宁东能源化工基地工业固废资源化利用探讨

2020-04-20牛国彩翟建雍乐

中阿科技论坛（中英阿文） 2020年1期

牛国彩翟建雍乐

[内容摘要]宁东能源化工基地是国务院批准的国家重点开发区、国家重要的大型煤炭生产基地、“西电东送”火电基地、煤化工产业基地和循环经济示范区。随着煤炭、电力、能源化工等重点项目加快推进，煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏、气化炉渣、锅炉灰渣、电石渣等工业固废物的产生量迅速增大，综合利用率相对较低，工业固废物对高质量发展影响比较严峻。通过对宁东基地工业固废的种类、数量、综合利用情况进行调研，并在此基础上提出工业固废综合利用及贮存处置的措施与政策性建议。本文提出对宁东基地工业固废处置利用途径的探讨研究，不仅能够为当地企业、管理部门提供决策支撑，也能够为宁夏地区其它工业园区提供借鉴参考。

[关键词]生态环境;工业园区;工业固废;资源利用

1概述

宁东能源化工基地（以下简称“宁东基地”）是国务院批准的国家重点开发区、国家重要的大型煤炭生产基地、“西电东送”火电基地、煤化工产业基地和循环经济示范区。随着煤炭、电力、能源化工等重点项目加快推进，煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏、气化炉渣、锅炉灰渣、电石渣等工业固废物的产生量迅速增大，综合利用率相对较低，工业固废物对高质量发展影响比较严峻。

2018年宁东基地核心区一般工业固废产生总量 1725.2 万吨，其中煤矸石 316.2 万吨、粉煤灰475.2 万吨、脱硫石膏 115.7 万吨、气化渣 710 万吨、其它固废 41.3 万吨。2013年6月-2017年12月，宁东基地规划建成的渣场累计贮存处置各类工业废渣近1900万吨，2018年以后每年贮存处置量将达到1000万吨以上，原规划建设的1、2、3号综合渣场均出现了库容不能满足长期排渣的需要。

因此，针对目前宁东基地已无适合开发建设渣场的土地，而规划的综合渣场均出现了库容不能满足长期排渣的问题，对宁东基地工业固废的种类、数量、综合利用情况进行调研，并在此基础上进行资源化利用，至关重要。

当前，宁东基地处在经济转型升级的关键期和创新驱动发展的攻坚期，环境保护形势十分严峻。为加快宁东基地生态文明建设，切实改善环境质量，防范环境风险，实现建设生态工业园区和国家级循环经济示范区的目标，必须加快工业固废综合利用。本文提出对宁东基地工业固废处置利用途径的分析探讨，对于宁东基地经济、环境、资源协调发展方针和政策制订具有重要的指导意义，对于当地经济社会可持续发展具有重要的战略意义。

2宁东基地工业固废处置利用现状

2.1工业固废产生情况

宁东基地工业固体废物主要包括煤矿产生的煤矸石和煤泥、电厂锅炉产生的粉煤灰、炉渣、脱硫石膏和化工企业产生的气化渣以及污水处理产生的污泥。宁东基地工業固废的产生量逐年增加，并且增长率不断提高。据调查统计，2017年宁夏宝丰能源集团、国能宁煤煤制油公司、宁夏京能宁东发电公司等10户企业，工业固废产生量就达1417.92万吨。2018年仅宁夏京能宁东发电公司、华电宁夏灵武发电公司、宁夏枣泉发电公司等9户发电企业粉煤灰产出量1045.8万吨。宁东基地2010-2017年工业固体废物产生量趋势见图2-1。

2.2工业固废综合利用情况

宁东基地产生的工业固体废物主要用于水泥、混凝土、墙体材料等建材行业以及铺路、电力、热力的生产和供应业等。2010-2017年，宁东基地工业固废年产生量从461.04万吨增加至1517.2万吨，工业固废产生量急剧增加，但综合利用率却不高，这已成为宁东基地的主要环境问题。宁东基地目前已投产运行的固废综合利用企业共16户，年设计利用各类废渣总规模为650万吨。其中粉煤灰358万吨、脱硫石膏143万吨、电石渣140万吨、炉渣9万吨。据调查统计，2010-2017年工业固废综合利用率平均水平44.8%，其中2017年利用率只有32.3%，仅比2010年高出3.6个百分点。2010-2017年工业固废综合利用率趋势见图2-2。

