建設的深入推進和“無廢城市”“無廢集團”等戰略的實施，鋼鐵企業面臨著日益嚴峻的環保壓力與法規約束。如何實現危固廢物料的減量化、無害化與資源化處置，已成為行業綠色轉型的核心議題。在眾多處置技術中，熱處置技術，特別是焚燒法，因能徹底分解有機物和實現深度減量，成為主流選擇。其中，回轉窯焚燒技術以其對物料形態（固態、液態、漿狀）適應性強、處理規模大、有害物質破壞去除率（DRE）高（通常>99.99%）等優勢，在鋼鐵企業危固廢處置中得到廣泛應用。然而，回轉窯的實踐應用并非一帆風順。行業普遍面臨處置過程能耗高、運行穩定性不足、二次污染（如焚燒產生的飛灰和廢氣）控制難度大等挑戰。同時，針對鋼鐵企業特定物料的配伍優化、資源回收路徑以及全流程環境風險評估，仍需系統性的研究和實踐總結。本文系統梳理回轉窯技術處理鋼鐵企業危固廢物料的實踐現狀，通過詳實的案例與數據，分析其技術優勢與瓶頸，并與其他先進工藝進行對比。在此基礎上，探討技術優化方向與未來發展趨勢，以期為鋼鐵行業構建安全、高效、低碳的固廢治理體系提供理論參考與實踐借鑒。

2  回轉窯技術處置危固廢物料的基本原理與優勢

2.1回轉窯的基本結構與工作原理

回轉窯是一個略微傾斜（通常坡度2-5%）、可低速旋轉的鋼制圓筒形設備，內襯耐火材料。其處置危固廢物料的基本工藝流程如圖1所示，主要包括進料、焚燒、出渣和煙氣處理系統。

待處理的危固廢物料經破碎、混合、均質化等預處理后，從窯尾（高端）送入。隨著窯體的緩慢旋轉，物料在重力作用下向窯頭（低端）移動。窯頭設有主燃燒器，提供高溫熱源（通常燃燒溫度維持在850℃-1200℃）。物料在窯內經歷干燥、熱解、氣化和燃燒等多個階段，其中的有機物被徹底分解為CO?和H?O，部分重金屬在高溫下被固化在殘渣中或發生揮發。燃燒后的固態殘渣（爐底灰）從窯頭排出，而高溫煙氣則進入二燃室，在更高溫度（≥1100℃）和充足氧氣下進一步停留至少2秒，以確保徹底摧毀二噁英類等持久性有機污染物。隨后煙氣進入復雜的余熱回收和凈化系統，最終實現達標排放。

圖1 回轉窯處理鋼鐵危固廢物料的基本工藝流程圖

2.2回轉窯技術處理鋼鐵危固廢的核心優勢

相較于傳統焚燒爐或填埋法，回轉窯在處置鋼鐵行業危固廢方面展現出顯著優勢。

（1）廣泛的物料適應性?；剞D窯對物料的物理形態（塊狀、粉狀、泥狀、液態）和熱值波動容忍度高，特別適合處理成分復雜、性質多變的鋼鐵混合危廢。

（2）徹底的無害化效果?；剞D窯內高溫（通常>1100℃）和長停留時間（固體物料可達30-120分鐘）的結合，能有效破壞有毒有機物。研究表明，回轉窯對危險廢物的破壞去除率（DRE）可達99.99%以上，對于電鍍污泥中的鉻等重金屬，高溫可促使其從有毒的Cr??向無毒的Cr³?轉化，并顯著降低其在殘渣中的浸出毒性。

（3）顯著的減容減量。高溫焚燒能使有機物完全分解，實現大幅減量。例如，對原始電鍍污泥進行回轉窯焚燒，其減重率可達68%以上；即使經過預處理的電鍍污泥，減重率也能達到30%以上。

（4）協同資源化潛力。回轉窯不僅是處置終端，也可成為資源回收節點。例如，處理含鋅高爐塵泥時，鋅在高溫下揮發進入煙氣，經收塵系統富集可獲得次氧化鋅粉，作為鋅冶煉原料外售；剩余的富鐵殘渣則可返回燒結工序作為煉鐵原料，實現了鐵、鋅資源的雙重回收。

（5）潛在的碳減排效益。利用回轉窯協同處置含碳有機危廢，可以替代部分化石燃料，減少窯爐系統的燃料消耗。同時，將鋼鐵流程中的含鐵塵泥返生產利用，也減少了原生鐵礦石的消耗和其開采、冶煉過程中的隱含碳排放。

