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1、 专业课程设计专业课程设计设计题目：设计题目：钢铁的清洁生产和钢厂的环境治理钢铁的清洁生产和钢厂的环境治理 专业年级：专业年级： 冶金工程冶金工程 091 班班 学生姓名：学生姓名： 学生学号：学生学号： 0906300245 指导教师：指导教师： 广西大学资源与冶金学院广西大学资源与冶金学院完成日期：完成日期：2013 年年 1 月月 14 日日摘要 钢铁工业对资源和能源消耗量大，社会可持续发展要求钢铁工业实施清洁生产。面对钢铁企业的可持续发展，国内外钢铁企业不断开发应用新技术新工艺，推行钢铁冶金行业的清洁生产，在能源结构调整、冶金工艺优化以及废弃物综合利用方面收到了良好的效果，实现了经济效
2、益、社会效益和环境效益协调统一。清洁生产和可持续发展概念高度一致，两者相辅相成促进社会协调健康发展。经济的高速发展和人类社会的不断进步，使人们的生活水平不断提高，各种基础设施不断完善，人们赖以生存的地球同时遭到严重破坏，影响了人类社会的可持续发展面对环境日趋恶化、资源日趋短缺的局面，我们不得不对过去的经济发展过程进行反思，彻底改变长期沿用的大量消耗资源和能源的粗放式发展模式，推行行业的清洁生产，才能实现可持续发展。钢铁冶金企业是高能耗、高污染的企业，推行清洁生产是实现环境保护和可持续发展的必由之路。近年来，许国家围绕着清洁生产不断地开发出了许多新技术和新工艺，带来的结果是能源结构的调整、工艺的
3、优化革新和废弃物的综合利用，收到了可观的经济效益、社会效益和环境效益。清洁生产是钢铁工业可持续发展的必然选择。关键词 钢铁工业 清洁生产 可持续发展 钢厂 环境1.问题的提出在整个 20 世纪内，科学技术的进步促进了社会经济的发展，全球范围内工业化、城市化进程加快。与此同时，由于缺乏环境方面的综合认识，环境急剧恶化。环境问题日益复杂和突出，从而提出了可持续发展的问题。钢铁工业生产的主要特点是工序多、流程长、设备规模大、资源密集、能源消耗大、环境污染严重。钢铁工业作为国家的基础产业，对我国经济建设的发展具有巨大的作用。虽然目前我国的年钢产量超过了 1 亿 t，并且近 10 年来企业在环境保护和二
4、次资源综合利用以及节能降耗工作等方面取得了较大进步，但是，我国钢铁工业的总体装备水平与国外先进水平相比还有相当的差距，其生产工艺技术还较落后，尤其是环境配套设施建设的总体水平还比较差，某些中小企业甚至连基本的除尘设备和水处理设备都没有很好地配置。因此，我国钢铁企业的环境污染从总体上说是比较严重的。要提高我国钢铁产品的国际竞争力，充分挖潜节能降耗，显著提高冶金二次资源的再利用率，实现钢铁工业的可持续发展，显著降低钢铁企业排除的环境污染物的水平，就必须的实现清洁生产。2.钢铁的清洁生产2.1 清洁生产的基本概念2.1.1 清洁生产的发展历程清洁生产的起源来自于 1960 的美国化学行业的污染预防审
5、计。而“清洁生产”概念的出现，最早可追溯到 1976 年。1979 年 4 月欧共体理事会宣布推行清洁生产政策；1984、1985、1987 年欧共体环境事务委员会三次拨款支持建立清洁生产示范工程；自 1989 年，联合国开始在全球范围内推行清洁生产以来，全球先后有 8 个国家建立了清洁生产中心，推动着各国清洁生产不断向深度和广度拓展；1989 年 5 月联合国环境署工业与环境规划活动中心（UNEP IE/PAC）根据 UNEP 理事会会议的决议，制定了清洁生产计划 ，在全球范围内推进清洁生产。1992 年 6 月在巴西里约热内卢召开的“联合国环境与发展大会”上，通过了21 世纪议程 ，号召工
