工業(yè)固廢清潔生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用與展望

曾石 黃賁

江蘇蘇科環(huán)境科技咨詢有限公司

工業(yè)固廢清潔生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用與展望

曾石 黃賁

江蘇蘇科環(huán)境科技咨詢有限公司

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了舉世矚目的成就，其中工業(yè)生產(chǎn)帶來的巨大的社會(huì)利益和發(fā)展動(dòng)力不言而喻，與此同時(shí)，其主要衍生物——工業(yè)固廢的排放也貫穿了工業(yè)生產(chǎn)的整個(gè)過程。我們既面臨前所未有的發(fā)展機(jī)遇，也面臨環(huán)境問題的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，工業(yè)固廢清潔生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，即工業(yè)固廢資源化迫在眉睫。工業(yè)固廢是工業(yè)生產(chǎn)和加工過程中排入環(huán)境的各種廢渣、建筑垃圾、污泥和粉塵的總稱，其中以廢渣為主。大量的工業(yè)固廢對(duì)環(huán)境構(gòu)成巨大威脅。同時(shí)作為“放錯(cuò)了地方的資源”，對(duì)其簡(jiǎn)單處理也是一種資源浪費(fèi)。

1、工業(yè)固廢的綜合利用現(xiàn)狀

據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，我國(guó)工業(yè)固廢累計(jì)堆存量超過67億噸，由于綜合利用水平還不高，綜合利用率僅64%，造成資源消耗高、浪費(fèi)大、利用率低，不僅使企業(yè)成本上升、經(jīng)濟(jì)效益低下，而且由于廢棄物排放量大，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。由于我國(guó)對(duì)工業(yè)固廢污染控制起步較晚.雖然在工業(yè)固廢的處理利用方面已取得一定進(jìn)展，并出現(xiàn)了一些適合我國(guó)目前經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展水平的工業(yè)固廢處理技術(shù)，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，總體水平還偏低，技術(shù)和服務(wù)能力良莠不齊。從清潔生產(chǎn)和綜合利用的技術(shù)現(xiàn)狀來看，大都停留在筑路、回填、農(nóng)用和生產(chǎn)建材等較低層次上，而且由于長(zhǎng)期缺乏科學(xué)的管理體系和配套的處理處置技術(shù)，大部分廢物未經(jīng)處理而直接排入環(huán)境，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前，我國(guó)對(duì)工業(yè)固廢的治理一般采用處理、處置和開展綜合利用相結(jié)合的治理策略，即能綜合利用的，盡量進(jìn)行利用；暫時(shí)不能進(jìn)行綜合利用的，則采取必要的處置和堆存措施。

2、幾種典型的工業(yè)固廢清潔生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用

2.1 赤泥中有價(jià)金屬的提取

氧化鋁、氧化鐵和氧化鈉是拜耳法赤泥的主要組成。雖然各種成分含量不高，但是由于赤泥產(chǎn)生量大，綜合考慮多種有價(jià)成分，其中的資源總量還是很可觀的。張校申、朱靜等人提出的拜耳法赤泥利用方案，首先對(duì)赤泥進(jìn)行預(yù)處理，降低后續(xù)處理的難度；對(duì)于鐵鋁鈉富集的部分采用堿石灰燒結(jié)，實(shí)現(xiàn)氧化鐵的還原磁化和鋁酸鈉的燒結(jié)，熟料進(jìn)行溶出，回收鋁酸鈉，溶出渣經(jīng)磁選同收鐵精礦。殘?jiān)搲A后應(yīng)用于建材行業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)拜耳法赤泥零排放。

2.2 鋼渣微晶玻璃技術(shù)