调查统计表明，宁东基地2010-2014年工业固废综合利用率逐渐升高，2015年以后工业固废综合利用率逐渐降低，降低的主要原因分析如下：

1、宁东各类项目陆续投产运营，废渣总量急剧产生，企业自身研发力量薄弱，只能对固废做简单处理。

2、宁东现有的企业利废产品附加值低，利润微薄，生产经营不景气，利废企业投资大，效益低，致使利废项目难以生存，综合利用产业发展缓慢。

3、宁东基地利废产品销售渠道有限，运输成本高，利废行业生产经营动能不足。

4、相关政策措施的利好效应没有完全得以释放。

2.3 工业固废贮存处置情况

1、综合渣场。宁东基地规划建设综合渣场4个，分类集中收集处置电力、化工企业产生的粉煤灰、脱硫石膏、气化炉渣、锅炉灰渣、电石渣、盐泥、污泥等一般工业固废，建成总库容3633.64万立方米，现已贮存库容2130.57万立方米，剩余库容422.29万立方米。近年来宁东基地每年的工业固废贮存量迅速增加，随着2016年国能宁煤年产400万吨煤制油项目投产运营后，气化炉渣的产生量倍增，加上现有堆存，工业固废将给宁东地区带来巨大的土地承载压力。宁东基地工业固废2010-2017年贮存处置量趋势见图2-3。

2、煤矸石堆场。宁东基地现有煤矸石堆场9个，分别属于国能宁煤梅花井煤矿、国能宁煤羊场湾煤矿、国能宁煤灵新煤矿、国能宁煤石槽村煤矿、国能宁煤清水营煤矿、宁夏宝丰能源集团马莲台煤矿6户企业。设计总库容1137.47万立方米，现已贮存库容851.77万立方米，剩余库容285.70万立方米。

3宁东基地未来工业固废产生量预测

3.1工业固废产生总量预测

宁东能源化工基地“十三五”开发总体规划表明，到2020年宁东基地煤炭产能达到10000万吨，火电装机容量达到2200万kW，煤化工产能力达到3000万吨。按照单位产品生产量与固废产生量相关系数测算，预计2020年宁东基地工业固废总量2566万吨，其中煤矸石700万吨、粉煤灰1100万吨、脱硫石膏170万、吨，锅炉炉渣264万吨、气化炉渣332万吨。

3.2工业固废贮存总量预测

根据宁东基地2010-2017年每年的工业固废贮存量，计算每年的工业固废贮存总量，以2010年为基准年，x=1，对其进行数据分析，得到宁东基地工业固废总量预测方程，y=40.633x2+93.988x+338.24，R2=0.9855，预测出宁东基地2020年工业固废贮存总量为6288.70万t。宁东能源化工基地2010-2017年工业固废贮存总量趋势见图3-1。

3.3工业固废贮存年限预测

据调查统计，宁东基地规划建成的4个渣场，加上国能宁煤、京能电厂、马莲台电厂、宁鲁煤电、鸳鸯湖电厂5个企业渣场，设计总库容29415.3万立方米，累计贮存 3982.01万立方米，总剩余库容25433.38万立方米。

以宁东基地工业固废总量预测方程y=40.633x2+93.988x+338.24，R2=0.9855，进行计算，预测出宁东基地工业固废贮存年限为25.6年，以剩余总库容量进行计算，则宁东基地工业固废剩余贮存年限为17.6年。

4宁东基地工业固废处置利用途径

4.1煤矸石综合利用

目前，以“煤矸石脱碳→烟气脱硫→余热利用→煤矸石陶粒→轻质环保建材”循环经济产业链构建起了煤矸石综合利用发展模式，采用煤矸石综合利用技术生产脱碳煤矸石、脱硫石膏、优质砂浆及水泥活性掺合料、陶粒及制品等系列产品，可以形成资源梯级利用、有序循环的循环经济体系，成为宁东基地有效治理和资源化利用积存的煤矸石山、逐步解决煤矸石占地污染等问题的有效途径。

