淺析氨堿法環(huán)保工作面臨的形勢與對策

楊燎原

(廣東南方堿業(yè)股份有限公司 安全環(huán)保部,廣東 廣州 510760)

淺析氨堿法環(huán)保工作面臨的形勢與對策

楊燎原

(廣東南方堿業(yè)股份有限公司 安全環(huán)保部,廣東 廣州 510760)

介紹氨堿法純堿工藝的概況及產(chǎn)污情況;分析了該工藝的環(huán)保現(xiàn)狀及節(jié)能降耗、與國際先進(jìn)環(huán)保水平的差距、行業(yè)內(nèi)市場競爭等3方面面臨的挑戰(zhàn);提出氨堿法環(huán)保工作的對策與建議,淺析了蒸餾廢液、白泥、返砂碎石的處理方法。

氨堿法制堿;環(huán)保工作;清潔生產(chǎn);循環(huán)經(jīng)濟(jì);可持續(xù)發(fā)展

1 氨堿法工藝概況及產(chǎn)污情況

1.1 氨堿法概況[1]

氨堿法制堿工藝是以氯化鈉和石灰石為原料,在氨的參與下,通過一系列反應(yīng)而制得成品純堿。其反應(yīng)流程如圖1。

氨堿法工藝主要化學(xué)反應(yīng)如下:

1.2 氨堿法工藝產(chǎn)污情況

由前述的流程圖及查閱相關(guān)資料可知,國內(nèi)氨堿法特征污染物排放情況如下:

1)蒸餾廢液,主要含有大量的 CaCl2、NaCl及少量的氨氮,與海水的物化性質(zhì)相近,產(chǎn)生量約為13m3/t純堿;

2)白泥(堿渣),主要含有CaCO3、CaO、MgO和水,產(chǎn)生量約為350kg/t純堿;

3)返砂碎石,主要成分為 CaCO3、Ca(OH)2、CaO等,產(chǎn)生量約為165kg/t純堿。

2 氨堿法的環(huán)保現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)

2.1 國家在清潔生產(chǎn)及節(jié)能降耗方面的關(guān)注度空前提高

2005年10月召開的黨的十六屆五中全會首次提出,要把節(jié)約資源作為基本國策,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),保護(hù)生態(tài)環(huán)境,加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。在2007年10月召開的中國共產(chǎn)黨第十七次全國代表大會上,胡錦濤總書記在報(bào)告中明確提出,建設(shè)生態(tài)文明,基本形成節(jié)約能源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增長方式、消費(fèi)模式。今年3月召開的第十一屆全國人民代表大會第三次會議,溫家寶總理在作政府工作報(bào)告時(shí)再次強(qiáng)調(diào),要加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式,調(diào)整優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),努力建設(shè)以低碳排放為特征的產(chǎn)業(yè)體系和消費(fèi)模式。由此可見,自2005年以來我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展思路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍,徹底摒棄了傳統(tǒng)的粗放型發(fā)展模式,轉(zhuǎn)為綠色集約型戰(zhàn)略。

圖1 氨堿法工藝流程

隨著《清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》、《節(jié)約能源法》和《循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》等環(huán)保法律法規(guī)的相繼出臺、施行,特別是去年的哥本哈根氣候峰會之后,國家在節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)等方面的關(guān)注度空前提高了,因此屬于“兩高一資”型范疇的氨堿行業(yè)必須改變傳統(tǒng)的發(fā)展模式,大力踐行“低碳、循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的綠色發(fā)展理念,方能真正實(shí)現(xiàn)無障礙發(fā)展。

2.2 與國際先進(jìn)水平相比,環(huán)保工作尚有不小的進(jìn)步空間

2009年,全國純堿生產(chǎn)能力2100萬t,產(chǎn)量1872萬t,其中氨堿法純堿產(chǎn)量超過了1000萬t,均居世界第一位。通過分析上述一連串耀眼的數(shù)字之后,我國純堿工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀的特點(diǎn)如下:

1)產(chǎn)能和產(chǎn)量均位居世界第一;