鋼渣微晶玻璃技術(shù)是采用水淬工藝將1400℃左右的高溫熔融態(tài)鋼渣然后直接成熔制微晶玻璃，用于生產(chǎn)水泥或回收鐵。這樣的既充分利用鋼渣自身攜帶的熱能，出爐的鋼渣直接和輔料混合均勻后成型，有效利用了熔融鋼渣的熱量，同時(shí)得到高附加值的產(chǎn)品。研究表明：得到鋼渣微晶玻璃樣品主晶相為鈣鐵透輝石Ca(Fe，Mg)Si206，晶體生長(zhǎng)充分，排列致密，其顯微硬度達(dá)到791.8MPa，抗折強(qiáng)度為150MPa，耐堿腐蝕性強(qiáng)于耐酸腐蝕性，該種鋼渣微晶玻璃的鋼渣摻量達(dá)到47.5%。

2.3 新型墻材技術(shù)

1980年后，原建材工業(yè)部提出消滅粘土實(shí)心磚，發(fā)展新型建筑材料。國(guó)家提出全國(guó)170個(gè)城市于2003年6月30日前限時(shí)禁止使用粘土實(shí)心磚，利用工業(yè)廢渣制備非燒結(jié)磚取代粘土實(shí)心磚已是工業(yè)廢棄物資源化利用的主要途徑之一。華中科技大學(xué)研究的改性磷石膏復(fù)合磚專利技術(shù)便實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢渣在新型墻材中的應(yīng)用，磷石膏制備墻材成功地進(jìn)行了中試實(shí)驗(yàn)，得到的成品抗折強(qiáng)度為3.86MPa，抗壓強(qiáng)度為17.51MPa，抗凍性合格，符合承重墻體材料的要求。磷石膏制備墻材項(xiàng)目不僅具有較好的環(huán)境和社會(huì)效益，還具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)用前景廣闊。

3、國(guó)外工業(yè)固廢清潔生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用

3.1 等離子氣化技術(shù)

等離子氣化技術(shù)是指利用等離子炬作為氣化爐的熱源，而不是傳統(tǒng)的點(diǎn)火和熔爐。等離子炬有著能產(chǎn)生高強(qiáng)度熱源的優(yōu)勢(shì)(5500℃)，而且操作相對(duì)簡(jiǎn)單，氣化爐內(nèi)的等離子體是一種高度電離或者充電的氣體。與焚燒完全不同的等離子技術(shù)是一種氣化技術(shù)，由于其高溫和高熱密度，等離子技術(shù)幾乎能將碳基廢物中的有機(jī)物完全轉(zhuǎn)化成合成氣(主要為CO和H)，而無機(jī)物則可變成無害灰渣(玻璃體)。對(duì)于固體廢物中的工業(yè)垃圾和有害廢物，等離子氣化技術(shù)在國(guó)外已被證明是一種可靠的處理措施。美國(guó)西屋公司的等離子體與等離子氣化已有30多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)20世紀(jì)90年代初.該公司在美國(guó)設(shè)置了一個(gè)處理固體廢物并帶有發(fā)電的試驗(yàn)裝置。到20世紀(jì)90年代末，該公司又在日本建造了一個(gè)中試規(guī)模的等離子氣化裝置，主要將生活垃圾、污水污泥、廢舊汽車粉碎后的殘留物等進(jìn)行處理。2000年以來，擁有和掌握這項(xiàng)技術(shù)的加拿大阿爾特公司也在全球范圍內(nèi)積極推進(jìn)建設(shè)商業(yè)化規(guī)模的等離子體垃圾處理項(xiàng)目，并且已有4個(gè)成功業(yè)績(jī)和正在運(yùn)作多個(gè)類似項(xiàng)目(除發(fā)電外，還有一個(gè)項(xiàng)目是用合成氣生產(chǎn)乙醇)。

4、輻射技術(shù)