6、业提高能效，开展清洁技术，更新替代对环境有害的产品和原料，推动实现工业可持续发展。中国政府亦积极响应，于 1994 年提出了“中国 21 世纪议程” ，将清洁生产列为“重点项目”之一。在 1998 年 10 月韩国汉城第五次国际清洁生产高级研讨会上，出台了国际清洁生产宣言 ，包括 13 个国家的部长及其它高级代表和9 位公司领导人在内的 64 位签署者共同签署了该宣言 ，参加这次会议还有国际机构、商会、学术机构和专业协会等组织的代表。20 世纪 90 年代初，经济合作和开发组织（OECD）在许多国家采取不同措施鼓励采用清洁生产技术。美国、澳大利亚、荷兰、丹麦等发达国家在清洁生产立法、组织机构建
7、设、科学研究、信息交换、示范项目和推广等领域已取得明显成就。特别是进入 21 世纪后，发达国家清洁生产政策有两个重要的倾向：其一是着眼点从清洁生产技术逐渐转向清洁产品的整个生命周期；其二是从大型企业在获得财政支持和其他种类对工业的支持方面拥有优先权转变为更重视扶持中小企业进行清洁生产，包括提供财政补贴、项目支持、技术服务和信息等措施。2.1.2 清洁生产的定义清洁生产是一种新的创造性的思想，该思想将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中，以增加生态效率和减少人类及环境的风险。 （1）对生产过程，要求节约原材料与能源，淘汰有毒原材料，减降所有废弃物的数量与毒性；（2）对产品，要求减少
8、从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响；（3）对服务，要求将环境因素纳入设计与所提供的服务中。 清洁生产在中国的定义中国 21 世纪议程的定义：清洁生产是指既可满足人们的需要又可合理使用自然资源和能源并保护环境的实用生产方法和措施，其实质是一种物料和能耗最少的人类生产活动的规划和管理，将废物减量化、资源化和无害化，或消灭于生产过程之中。同时对人体和环境无害的绿色产品的生产亦将随着可持续发展进程的深入而日益成为今后产品生产的主导方向。综上所述，清洁生产的定义包含了两个全过程控制：生产全过程和产品整个生命周期全过程。对生产过程而言，清洁生产包括节约原材料与能源，尽可能不用有毒原材料并在生
9、产过程中就减少它们的数量和毒性；对产品而言，则是从原材料获取到产品最终处置过程中，尽可能将对环境的影响减少到最低。 2.2 清洁生产的主要内容（1）清洁的能源（2）清洁的生产过程（3）清洁的产品2.3 清洁生产的特点（1）清洁生产提供了环境管理的预防途径。（2）清洁生产是一种思维方式。（3）清洁生产不否定社会的发展。（4）清洁生产是“双赢”策略。（5）清洁生产不同于末端治理。清洁生产与末端治理的不同项目末端治理清洁生产 产生时间20 世纪 7080 年代20 世纪 80 年代末期 污染处理方式当工艺和产品已经开发 出来了，环境问题已经 产生时，才考虑污染控 制污染预防作为产品及工 艺研发活动的
10、组成部分， 将污染物消除在生产过 程中 控制方式污染物达标排放控制生产全过程控制，产品 生命周期全过程控制 目标对象企业及周边环境全社会 成本/效益污染控制及环境改善增 加了企业的生产成本污染物及废物被当作潜 在资源并可能转变为有 价值的产品和副产品清洁生产应是环保和绿色制造的基础，也就是强调以源头治理为主 配合必要的末端治理来实现绿色制造。2.4 绿色的钢铁工艺（1）钢铁工业生产概述A、我国钢铁工业的生产现状：我国钢铁工业经建国 50 多年的发展，已经成为世界第一产钢大国。2005 年全国钢铁产品产量及增长率指标钢生铁钢材 2005 年产量/万 t34936.1533040.4737117.