3  鋼鐵企業危固廢物料回轉窯處理實踐分析

3.1典型物料的處理實踐與數據對比

鋼鐵企業的危固廢物料種類繁多，回轉窯針對不同物料需調整工藝參數。B表1是兩類典型物料的處理實踐與效果數據對比。

表1.回轉窯處理兩類典型鋼鐵危固廢物料的效果數據對比

3.1.1含鋅塵泥的資源化實踐

鋼鐵企業含鋅塵泥產量巨大，直接返回燒結會因鋅的循環富集而危害高爐壽命?；剞D窯處理此類物料已成為主流工藝。在還原性氣氛下，塵泥中的鋅氧化物被還原為金屬鋅蒸氣，隨煙氣排出并在收塵系統氧化為次氧化鋅粉。此過程不僅去除了有害雜質，更實現了有價金屬的回收。剩余殘渣鐵品位得到提升，可直接返回燒結工序。例如，某鋼鐵企業實踐表明，通過回轉窯工藝，每年可處理數十萬噸含鋅塵泥，次氧化鋅粉成為新的利潤增長點，而鐵料回用也節約了大量礦石成本，形成了“以廢治廢、變廢為寶”的循環經濟模式。

3.1.2電鍍污泥等危險廢物的無害化實踐

電鍍污泥富含鉻、鎳、銅等重金屬，屬于《國家危險廢物名錄》明確列出的危廢。回轉窯高溫氧化焚燒是使其無害化的有效手段。研究表明，在1100℃以上高溫，污泥中的有機物被徹底分解，同時重金屬發生復雜的物理化學變化：部分低沸點重金屬（如Pb、Zn）揮發進入煙氣，需在后續凈化系統嚴格捕集；而鉻等元素則被固化在硅鋁酸鹽玻璃相中，其浸出毒性大幅降低。劉剛（2006）的試驗證實，電鍍污泥經回轉窯焚燒后減重顯著，且重金屬浸出濃度可滿足《危險廢物填埋污染控制標準》，為后續安全填埋或資源化利用奠定了基礎。然而，需要注意的是，焚燒產生的飛灰因富集揮發性重金屬和二噁英，通常被認定為危廢，需進一步安全處置。

3.2實踐中的綜合效益：環境、經濟與社會協同

成功的回轉窯實踐項目往往能產生顯著的協同效益。

（1）環境效益。直接體現在污染物減排和資源循環上。例如，云南曲靖呈鋼鋼鐵通過規劃建設回轉窯資源化項目，預計年處理含鐵固廢20萬噸，不僅減少了堆存占地和污染風險，還預計新增工業產值1.98億元。東莞海心沙資源循環利用基地采用回轉窯處理危廢，產生的蒸汽用于發電和供熱，實現了能源梯級利用，使99%的污染物轉化為綠電、天然氣和環保建材。

（2）經濟效益。雖然回轉窯初始投資較高，但長期的資源回收收益和節省的危廢處置費用可觀。明門（中國）幼童用品公司雖非鋼鐵企業，但其循環經濟理念具有借鑒意義：通過內部循環利用，2024年節省原料成本18.5%。對于鋼鐵企業，回收鋅、鐵資源的價值同樣巨大。此外，隨著全國危廢處置能力提升，處置價格下降，企業采用回轉窯自處置的經濟動力進一步增強。

（3）社會效益。大型鋼鐵集團建設區域性處置中心，發揮了“鏈主”擔當。例如，中國寶武集團完成了覆蓋全國的六大固體廢物區域利用處置中心布局，其中西南區域中心依托重慶鋼鐵，通過共享設施，不僅解決自身危廢，還年消納社會源固廢50萬噸，深度融合“無廢集團”與“無廢城市”建設。這種模式提升了整個區域的固廢治理能力，具有廣泛的社會示范效應。

4  現存挑戰與優化方向

盡管回轉窯技術應用廣泛，但在實踐中仍暴露出一系列問題，亟需從技術和管理層面進行優化。

4.1當前面臨的主要挑戰

（1）配伍管理與源頭控制薄弱。危廢成分復雜，入窯前科學的配伍是穩定運行和達標排放的前提。然而，當前行業普遍缺乏系統性的配伍設計準則，多依賴經驗，導致不同區域、不同企業配伍水平差異大。配伍不當易引起窯內工況波動、結圈、以及煙氣污染物（如HCl、SO?、二噁英）瞬時超標。