輻射技術(shù)是指利用原子輻射和原子核輻射對(duì)物體進(jìn)行加工的技術(shù)。輻射對(duì)被輻照物體的結(jié)構(gòu)分子產(chǎn)生多種作用。包括交聯(lián)、裂解、固化以及接枝改性等。利用射線加工方式簡(jiǎn)單、功能多樣。這使得它具有很多優(yōu)點(diǎn)：安全可靠，對(duì)環(huán)境無污染，低成本，高效益。輻射技術(shù)能處理各種污染物，只要調(diào)節(jié)輻射劑量就行。輻射處理時(shí)不需另加化學(xué)品，不會(huì)引起二次污染。有些污染物最終分解為二氧化碳和水，不留污染痕跡。

美國(guó)的CYCLEAN公司采用輻射技術(shù)可以100%回收利用建筑垃圾，再生舊瀝青路面料，其質(zhì)量與新拌瀝青路面料相同，而成本可減低l／3，同時(shí)節(jié)約了垃圾清運(yùn)和處理等費(fèi)用，大大減輕了城市的環(huán)境污染。合成高分子材料的輻射裂解技術(shù)也已經(jīng)逐步產(chǎn)業(yè)化，市場(chǎng)上已有產(chǎn)品銷售。如聚四氟乙烯(PTFE)的輻射裂解，目前全球氟樹脂的消費(fèi)量約為12萬t，其中70%左右為PTFE。PTFE極其穩(wěn)定，在環(huán)境中幾十年都不會(huì)降解，給環(huán)境帶來不利的影響。經(jīng)過輻照的PTFE可以獲得納米級(jí)的粉末，它是一種耐高溫的有機(jī)潤(rùn)滑劑，加入潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂中，可大大提高這些產(chǎn)品的質(zhì)量。另外，對(duì)廢棄的聚四氟乙烯粉末進(jìn)行輻照以制造墨水、衣服以及潤(rùn)滑劑的主要成分現(xiàn)在也成為工業(yè)界的一個(gè)熱點(diǎn)。

5、總結(jié)

綜上所述，這些國(guó)內(nèi)外新的應(yīng)用技術(shù)不但可以緩解對(duì)自然資源的消耗和保護(hù)自然資源，而且還可以提高工業(yè)固廢的利用價(jià)值，減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)社會(huì)與工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。可見隨著研究的不斷發(fā)展，工業(yè)固廢資源化利用會(huì)越來越廣泛，應(yīng)用技術(shù)也會(huì)越來越成熟。

我國(guó)的再生資源回收利用產(chǎn)業(yè)存在巨大的資源優(yōu)勢(shì)，并蘊(yùn)含著不可估量的市場(chǎng)潛力。而我國(guó)固體廢物處理技術(shù)缺少具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)集成，創(chuàng)新能力較弱，固體廢物處理技術(shù)研發(fā)還停留在學(xué)習(xí)、消化國(guó)外先進(jìn)工藝技術(shù)的階段，重復(fù)、模仿是主要的研發(fā)方式，缺乏原創(chuàng)性開發(fā)。我們應(yīng)該加快固體廢物行業(yè)科技創(chuàng)新，提升行業(yè)技術(shù)水平，結(jié)合重大環(huán)境保護(hù)項(xiàng)目，支持發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的環(huán)保技術(shù)。加大投入力度，創(chuàng)建多元化的產(chǎn)業(yè)投資環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)變廢為寶，無廢生產(chǎn)的最終目的。

[1]張校申，朱靜，葉楠等.工業(yè)固廢處理及資源化技術(shù)評(píng)述，第六屆全國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)工業(yè)學(xué)術(shù)研討會(huì)，2011(8)：12-14

[2]寇怡青，魏麗君.中國(guó)工業(yè)固廢綜合利用產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析和未來展望，第八屆國(guó)際粉煤灰、脫硫石膏及其它工業(yè)固廢綜合利用高峰論壇暨2011年中國(guó)新型墻體材料、外墻保溫與建筑節(jié)能技術(shù)交流會(huì)論文集，2011(9)：26

[3]孫堅(jiān)，耿春雷，張作泰等.工業(yè)固體廢物資源綜合利用技術(shù)現(xiàn)狀，材料導(dǎo)論2012(26)：11