2)行業(yè)內(nèi)共有生產(chǎn)企業(yè)超過50家,數(shù)量也位居全球首位,但規(guī)模普遍遠(yuǎn)低于世界平均水平,目前全球純堿企業(yè)生產(chǎn)能力平均規(guī)模為41萬t/a,相比而言,我國純堿生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模普遍偏小,以生產(chǎn)能力氨堿30萬t/a為標(biāo)準(zhǔn),我國未達(dá)到此規(guī)模的純堿企業(yè)有15家左右,占總生產(chǎn)能力的30%;

3)各制堿企業(yè)技術(shù)裝備水平參差不齊,因此本行業(yè)的整體規(guī)模效應(yīng)不甚理想。

查閱《純堿行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系(試行)》及相關(guān)資料可知,我國氨堿法生產(chǎn)在清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排方面與國際先進(jìn)水平相比還存在不小的差距,詳見表1。

表1 國內(nèi)外氨堿法清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)

差距越大,亦意味著本行業(yè)進(jìn)步的可能性越大,我們有理由相信氨堿業(yè)只要在環(huán)保工作方面投入足夠的人力、物力,可挖掘的潛能還是相當(dāng)可觀的。

2.3 行業(yè)內(nèi)市場競爭異常激烈,環(huán)保工作或許成為贏得勝利的關(guān)鍵因素

自2000年以來,我國純堿工業(yè)保持著高速增長,年均增長率維持在11%以上。特別是2007年以后,純堿市場延續(xù)著之前的上升趨勢,價(jià)格一路攀升,出現(xiàn)持續(xù)火爆的行情,不斷刺激著各路資金進(jìn)入純堿行業(yè)。不僅原有企業(yè)進(jìn)行擴(kuò)能改造,新企業(yè)亦雨后春筍般地涌現(xiàn),而且規(guī)模一個(gè)比一個(gè)大。

2008年底,全球金融危機(jī)爆發(fā),不但純堿下游行業(yè)需求增速明顯放緩,而且以往靠出口調(diào)節(jié)國內(nèi)純堿市場供求平衡的方法亦屢屢受挫——首先,美國最大的純堿出口經(jīng)銷商安塞克公司為維持國際份額,采取降價(jià)措施增加對亞洲地區(qū)的出口量,由于美國純堿主要是以天然堿為主,無論從質(zhì)量或是生產(chǎn)成本競爭上,我國純堿企業(yè)都處于下風(fēng),出口難度陡然增大。其次,我國純堿遭遇到了印度市場的“特保”調(diào)查。2009年11月5日,印度海關(guān)決定對原產(chǎn)于中國的純堿征收20%的保障稅,以從價(jià)稅方式征收,征稅期自2009年4月20日至2010年4月19日。這一特保措施使得中國純堿基本被印度市場拒之門外,而印度一直是是國際市場上純堿進(jìn)口的主要消費(fèi)國。

在接連遭遇多重打擊之后,我國純堿市場不可避免地出現(xiàn)了產(chǎn)能過剩現(xiàn)象,因此行業(yè)內(nèi)的競爭異常激烈,為此發(fā)改委、工信部等部委連續(xù)發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)純堿工業(yè)建設(shè)管理促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展的通知》、《純堿行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系(試行)》、《純堿行業(yè)準(zhǔn)入條件》等指導(dǎo)性文件,毫不夸張地說環(huán)保指標(biāo)已成為了政府調(diào)控氨堿法行業(yè)發(fā)展的最大利器。站在企業(yè)自身的角度考慮,利潤的構(gòu)成可概括為“開源節(jié)流”兩個(gè)方面,其一開拓市場、提高產(chǎn)品的附加值、從而贏得客戶的信賴,其次則是千方百計(jì)優(yōu)化各項(xiàng)消耗指標(biāo)、竭盡所能地降低產(chǎn)品的制造成本,節(jié)能降耗工作明顯屬于后者。以前述的綜合能耗指標(biāo)為例,若能與國際先進(jìn)水平比肩,在現(xiàn)有基礎(chǔ)上每噸產(chǎn)品降低50kg標(biāo)煤的消耗量,1kg標(biāo)煤在市場上的采購價(jià)約為1元,一家30萬t/a產(chǎn)能的純堿廠由于節(jié)省下來的燃煤而產(chǎn)生的純利潤即高達(dá)1500萬元/a。由此可見,環(huán)保工作或許將成為左右市場競爭的“勝負(fù)手”。