（2）二次污染物處理存在短板?；剞D窯處置的重心往往偏向于主工藝，對后端產生的飛灰和廢氣關注不足。飛灰富集重金屬和二噁英，目前主流處理方式為固化填埋，但這不僅占用土地資源，且存在長期環境風險。如何實現飛灰的無害化與資源化是行業難點。

（3）能耗與運行經濟性有待提升?；剞D窯需要維持高溫，燃料消耗大。尤其是處理低熱值或高水分廢物時，需額外補充大量燃料，導致運行成本高企。與一些新興熔煉技術相比，其在能源利用效率方面存在改進空間。

（4）技術對比下的競爭壓力。新技術的涌現對傳統回轉窯構成了挑戰。例如，富氧側吹熔池熔煉技術在處理有機類危廢時，其煙氣量可比回轉窯降低約40%，單位物料處置成本降低約849.3元/噸，且熔融態爐渣可直接玻璃體化，重金屬固化更穩定。雖然其投資略高，但綜合環保與經濟效益顯著，促使回轉窯技術必須迭代升級。

4.2技術與管理優化方向

針對上述挑戰，未來可從以下幾個方向進行優化升級。

（1）推動智能化、精細化配伍與管理。借鑒東莞“智慧天網”經驗，利用物聯網和大數據技術，構建固廢智能管理平臺。通過對產廢源頭成分的快速檢測、數據積累和模型預測，實現入窯物料的自動優化配伍，穩定熱值、氯、硫等關鍵指標，從源頭減少工況波動和污染物生成。

（2）集成先進二次污染物處理技術。為解決飛灰問題，可探索“回轉窯焚燒+熔融玻璃化”集成技術路線。將回轉窯產生的飛灰送入等離子體熔融爐等裝置，在更高溫度下（>1300℃）形成穩定的玻璃體，使重金屬被永久固化，產物可安全資源化用作建材骨料。這能真正實現危廢的“吃干榨盡”和終端安全。

（3）優化工藝與能源回收，降低碳足跡。大力推廣余熱深度回收技術。如圖1所示，將二燃室出口高溫煙氣的余熱高效用于發電、產蒸汽或移動供熱（如東莞海心沙基地實踐），可顯著提升系統能效。同時，研究利用鋼鐵廠副產燃氣或生物質燃料部分替代化石燃料，降低工藝碳強度。

（4）加強政策引導與標準體系建設。政府與行業組織應進一步完善回轉窯處置危固廢的技術規范和排放標準，特別是對二噁英、飛灰等薄弱環節的監管。同時，通過稅收優惠、綠色金融等手段，鼓勵企業投入技術創新和升級改造，營造有利于循環經濟技術發展的市場環境。

5  結語

回轉窯技術作為處理鋼鐵企業危固廢物料的成熟工藝，在實現廢物無害化、減量化和資源化方面發揮了不可替代的作用。當前實踐表明，通過科學的工藝控制，回轉窯能有效回收含鋅塵泥中的有價金屬、穩定固化電鍍污泥中的重金屬，并協同實現能源回收，經濟效益與環境效益顯著。

6  展望

展望未來，在“美麗中國”建設和“雙碳”目標的宏觀背景下，鋼鐵行業的綠色轉型將進一步深化，對固廢治理技術也提出了更高要求?；剞D窯技術的發展將呈現以下趨勢。

（1）低碳化。與碳捕集、利用與封存（CCUS）技術結合的探索將提上日程，通過工藝優化和燃料替代，推動回轉窯處置過程邁向近零碳排放。

（2）資源化深度拓展。從單純的元素（鋅、鐵）回收，向高附加值產品（如高純金屬、新型建筑材料）制備方向發展。飛灰熔融玻璃體化等技術的集成將成為標準配置。

（3）智能化與系統化。基于數字孿生和人工智能的智能控制系統將普及，實現從廢物入庫、配伍、焚燒到污染物控制的全流程智能化精準管控。同時，以寶武“無廢集團”為代表的區域協同處置模式將更普遍，實現設施共享、能力互補和風險共控。

總之，回轉窯技術不會停滯不前，而是在挑戰中不斷進化。通過持續的技術創新、精細化的管理以及政策市場的雙重驅動，它將繼續作為鋼鐵企業構建循環經濟、實現綠色高質量發展的關鍵技術裝備，為全球鋼鐵工業的可持續發展貢獻中國實踐與中國智慧。

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