4.2高效水泥助磨剂

高效水泥助磨剂生产是将粉煤灰、煤矸石、电石渣、脱硫石膏及其他辅料按比例进行搅拌混合、辊压破碎、磨粉筛分后形成水泥生产添加剂，水泥助磨增强剂不仅可以显著提高水泥台时效率，还可以提高水泥早期强度和后期强度。年产 200 万吨高效水泥助磨增强剂生产线，年可以利用工业固体废弃物212 万吨，其中粉煤灰 112 万吨、脱硫石膏 10 万吨、煤矸石 40 万吨、炉渣 30 万吨、电石渣 20 万吨。

4.3新型墙体材料

新型墙体材料中，加气混凝土砌块和板材具有重量轻、抗震、隔热、保温、防火、隔音、节能、施工效率高、适应性强等特点;蒸压灰砂砖具抗冻性、耐蚀性、抗压强度等多项性能。加气混凝土砌块和板材、蒸压灰砂砖是国家重点推广新型墙体材料。1 条蒸压加气混凝土砌块/墙板生产线及 2 条全自动蒸压灰砂砖生产线，年可以利用工业固体废弃物 41.4 萬吨，其中粉煤灰 40.5 万吨、脱硫石膏 0.9 万吨。

4.4土壤调理剂

土壤调理剂不仅能够增强土壤肥水渗透力、增强农作物抗病能力、恢复农作物原生态等功能，还能够大幅度提高植树成活率和农产品产量、恢复农林产品的天然风貌。1条年产 50 万吨土壤调理剂生产线，年可以利用气化渣 45 万吨。

4.5新型活性掺合料

新型活性掺合料将粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、火山灰质材料和硅灰等，经过水化反应，生成具有水硬性的胶凝物质。尤其是在减水剂的作用下，不仅可以提供新拌混凝土的质量品质，还可以改善混凝土的可泵性。1 条年产 30 万吨活性掺合料生产线，年可以利用粉煤灰 21 万吨。

4.6硅酸钙板

硅酸钙板生产是纸浆制备与及硅灰石、云母等打浆处理后制成纤维浆，再与水泥、粉煤灰分别混料搅拌后制成料浆，经过制板、加压、脱模、干燥等工序制成板材。硅酸钙板不仅具有较高的强度和良好的耐水性，而且以其突出防火性能新型装饰材料，防范用于复合墙体面板、吊顶装饰和防火覆盖、防火通道、防火隔墙、烟道等建筑施工。2 条年产900 万 m2硅酸钙板生产线，年可以利用粉煤灰 12 万吨。

4.7高强石膏及 GRG 石膏制品

高强石膏广泛用于陶瓷生产制模，与玻璃钢和环氧树脂同类型模具材料相比具有明显价格优势，同时可以逐步替代国外低膨胀率、高价格的超高强石膏粉。GRG 石膏制品采用高密度ɑ石膏粉、强化玻璃纤维和微量环保添加剂加工而成，系预铸式玻璃纤维加强石膏板，材质品质优良环保，装饰效果无限可塑，广泛运用于展览装饰、室内装饰、景观造景行业和产品与造型制作。1条年产 10 万吨高强石膏生产线和1条年产 3 万吨预铸式玻璃纤维增强石膏成型品生产线，年可以利用脱硫石膏 10 万吨。

4.8脱硫石膏粉体深加工

利用脱硫石膏粉体进行深加工，按照不同的掺合料、外加剂进行配比，生产石膏腻子、粘接石膏、粉刷石膏、嵌缝石膏等系列装饰装修配套材料。1 条年产 20 万吨脱硫石膏粉体深加工生产线（石膏腻子 14 万吨、粘结石膏 2.4 万吨、粉刷石膏 2.4 万吨、嵌缝石膏 1.2 万吨），年可以利用脱硫石膏 20 万吨。

4.9全固废烧结砖

全固废烧结砖是利用气化渣生产烧结墙体材料，在工序中以大断面平顶隧道窑作为焙烧窑，同时循环利用焙烧窑余热作为干燥热源。2 条年产 6000 万块标准砖全固废烧结砖生产线，年可以利用气化渣 28 万吨。

4.10矿井填充材料

矿井充填材料生产经过水泥与气化灰渣配比混合搅拌、配置浓盐水注入搅拌、卸入填充泵。利用矿井充填材料进行煤矿井下密闭和空峒充填，在施工速度、生产效率方面具有显著优势。 1 条年产 30 万吨矿井填充材料生产线，年可以利用气化渣 27 万吨。

