工业固废清洁生产技术应用与展望

曾石 黄贲

江苏苏科环境科技咨询有限公司

工业固废清洁生产技术应用与展望

曾石 黄贲

江苏苏科环境科技咨询有限公司

随着中国经济发展取得了举世瞩目的成就，其中工业生产带来的巨大的社会利益和发展动力不言而喻，与此同时，其主要衍生物——工业固废的排放也贯穿了工业生产的整个过程。我们既面临前所未有的发展机遇，也面临环境问题的严峻挑战，工业固废清洁生产技术的发展，即工业固废资源化迫在眉睫。工业固废是工业生产和加工过程中排入环境的各种废渣、建筑垃圾、污泥和粉尘的总称，其中以废渣为主。大量的工业固废对环境构成巨大威胁。同时作为“放错了地方的资源”，对其简单处理也是一种资源浪费。

1、工业固废的综合利用现状

据初步统计，我国工业固废累计堆存量超过67亿吨，由于综合利用水平还不高，综合利用率仅64%，造成资源消耗高、浪费大、利用率低，不仅使企业成本上升、经济效益低下，而且由于废弃物排放量大，对环境造成严重污染。由于我国对工业固废污染控制起步较晚.虽然在工业固废的处理利用方面已取得一定进展，并出现了一些适合我国目前经济技术发展水平的工业固废处理技术，但与发达国家相比，总体水平还偏低，技术和服务能力良莠不齐。从清洁生产和综合利用的技术现状来看，大都停留在筑路、回填、农用和生产建材等较低层次上，而且由于长期缺乏科学的管理体系和配套的处理处置技术，大部分废物未经处理而直接排入环境，造成严重的环境污染。目前，我国对工业固废的治理一般采用处理、处置和开展综合利用相结合的治理策略，即能综合利用的，尽量进行利用；暂时不能进行综合利用的，则采取必要的处置和堆存措施。

2、几种典型的工业固废清洁生产技术应用

2.1 赤泥中有价金属的提取

氧化铝、氧化铁和氧化钠是拜耳法赤泥的主要组成。虽然各种成分含量不高，但是由于赤泥产生量大，综合考虑多种有价成分，其中的资源总量还是很可观的。张校申、朱静等人提出的拜耳法赤泥利用方案，首先对赤泥进行预处理，降低后续处理的难度；对于铁铝钠富集的部分采用碱石灰烧结，实现氧化铁的还原磁化和铝酸钠的烧结，熟料进行溶出，回收铝酸钠，溶出渣经磁选同收铁精矿。残渣脱碱后应用于建材行业，从而实现拜耳法赤泥零排放。

2.2 钢渣微晶玻璃技术

钢渣微晶玻璃技术是采用水淬工艺将1400℃左右的高温熔融态钢渣然后直接成熔制微晶玻璃，用于生产水泥或回收铁。这样的既充分利用钢渣自身携带的热能，出炉的钢渣直接和辅料混合均匀后成型，有效利用了熔融钢渣的热量，同时得到高附加值的产品。研究表明：得到钢渣微晶玻璃样品主晶相为钙铁透辉石Ca(Fe，Mg)Si206，晶体生长充分，排列致密，其显微硬度达到791.8MPa，抗折强度为150MPa，耐碱腐蚀性强于耐酸腐蚀性，该种钢渣微晶玻璃的钢渣掺量达到47.5%。

2.3 新型墙材技术

1980年后，原建材工业部提出消灭粘土实心砖，发展新型建筑材料。国家提出全国170个城市于2003年6月30日前限时禁止使用粘土实心砖，利用工业废渣制备非烧结砖取代粘土实心砖已是工业废弃物资源化利用的主要途径之一。华中科技大学研究的改性磷石膏复合砖专利技术便实现了工业废渣在新型墙材中的应用，磷石膏制备墙材成功地进行了中试实验，得到的成品抗折强度为3.86MPa，抗压强度为17.51MPa，抗冻性合格，符合承重墙体材料的要求。磷石膏制备墙材项目不仅具有较好的环境和社会效益，还具有较好的经济效益，应用前景广阔。