3 氨堿法環(huán)保工作的對策與建議

我國分別于2000年7月頒布了《中華人民共和國清潔生產(chǎn)法》和2002年6月公布了《中華人民共和國清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》,明確鼓勵、支持我國的各類企業(yè)開展清潔生產(chǎn),通過源頭控制、減少污染物的產(chǎn)生量;充分回收和合理利用工業(yè)廢渣、廢液(水)、廢氣等,減少污染物的排放量。堅(jiān)持與結(jié)構(gòu)調(diào)整相結(jié)合、與企業(yè)技術(shù)進(jìn)步相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益的統(tǒng)一。所謂清潔生產(chǎn)是指運(yùn)用一系列的方法和措施,既可滿足人們的需要,又可合理使用自然資源和能源并使環(huán)境得到保護(hù),其實(shí)質(zhì)是一種物料和能耗最少的人類生產(chǎn)活動的規(guī)劃和管理,將廢物減量化、資源化和無害化,或消滅于生產(chǎn)過程之中。對生產(chǎn)過程而言,清潔生產(chǎn)包括節(jié)約原材料和能源,淘汰有毒原材料并在全部排放物和廢物離開生產(chǎn)過程以前減少它們的數(shù)量和毒性。對產(chǎn)品而言,清潔生產(chǎn)策略旨在減少產(chǎn)品在整個(gè)生產(chǎn)周期過程(包括從原料提煉到產(chǎn)品的最終處置)中對人類和環(huán)境的影響。清潔生產(chǎn)不包括末端治理技術(shù),如空氣污染控制、廢水處理、固體廢棄物焚燒或填埋,清潔生產(chǎn)通過應(yīng)用專門技術(shù),改進(jìn)工藝技術(shù)和改變管理態(tài)度來實(shí)現(xiàn)。

為了適應(yīng)國家在節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)方面日趨嚴(yán)格的要求,氨堿行業(yè)必須改變傳統(tǒng)的污染末端治理觀念,用綜合預(yù)防的環(huán)境策略來指導(dǎo)開展環(huán)保工作,最終實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的終極目標(biāo),下面結(jié)合行業(yè)的特點(diǎn),按照“以廢治廢、雙向治理、變廢為寶”的治理方針,談?wù)勌卣魑廴疚锏闹卫聿呗浴?/p>

3.1 蒸餾廢液的處理

其主要成份為氯化鈣、氯化鎂及少量的氨氮,物化性質(zhì)與海水相近。首先可采取廢水收集再利用措施、一水多用、重復(fù)利用,盡量減少廢水的外排量,其次可選用如下的綜合利用方案,變廢為寶。

1)廢液用于制二水氯化鈣,通過增加相關(guān)的篩選、提煉裝置,回收廢液中的CaCl2,一方面降低了廢液的含固量,另一方面為其重復(fù)利用、減少排放提供了平臺。

2)廢液用于鹽鹵脫硝,由于鹽鹵中含有的主要雜質(zhì)為 Na2SO4,根據(jù)方程式 Na2SO4+CaCl2→2NaCl+CaSO4可知,完全可以用廢液來進(jìn)行鹽鹵的預(yù)處理及提純,不但可以大幅度地降低其雜質(zhì)含量,同時(shí)可以得到工業(yè)鹽及石膏,最為關(guān)鍵的是進(jìn)一步提高了原料食鹽的利用率,理論上可達(dá)到95%以上,從而有望解決氨堿法工藝的一大瓶頸問題。

3)廢液用于制作水泥砂漿的稠化水泥,由于廢液中含有大量的活性Ca2+,濃縮后理論上可用于生產(chǎn)特種砂漿水泥。

3.2 白泥的處理

經(jīng)查閱白泥分析報(bào)告后得知,其主要成分為氧化鈣(其中有相當(dāng)數(shù)量是以碳酸鈣的形式存在)、氧化鎂和水,根據(jù)國家環(huán)保總局《關(guān)于純堿生產(chǎn)企業(yè)廢渣液堆放場適用標(biāo)準(zhǔn)問題的復(fù)函》(環(huán)函[2006]369號)的文件精神,白泥屬于一般的工業(yè)固體廢物,完全可進(jìn)行填埋、堆存處置及綜合利用。

