五莲县石材废料的资源化利用

2013-11-24李华董仲珍黄西宏郭和民

再生资源与循环经济 2013年11期

李华，董仲珍，黄西宏，郭和民

（日照市环境保护局，山东日照276826）

我国的石材资源分布较广，品种较多（主要以大理石与花岗石为主）。花岗石资源大部分集中分布在沿海各省。山东、浙江、福建、广东四省及广西自治区的生产量几乎占到全国花岗石产量的70%。

山东省日照市五莲县是江北最大的石材产业基地。五莲县石材资源丰富，石材资源以花岗岩为主，地质储量达到50亿m3，是建筑装饰用的上乘材料。丰富的石材资源和广阔的市场前景，带动石材加工业不断发展壮大。石材加工业已经成为五莲县重要的经济支柱产业。目前，五莲县石材项目约900余家，大多以小作坊为主。

石材工业是资源加工型产业，生产过程仍普遍采用传统的生产方式，加工技术、设备落后，不但影响了石材生产效率，造成石材荒料成材率低、产品质量参差不齐，而且在锯切和研磨的过程中产生大量边角料、锯屑和磨屑等废料，直接导致了石材资源的严重浪费[1]。生产加工过程产生大量废弃物，对当地的生态环境产生严重破坏[2-4]，尤其是石材废水的偷排、漏排引起严重的地表水质污染，使原本清洁的河流变成“牛奶河”[5]。如何处理和合理利用石材废料，变废为宝，已经成为石材加工企业以及当地政府十分关注的问题。

为此，五莲县委、县政府对石材加工业进行综合整治，最大限度地降低石材工业对周围环境的影响。根据《中共五莲县委五莲县人民政府关于加快五莲石材工业园建设的意见》（莲发［2012］7号），石材业发展思路为：石材加工企业全部退路入园发展，实现石材加工企业规模发展、提档升级和清洁生产，打造可持续发展的石材加工基地，争创省级乃至国家级循环经济示范园区。

1 石材主要废料的资源化利用

石材加工废料一般包括石材边角料、石渣、废粉及锯泥等。

1.1 国外对石材加工废料的资源化利用

（1）利用花岗岩碎石制取涂料[6]。首先按照不同粒径要求粉碎，再经筛选成碎石颗粒，经防止风化处理后，加入特殊配方的亚克力树脂调制而成。这种花岗岩碎石涂料具有天然石材的质感，且不褪色，涂刷性好，能有效防水、抗酸碱、附着力强、色彩多样，不仅能改善涂料性能，涂刷效果逼真，还能使石粉得到增值，但是同样对石粉的纯度要求较高。

（2）生产烧结砖[7]。意大利的UNIECO砖瓦设备公司采用不同百分比的废浆（最高添加40%的废浆）与黏土混合得到合格产品；P·Torres，H·R·Femandes等在原有瓷砖生产工艺下，成功利用废花岗岩泥浆代替长石生产瓷砖。

1.2 国内对石材加工废料的资源化利用

我国对石材加工废粉的研究起步较晚，应用技术不成熟，导致我国目前大部分废粉堆积成山，无法得到充分的利用。

目前国内废弃石料综合利用的主要途径如下。

（1）石材边角料可以用来生产小块料及马赛克等。由于这些废石块虽未成荒料，但仍有一定块度，可以进一步加工，生成小石块料或者马赛克等。

（2）利用废石料、废石粉生产人造石材。人造石材包括各种人造石的板材、异型材、人造雕、仿石用具及工艺品等。利用石材废料生产人造石，废料利用率较高且成本较低。储凌等[8]以废石粉、不饱和聚酯树脂作为主要原料，采用常温成型工艺制备了人造大理石，但是其增加的成本远大于掺入废料降低的成本，很难进行推广生产。

（3）废料用于混凝土及专用砂浆制备。废石粉由于其粒度很小，具有良好的微粒填充作用和微集料效益。胡红梅、程瑶等[9]研究利用废石粉生产绿色高性能混凝土，其研究表明，在合理的掺量范围内（≤15%），可以利用废石粉替代水泥作为混凝土掺合料，不仅能满足高性能要求，同时可以节约水泥，充分利用矿产资源，减少环境污染，具有环境保护与混凝土绿色化的双重效益[10]。林生凤[11]通过对石材废料制备蒸压加气混凝土专用砌筑砂浆的研究表明，废石粉可作为粉煤灰的替代物，用于制备蒸压加气混凝土专用砌筑砂浆，石粉取代率25%～50%，砂浆的各项性能均符合行业标准JL890-2001的要求；但废石粉不适宜取代水泥用于配制专用砂浆。

（4）废料用于制造玻璃。在废石粉中添加一些氧化物（二氧化硅），再与沙子、碳酸钙等混合，按照一定的比例混合制造玻璃，其抗水性、透光性等性能都已通过技术鉴定。废石粉的加入可以减少沙子的使用量。俞祚华等[12]研究采用花岗岩废料制备微晶玻璃，并取得一定成功。

（5）废料的其他利用。废石料、废石粉用于生活用煤中，不但能够减少用煤量，还可以起到助燃和脱硫的作用，降低SO2有害气体逸出量，改善室内外的空气质量；在电焊条的制造中加入适量的石粉，可起造渣作用，防止焊接熔池及空气进入到电弧中。

2 五莲石材工业园废料的资源化利用

2.1 石材加工主要生产工艺及产污环节

五莲石材工业园石材加工主要生产工艺为锯切、打磨，具体加工工艺流程如图1所示。

石材原料为花岗岩石，来自五莲县，来料进厂首先用锯机切割，再用切机切片，然后用磨机将石片表面打磨后即成成品。

石材加工过程产生的主要污染物估算依据及产污量：

（1）根据《石板材行业环境问题及其对策》、《石材加工冷却水的循环使用》：石板材边角料和石渣分别占板材原料的27%和6%，锯泥中石粉量一般为石材原料的7%，冷却剂使用量为0.7～1 kg/m2毛板，锯泥量约等于石粉量和冷却剂量。

（2）根据《石板材加工废水处理实用技术》：一般锯机（10片，3台锯机配1台切机）废水产生量约14 m3/（台·h）、磨机废水产生量约0.7 m3/（台·h），废水循环利用时，补充水量为循环水量的1%。

（3）根据《石材加工行业防尘措施的效果和评价》：湿式锯切作业场所粉尘产生浓度均值1.5 mg/m3、湿式磨光作业场所粉尘产生浓度均值1.2 mg/m3，锯、切、磨均为湿法。

由上可知，石材加工过程产生大量的石材废料，如何资源化处理这些固体废料，成为石材工业园面临的最大问题与考验。

2.2 石材加工废料的资源利用

五莲石材工业园采用湿法加工工艺（锯切、打磨均采用湿法加工），产生主要污染物为锯泥（湿式粉尘）。针对锯泥产生量大、水分大等特性，计划采用翟玉波[13]等人蒸压锯泥混凝土砌块及其加工专利技术处理石材锯泥，加工其为生产工程砌块。此项专利充分利用了石材加工行业所生成的大量废弃物——锯泥，进而制成建筑行业所用的优质材料，不仅具有可观的经济效益，而且在很大程度上减少了石材加工行业对环境的污染排放，同时具有良好的社会效益。

玉莲石材工业园锯泥资源利用工艺流程图见图2所示。