4.11石油支撑剂

石油支撑剂是石油、天然气开采压裂施工的关键材料，具有支撑和导流作用。利用电厂粉煤灰与无烟煤分经过搅拌混合、成球盘成型、烧结焙烧、陶粒破碎、振动筛分，形成陶砂、陶粒，作为石油支撑剂。1 条年产 5 万吨石油支撑剂生产线，年可以利用粉煤灰 5 万吨。

4.12高强陶粒

陶粒作为人造轻骨料，代替石子等天然骨料，利用电厂粉煤灰与无烟煤分经过搅拌混合、成球盘成型、烧结焙烧、陶粒破碎、振动筛分，制成陶粒，主要应用于陶粒混凝土、陶粒砌块和花木种植。 2 条年产 40 万 m3，年可以利用粉煤灰 28 万吨。

5宁东基地工业固废综合利用及贮存处置的措施与政策性建议

5.1有利条件

宁东基地大力开展工業固废处置利用，全力发展环保产业、资源综合利用产业，不仅具有资源优势、区位优势、物流优势、产业优势、政策优势，而且与之而来的后发优势更加明显。其中政策方面的有利条件主要体现在以下四个方面：

1、党的十九大报告指出，加快建立绿色生产和消费的法律制度和政策导向，建立健全绿色低碳循环发展的经济体系。构建市场导向的绿色技术创新体系，发展绿色金融，壮大节能环保产业、清洁生产产业、清洁能源产业。“加强固体废弃物和垃圾处置”，固体废物资源化技术的产业化推广，已经上升为国家战略，成为生态文明建设不可缺少的重要内容。

2、2017年国家发展改革委等部门联合发布的《循环发展引领行动》指出，到2020年主要废弃物循环利用率达到54.6% 左右，一般工业固体废物综合利用率达到73%。2018 年正式实施的《环境保护税法》规定，固体废物的税目税额分别为煤矸石5 元/ 吨，尾矿15 元/ 吨，危险废物1000 元/ 吨，冶炼渣、粉煤灰、炉渣、其他固体废物（含半固态、液态废物）25 元/ 吨。2019年国家发改委、工业和信息化部的《关于推进大宗固体废弃物综合利用产业聚集发展的通知》提出探索建设一批具有示范和引领作用的综合利用基地，基地废弃物综合利用率达到75%以上。

3、宁夏政府部门高度重视资源综合利用工作，先后出台了《自治区资源综合利用企业示范创建方案（2018-2020年）》《宁夏回族自治区工业固体废物资源综合利用评价管理实施细则》《关于印发自治区加快工业固废综合利用的政策措施的通知》，通过完善体系、健全机制、创建资源综合利用示范企业、加大资金扶持力度等一系列政策措施，积极推进资源综合利用工作。

4、宁东基地高度重视宁东资源综合利用产业的发展。除了积极贯彻国家关于资源综合利用的优惠政策外， 2016 年出台了《关于促进宁东基地工业经济平稳较快发展意见》，提出对于固体废弃物利用企业的激励政策;2019 年印发了《宁东能源化工基地工业固体废弃物综合利用管理办法（试行）》，明确了综合利用的内涵和对综合利用企业的补贴和优惠政策。

5.2不利因素

宁东基地工业固废处置利用在具备诸多有利条件的同时，也应当充分认识到实践中面临的不利因素，现有渣场的处置能力与日益增长的废渣产生量与利用率矛盾愈来愈大，土地承载力日趋增大;受固体废弃物属性、运输半径、预处理成本等影响，固废综合利用市场活跃度较低，产业仍然较为初级;固废成分复杂、波动大，高端产品研发成本和预处理成本高，低端产品附加值低，盈利水平低，技术创新动力不足，拓展空间不够。

不仅如此，随着我国经济发展步入新常态，房地产和建筑业发展进入调整期，而直接面对房地产、基础设施建设投资的建材产业增速更是持续放缓，由此以粉煤灰和脱硫石膏主要是作为原材料，掺用于水泥、商品混凝土、砂浆、加气砌块、保温材料、混凝土砖等建材产品市场需求不足，必然影响粉煤灰、脱硫石膏等重点工业固废的利用。