1)白泥用于生產(chǎn)土壤調(diào)理劑,由于其含有大量活性極好的Ca2+、Mg2+、K+,因此完全可用于生產(chǎn)鈣鎂鉀復(fù)混肥,事實(shí)上此法乃目前唯一實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化的白泥綜合利用途徑[2]。

2)白泥用于鍋爐煙氣脫硫,由于其含有比表面積相當(dāng)理想的大量堿性物質(zhì),就化學(xué)反應(yīng)原理而言完全可用于煙氣脫硫,因此國家發(fā)改委在《純堿行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)總體目標(biāo)指導(dǎo)意見》里明確提出——到2012年,力爭50%氨堿企業(yè)采用“氨堿廠白泥用于鍋爐煙氣濕法脫硫生產(chǎn)石膏技術(shù)”,并實(shí)現(xiàn)與行業(yè)外企業(yè)合作[3]。

3)白泥用于制特種水泥、石膏球、人工魚礁等,由于其特有的物化性質(zhì),國內(nèi)外專家就上述3方面的綜合利用亦進(jìn)行了有益的探索。

3.3 返砂碎石的處理

因煅燒石灰石及生產(chǎn)石灰乳過程中產(chǎn)生的返砂和碎石,其主要成份為CaCO3、Ca(OH)2、CaO等,其與石灰石的物化性質(zhì)相近,可進(jìn)行綜合利用的途徑如下:

1)替代部分石灰石用于新型干法回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn),只要妥善解決了其含有的過燒CaO、MgO、Cl-等對水泥熟料煅燒和性能方面的影響,得出最佳的配料條件后即可進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn),若能取得突破則此法乃目前最便捷的利用途徑。

2)用于混凝土和干粉砂漿摻合料,實(shí)現(xiàn)此種綜合利用需要增加設(shè)備投入及加工成本,以對返砂碎石進(jìn)行粉磨預(yù)處理,使其滿足后續(xù)的使用需求。

3)用作脫硫劑,目前燃煤發(fā)電廠所使用的石灰石、石灰脫硫劑中CaO含量大于45%,比表面積達(dá)500m2/kg,因此返砂碎石經(jīng)粉磨預(yù)處理后可望實(shí)現(xiàn)此利用途徑。

若上述3大類的特征污染物能按照相應(yīng)的綜合利用方案進(jìn)行分項(xiàng)治理、全面突破,則掣肘氨堿行業(yè)的環(huán)保軟肋將可望解決,行業(yè)將力爭實(shí)現(xiàn)無障礙發(fā)展,朝綠色無機(jī)化工的終極目標(biāo)前進(jìn)。

4 結(jié) 語

純堿乃許多產(chǎn)品的基本原料之一,廣泛使用于國民經(jīng)濟(jì)的諸多領(lǐng)域,為我國經(jīng)濟(jì)的騰飛發(fā)揮了不可替代的作用;在短期內(nèi)找不到純堿替代品的客觀前提下,行業(yè)的健康有序發(fā)展亦顯得順理成章、意義非凡。隨著競爭日益激烈的全球化時(shí)代的到來,行業(yè)內(nèi)必然會重新進(jìn)行洗牌,產(chǎn)能偏小的企業(yè)不可避免地會被整合兼并,最后剩下5～10家綜合實(shí)力較強(qiáng)的制堿企業(yè),尤其是采用氨堿法工藝的企業(yè)只有以清潔生產(chǎn)、節(jié)能降耗、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念來指導(dǎo)開展環(huán)保工作,或許才能成為在市場中最終活下來的強(qiáng)者,真正實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。

[1] 中國純堿工業(yè)協(xié)會.純堿工學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1990

[2] 柯玉詩,黃志紅.堿渣及鈣鎂多元復(fù)混肥農(nóng)用研究[J].純堿工業(yè),2001(4):3～7

[3] 王文宗,王君璋,朱群益.海水白泥乳煙氣脫硫試驗(yàn)研究[J].節(jié)能技術(shù),2004(1)

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C

1005-8370(2011)05-08-04

2011-06-17

楊燎原(1982-),環(huán)境工程碩士,環(huán)境管理工程師;現(xiàn)任廣東南方堿業(yè)股份有限公司環(huán)保顧問。