11、02 比 2004 年增长量/万 t6887.69317.47214增长率/%24.622.524.1目前，我国钢铁业的发展特点：一是钢铁行业投资增长过猛；二是钢铁产能过大，且低水平生产能力占相当比重，增长率大部分来自内地的中、小企业；三是产品结构不合理，高技术含量和高附加值产品不能自给，产品质量不高，代表钢铁工业技术水平和钢材消费层次的板带比低。B、我国钢铁工业的能耗现状：高能耗、高污染钢铁工业废气的特点：a、排放量大、污染面广b、烟尘颗粒强，吸附力强c、废气温度高，治理难度大d、废气具有回收价值钢铁工业废水的特点：a、废水量大、污染面广b、废水成分复杂、污染物质多c、废水水质变化大，造成废
12、水处理难度大钢铁工业固体废物特点：a、量大面广，种类繁多b、蕴含有价元素，综合利用价值高c、有毒废物少，便于处理与应用 C、（2）绿色的钢铁工业生产技术绿色的钢铁工业是在清洁生产基础上进一步延伸、扩展，具体包括：a、从源头入手根治造成污染的制造过程，注意资源、能源的选择，高度关注钢铁产品绿色生命周期。b、尽量将钢铁污染物消除在生产过程中。c、所谓的污染是指在不同尺度上超过生态平衡所能接受的外源性污染，不同类型、相关类型之间形成生态工业链，促进构成污染物的“零”排放系统（或称为最小排放体系） 。d、强调持续性的对环境污染集成预防策略，追求构成可持续钢铁生产发展战略的最佳模式。清洁生产作为工程技术
13、经历了一段认识发展的过程。这种进程既有从微观、介观到宏观、整体的发展进程；又有从宏观顶层整体设计到微观介观的发展进程，面对可持续发展，清洁生产的大致对策如下:（1）单元制造过程内的优化，改善单元过程的功能结构效率，尽量减少制造过程中不必要的输入和输出，降低单元过程资源负荷、能源负荷；（2）单元制造过程间的优化，尽量利用不同过程的排放物、废弃物、剩余能进行过程间的体系设计；（3）对于暂时无法利用的排放物( 包括排放过程)、废弃物，寻求技术革新的方法，使之能够充分再利用；（4）才用“末端治理技术”或采用生态学原理发挥生物圈的自身净化能力等。2.5 钢铁工业现有流程的清洁生产钢铁产品主要依靠铁矿石、
14、煤为主要原料的高炉转炉连铸热轧流程和主要依靠废钢为原料的电炉连铸热轧流程生产。针对钢铁工业的现有流程，要实现清洁生产而且使产品又具有竞争力，钢铁企业必须大幅度地降低原材料消耗，节省能源，减少生产中环境污染物的排放量，最大限度地进行二次资源的综合利用，建设冶金“三废”处理和利用的循环流程如废水的处理和循环利用等设施，提高钢铁制品的质量，降低钢铁的消耗量。2.5.1 冶金煤气及其热值的充分利用冶金生产过程排放的煤气，包括焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、电炉及铁合金炉的烟气等。这些煤气或烟气的温度较高，含有大量的物理热和化学热，是一种良好的能源。同时，冶金炉煤气中，含有的碳、氢化合物的比例很高，如利用
15、得当是很好的化工资源。因此，应大力加强煤气利用的研究。煤气余热利用的研究。从节能的角度出发，煤气的物理热应通过余热锅炉和烟气管道的冷却充分地回收和利用，或将煤气的余热和余压用于发电而回收能源。煤气经过一定的处理和转换用作城市的供热和取暖技术的研究。由于安全的原因，煤气应进行一定的处理和转换用于供热和取暖。煤气用作制取高附加值化工产品的研究。焦炉煤气中含有 CH4 的比例较高，可采取近似天然气的工艺制取合成氨，目前国内有少数厂家（如攀钢等）生产。 ，用转炉煤气制造尿素有较好的技术经济优越性。此外，利用冶金炉煤气中的 CO 还可制作碳黑、草酸等许多其他化工制品。2.5.2 冶金炉渣的全量和高附加值
16、利用钢铁生产中的冶金炉渣包括高炉渣、转炉渣、电炉渣和铁合金渣等，目前大部分均得到了利用。但冶金炉渣远未达到全量和高附加值的利用水平。特别是我国共生复合矿炉渣的利用率还很低，而这些炉渣中还含有多种宝贵资源。如攀枝花的钒钛磁铁矿，钛的回收不到l0 %，钒仅 4O %左右，其余 10 多种元素尚不能回收，其高炉渣中含有 24 %左右的 TiO2；白云鄂博复合铁矿的稀土元素的利用率仅 3 %，铌的回收率 7 即可）处理将具有良好的经济效果，并可减少资源的消耗。应重视钢铁企业内部自备燃煤电厂排放的粉煤灰的利用技术研究。现在，粉煤灰主要用作水泥添加剂、铺路、新型墙体材料等。但总的来说，我国粉煤灰的利用率还很低。粉煤灰中由于含有较多的碳质材料、氧化铁、氧化镁、氧化铝等，还含有具有良好保温性能的微珠。研究如何经济地分离这些物质并对分离出的物质进行较高附加值的利用是很重要的。总之，对钢铁企业废
