工業(yè)固廢清潔生產(chǎn)技術應用與展望

曾石 黃賁

隨著中國經(jīng)濟發(fā)展取得了舉世矚目的成就，其中工業(yè)生產(chǎn)帶來的巨大的社會利益和發(fā)展動力不言而喻，與此同時，其主要衍生物——工業(yè)固廢的排放也貫穿了工業(yè)生產(chǎn)的整個過程。我們既面臨前所未有的發(fā)展機遇，也面臨環(huán)境問題的嚴峻挑戰(zhàn)，工業(yè)固廢清潔生產(chǎn)技術的發(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)固廢對環(huán)境構成巨大威脅。同時作為“放錯了地方的資源”，對其簡單處理也是一種資源浪費。

1、工業(yè)固廢的綜合利用現(xiàn)狀

據(jù)初步統(tǒng)計，我國工業(yè)固廢累計堆存量超過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、浪費大、利用率低，不僅使企業(yè)成本上升、經(jīng)濟效益低下，而且由于廢棄物排放量大，對環(huán)境造成嚴重污染。由于我國對工業(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展，并出現(xiàn)了一些適合我國目前經(jīng)濟技術發(fā)展水平的工業(yè)固廢處理技術，但與發(fā)達國家相比，總體水平還偏低，技術和服務能力良莠不齊。從清潔生產(chǎn)和綜合利用的技術現(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，而且由于長期缺乏科學的管理體系和配套的處理處置技術，大部分廢物未經(jīng)處理而直接排入環(huán)境，造成嚴重的環(huán)境污染。目前，我國對工業(yè)固廢的治理一般采用處理、處置和開展綜合利用相結合的治理策略，即能綜合利用的，盡量進行利用;暫時不能進行綜合利用的，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)技術應用

2.1赤泥中有價金屬的提取

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，首先對赤泥進行預處理，降低后續(xù)處理的難度;對于鐵鋁鈉富集的部分采用堿石灰燒結，實現(xiàn)氧化鐵的還原磁化和鋁酸鈉的燒結，熟料進行溶出，回收鋁酸鈉，溶出渣經(jīng)磁選同收鐵精礦。殘渣脫堿后應用于建材行業(yè)，從而實現(xiàn)拜耳法赤泥零排放。

2.2鋼渣微晶玻璃技術

鋼渣微晶玻璃技術是采用水淬工藝將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，晶體生長充分，排列致密，其顯微硬度達到791.8MPa，抗折強度為150MPa，耐堿腐蝕性強于耐酸腐蝕性，該種鋼渣微晶玻璃的鋼渣摻量達到47.5%。

2.3新型墻材技術

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

3、國外工業(yè)固廢清潔生產(chǎn)技術應用

3.1等離子氣化技術

等離子氣化技術是指利用等離子炬作為氣化爐的熱源，而不是傳統(tǒng)的點火和熔爐。等離子炬有著能產(chǎn)生高強度熱源的優(yōu)勢（5500℃），而且操作相對簡單，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是一種氣化技術，由于其高溫和高熱密度，等離子技術幾乎能將碳基廢物中的有機物完全轉(zhuǎn)化成合成氣（主要為CO和H），而無機物則可變成無害灰渣（玻璃體）。對于固體廢物中的工業(yè)垃圾和有害廢物，等離子氣化技術在國外已被證明是一種可靠的處理措施。美國西屋公司的等離子體與等離子氣化已有30多年的應用經(jīng)驗 20世紀90年代初.該公司在美國設置了一個處理固體廢物并帶有發(fā)電的試驗裝置。到20世紀90年代末，該公司又在日本建造了一個中試規(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行處理。2000年以來，擁有和掌握這項技術的加拿大阿爾特公司也在全球范圍內(nèi)積極推進建設商業(yè)化規(guī)模的等離子體垃圾處理項目，并且已有4個成功業(yè)績和正在運作多個類似項目（除發(fā)電外，還有一個項目是用合成氣生產(chǎn)乙醇）。

4、輻射技術

輻射技術是指利用原子輻射和原子核輻射對物體進行加工的技術。輻射對被輻照物體的結構分子產(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單、功能多樣。這使得它具有很多優(yōu)點：安全可靠，對環(huán)境無污染，低成本，高效益。輻射技術能處理各種污染物，只要調(diào)節(jié)輻射劑量就行。輻射處理時不需另加化學品，不會引起二次污染。有些污染物最終分解為二氧化碳和水，不留污染痕跡。

美國的CYCLEAN公司采用輻射技術可以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，同時節(jié)約了垃圾清運和處理等費用，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也已經(jīng)逐步產(chǎn)業(yè)化，市場上已有產(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可以獲得納米級的粉末，它是一種耐高溫的有機潤滑劑，加入潤滑油、潤滑脂中，可大大提高這些產(chǎn)品的質(zhì)量。另外，對廢棄的聚四氟乙烯粉末進行輻照以制造墨水、衣服以及潤滑劑的主要成分現(xiàn)在也成為工業(yè)界的一個熱點。

5、總結

綜上所述，這些國內(nèi)外新的應用技術不但可以緩解對自然資源的消耗和保護自然資源，而且還可以提高工業(yè)固廢的利用價值，減少環(huán)境污染，實現(xiàn)社會與工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?？梢婋S著研究的不斷發(fā)展，工業(yè)固廢資源化利用會越來越廣泛，應用技術也會越來越成熟。

我國的再生資源回收利用產(chǎn)業(yè)存在巨大的資源優(yōu)勢，并蘊含著不可估量的市場潛力。而我國固體廢物處理技術缺少具有自主知識產(chǎn)權的技術集成，創(chuàng)新能力較弱，固體廢物處理技術研發(fā)還停留在學習、消化國外先進工藝技術的階段，重復、模仿是主要的研發(fā)方式，缺乏原創(chuàng)性開發(fā)。我們應該加快固體廢物行業(yè)科技創(chuàng)新，提升行業(yè)技術水平，結合重大環(huán)境保護項目，支持發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權的環(huán)保技術。加大投入力度，創(chuàng)建多元化的產(chǎn)業(yè)投資環(huán)境，從而實現(xiàn)變廢為寶，無廢生產(chǎn)的最終目的。

參考文獻

[1]張校申，朱靜，葉楠等.工業(yè)固廢處理及資源化技術評述，第六屆全國循環(huán)經(jīng)濟與生態(tài)工業(yè)學術研討會，2011（8）：12-14

[2]寇怡青，魏麗君.中國工業(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年中國新型墻體材料、外墻保溫與建筑節(jié)能技術交流會論文集， 2011（9）：26

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