3、国外工业固废清洁生产技术应用

3.1 等离子气化技术

等离子气化技术是指利用等离子炬作为气化炉的热源，而不是传统的点火和熔炉。等离子炬有着能产生高强度热源的优势(5500℃)，而且操作相对简单，气化炉内的等离子体是一种高度电离或者充电的气体。与焚烧完全不同的等离子技术是一种气化技术，由于其高温和高热密度，等离子技术几乎能将碳基废物中的有机物完全转化成合成气(主要为CO和H)，而无机物则可变成无害灰渣(玻璃体)。对于固体废物中的工业垃圾和有害废物，等离子气化技术在国外已被证明是一种可靠的处理措施。美国西屋公司的等离子体与等离子气化已有30多年的应用经验20世纪90年代初.该公司在美国设置了一个处理固体废物并带有发电的试验装置。到20世纪90年代末，该公司又在日本建造了一个中试规模的等离子气化装置，主要将生活垃圾、污水污泥、废旧汽车粉碎后的残留物等进行处理。2000年以来，拥有和掌握这项技术的加拿大阿尔特公司也在全球范围内积极推进建设商业化规模的等离子体垃圾处理项目，并且已有4个成功业绩和正在运作多个类似项目(除发电外，还有一个项目是用合成气生产乙醇)。

4、辐射技术

辐射技术是指利用原子辐射和原子核辐射对物体进行加工的技术。辐射对被辐照物体的结构分子产生多种作用。包括交联、裂解、固化以及接枝改性等。利用射线加工方式简单、功能多样。这使得它具有很多优点：安全可靠，对环境无污染，低成本，高效益。辐射技术能处理各种污染物，只要调节辐射剂量就行。辐射处理时不需另加化学品，不会引起二次污染。有些污染物最终分解为二氧化碳和水，不留污染痕迹。

美国的CYCLEAN公司采用辐射技术可以100%回收利用建筑垃圾，再生旧沥青路面料，其质量与新拌沥青路面料相同，而成本可减低l／3，同时节约了垃圾清运和处理等费用，大大减轻了城市的环境污染。合成高分子材料的辐射裂解技术也已经逐步产业化，市场上已有产品销售。如聚四氟乙烯(PTFE)的辐射裂解，目前全球氟树脂的消费量约为12万t，其中70%左右为PTFE。PTFE极其稳定，在环境中几十年都不会降解，给环境带来不利的影响。经过辐照的PTFE可以获得纳米级的粉末，它是一种耐高温的有机润滑剂，加入润滑油、润滑脂中，可大大提高这些产品的质量。另外，对废弃的聚四氟乙烯粉末进行辐照以制造墨水、衣服以及润滑剂的主要成分现在也成为工业界的一个热点。

5、总结

综上所述，这些国内外新的应用技术不但可以缓解对自然资源的消耗和保护自然资源，而且还可以提高工业固废的利用价值，减少环境污染，实现社会与工业的可持续发展。可见随着研究的不断发展，工业固废资源化利用会越来越广泛，应用技术也会越来越成熟。

我国的再生资源回收利用产业存在巨大的资源优势，并蕴含着不可估量的市场潜力。而我国固体废物处理技术缺少具有自主知识产权的技术集成，创新能力较弱，固体废物处理技术研发还停留在学习、消化国外先进工艺技术的阶段，重复、模仿是主要的研发方式，缺乏原创性开发。我们应该加快固体废物行业科技创新，提升行业技术水平，结合重大环境保护项目，支持发展具有自主知识产权的环保技术。加大投入力度，创建多元化的产业投资环境，从而实现变废为宝，无废生产的最终目的。

[1]张校申，朱静，叶楠等.工业固废处理及资源化技术评述，第六届全国循环经济与生态工业学术研讨会，2011(8)：12-14

[2]寇怡青，魏丽君.中国工业固废综合利用产业现状分析和未来展望，第八届国际粉煤灰、脱硫石膏及其它工业固废综合利用高峰论坛暨2011年中国新型墙体材料、外墙保温与建筑节能技术交流会论文集，2011(9)：26

[3]孙坚，耿春雷，张作泰等.工业固体废物资源综合利用技术现状，材料导论2012(26)：11