5.3措施与政策性建议

结合宁东基地的实际情况和现有政策，从控制工业固废增量、提高工业固废综合利用率、加大技术创新、保障措施和政策落实等方面提出以下建议：

1、完善监管体系，创新管理模式。完善工业固废监督管理制度，重点包括工业固废产生、贮存和利用的统计监测，以及环境信息公开、固废回收利用和处置交易市场准入、交易信息发布机制，形成一个专门的大数据信息系统平台。

2、开展决策咨询，强化技术支撑。完善工业固废土地承载力评价指标体系，定期对主要产业产出效益、工业固废排放、资源综合利用等方面的指标执行情况进行评价;按照“控制增量、监管存量”原则，开展一般工业固废底数核查工作，完善相关数据库。同时，建立完善人才培养和引进机制，鼓励企业和科研中心重视培养资源综合利用人才。

3、加大处置力度，拓宽利用途径。建立符合园区内产业特点的工业固体废弃物分类处置及综合利用机制，使企业间形成共享资源和互换副产品的产业共生组合，达到相互间资源的最优化配置。

4、注重源头控制，控制排放水平。核定企业工业固体废物综合利用率，对达不到标准的企业，新上项目限批;新上煤炭洗选、火电、煤化工等项目，应当编制工业固废综合利用治理方案;创建“循环经济（或固体废物交易）公共信息服务平台”，以“互联网+”循环经济模式，搭建园区之间、企业之间的物质流、信息流交互服务平台。

5、开发深度利用技术，鼓励技术创新应用。加快建立以企业为主体的技术创新体系，积极实施技术创新工程，大力推动科技成果转化，鼓励发展具有自主知识产权的工业固废综合利用技术与产品，促进工业固废综合利用技术产业化发展;加快清洁生产指标体系和技术规范重点企业的试点示范，以政策激励与强化环境监管双向推动企业改进生产工艺流程、提高先进生产技术设备应用水平，科学合理高效利用资源，形成节能、增效、减排的清洁生产产业发展模式。

6、抓好典型示范项目，推进绿色发展融合。大力发展工业绿色制造技术，支持企业和园区开展循环化改造、完善产业链，编制工业固废综合利用方案，实施一批工业固废综合利用项目，发挥试点示范作用，鼓励引领企业和园区提高固废综合利用水平，实现环境和企业效益同步提升。推动组建跨区域全产业链的工业固废产业联盟，助推企业间在技术、资金、资源等方面形成协同效应。

6结论

1、由于宁东基地的快速发展，导致粉煤灰、脱硫石膏、气化炉渣等工业废渣的产生量迅速增大，综合利用率相对较低，工业固废贮存量逐年增加，对基地高质量发展影响严峻。

2、通过预测分析宁东基地工业固废贮存总量、工业固废贮存年限可以看出，严格控制增量、加强监管存量、资源利用减量，是减轻或消除生态环保压力的战略性选择。

3、依靠科技创新，先行发展新型环保产业，与推进现有传统产业转型升级并举，尤其是引导和鼓励企业创新驱动，从根本上化解长远发展与与生态环境治理的矛盾，是宁东基地可持续发展的必由之路。

4、对宁东基地工业固废资源化利用的分析研究，具有科学性、可靠性，不仅能够为当地企业、管理部门提供决策支撑，也能够为宁夏地区其它工业园区提供借鉴参考。

参考文献

[1]郑力，文娜.宁东能源化工基地工业固体废物现状分析及污染防治对策研究[J]. 能源与节能， 2012 （10）： 73-75.

[2]王宁宁，陈武.工业固体废弃物资源综合利用技术现状研究[J]. 农业与技术， 2014 （2）： 251-252.

[3]孙坚，耿春雷，张作泰，等. 工业固体废弃物资源综合利用技术现状[J]. 材料导报，2012，26（11）： 105-109.

[4]张益. 新常态下我国固废处理多领域遇机遇[J]. 中国战略新兴产业， 2017 （17）： 62-64.

[5]王磊. 我国工业固废综合利用的现状及进展[J]. 资源节约与环保， 2017 （2）：16-17.

[6]陶建格. 中国环境固体废弃物污染现状与治理研究[J]. 环境科学与管理，2012，37（11）：1-5.