甜菜糖廠濾泥再利用新途徑探討

商昌橋，倪積惠，宋 萍，齊 洪

(新疆昌吉職業(yè)技術學院)

目前世界上絕大多數甜菜、甘蔗糖廠都是用碳酸法工藝生產白糖，這種工藝的優(yōu)點是生產的白砂糖品質好，顯著優(yōu)于亞硫酸法工藝；但其缺點是產生大量的固體廢棄物——制糖濾泥。糖廠每生產一噸糖的同時會產出接近一噸的濾泥，這些濾泥的堆放除占用大量的土地外，還會因含有多種有機物和糖類物質極易發(fā)霉發(fā)臭，滋生蒼蠅，污染空氣，影響衛(wèi)生，對環(huán)境造成嚴重的侵害。多年來，如何對糖濾泥進行有效的回收利用，廣大的科技工作者也進行了大量探索和研究，并取得了一些成效和經驗。1)利用濾泥生產水泥 濾泥中主要成分是CaCO3，CaCO3經煅燒可獲得生產水泥的主要原料CaO，但是，糖濾泥中含有多種有機物和糖類物質，這些物質在煅燒中會產生惡臭的氣體，造成二次環(huán)境污染[1]；再者現在的水泥企業(yè)生產規(guī)模越來越大，濾泥的產出量遠遠落后于水泥企業(yè)對原料的需求量；因此，濾泥做水泥的技術的推廣存在一定的困難。2)用濾泥做多孔陶瓷的材料 碳酸法制糖產生的濾泥中除CaCO3外，還有 Si、Al、Fe、Ma等氧化物和有機物，將糖濾泥與黏土按一定比例配料、混合，在一定的工藝條件下進行燒結，體系內發(fā)生反應可以生成莫來石晶體和鈣長石，形成多孔陶瓷；用糖濾泥做原料生產多孔陶瓷是一個解決制糖企業(yè)環(huán)保問題同時降低陶瓷企業(yè)生產成本的好途徑[2]。但是，陶瓷業(yè)在新疆幾乎是一個空白，新疆的制糖企業(yè)無法通過此途徑解決問題。3)用濾泥地面磚 1993年，新疆湖光糖廠李結實發(fā)明了用糖濾泥、爐渣做主料，石灰泥、酒精廢液、添加劑做輔料生產地面磚的技術方法；這個技術方案既解決了環(huán)保和占地問題，又不產生二次污染，且投資少，經濟效益、社會效益都很顯著[3]。但是，至今已20多年過去，此項技術并未獲得推廣應用，可以想見其技術方案必有與生產實踐脫節(jié)之處。

昌吉市鵬興新型材料有限公司是以研發(fā)、生產、銷售新型建筑材料——纖維增強硅酸鈣板為主業(yè)的一家民營企業(yè)。普通硅酸鈣板最早是美國OCFG公司在20世紀50年代發(fā)明的，近些年硅酸鈣外墻板、內飾板作為一種“綠色”新型建材，在歐洲、南美、非洲、亞洲等國家深受歡迎，用量逐年增大。我國是在上世紀80年代中期開始纖維增強硅酸鈣板的研制。建筑用纖維增強硅酸鈣板輕質、高強、不燃、隔熱、干濕變形小、加工性能好、尤其是具有防潮性能好的突出特點，故可用作各種條件下的復合墻體的墻面板、輕質隔墻板，還可用作室內裝飾吊頂、天花板等。

1 材料與方法

1.1 材料

原使用材料：生石灰，石英粉，水泥，石棉，紙漿，其他填料。

現使用材料：制糖工業(yè)濾泥，石英粉，水泥，石棉，紙漿，其他填料。

1.2 方法

整體工藝不變，工藝路線見下圖。

圖1 硅酸鈣板生產工藝流程圖

1.3 執(zhí)行標準

纖維增強硅酸鈣板的技術規(guī)范執(zhí)行國家建材行業(yè)標準JC/T 564.2-2008。本標準適用于用作隔墻板、吊頂板和其他工程防火隔熱材料的纖維增強硅酸鈣板[4]，建筑用纖維增強硅酸鈣板:板厚度一般為3～12 mm。纖維增強硅酸鈣板原料配比見表1。

表1 纖維增強硅酸鈣板原材料成分所占比重表

2 結果與討論

2.1 主要原料成分分析

企業(yè)原本采購的生石灰是由當地專業(yè)廠家用CaCO3煅燒而成，其中CaO占比約60-65%，其余為CaCO3和MgO；普通硅酸鹽水泥主要含有CaO、硅酸二鈣、硅酸三鈣；以10 mm板為例，用生石灰為原料時，石英粉、生石灰、硅酸鹽水泥三種主要原料的配比是47∶18∶20。對糖濾泥的成分做化學分析的結果是：CaCO341%；CaO 7.74%；SiO25.57%；Al2O31.4%；Fe2O31.16%；MaO 1.32%；FeO 1.0%；含大量Ca++、OH-的水分和有機物約占41%[5]。其中CaO與Ca++兩者相加占比接近50%；CaO和Ca(OH)2與石英粉當中的SiO2在高溫下反應生成CaSiO3，CaCO3作為必不可少的填充料存在于產品中。

CaO+SiO2△=CaSiO3

Ca(OH)2+SiO2△=CaSiO3+H2O

因糖濾泥中可生成CaSiO3的有效成分小于原生石灰中CaO的占比，因此若要盡可能多的獲得CaSiO3成分，在投料時，需要在原生石灰配料比的基礎上稍許增大糖濾泥的占比；為保證產品的韌性，石棉、廢紙纖維組織含量不能減少。

2.2 主料配比優(yōu)化

為獲得最佳的配料比，選擇10 mm板分別進行了四次實驗，結果如表2。

表2 三大主料的原配比∶石英石∶生石灰：水泥=47∶18∶20

3 討論

3.1 制糖企業(yè)處理生產廢料的新途徑。作為一種新型輕質墻體材料板，纖維增強硅酸鈣板引入我國建材行業(yè)也不過20多年，在原有的濾泥再利用研究已接近后繼乏力之時，這種新型建筑材料無疑又為糖濾泥問題的解決帶來一片新的曙光。隨著國家推進新型墻體材料應用的政策的不斷落實，各地區(qū)對各類新型建筑板材尤其是外墻板、內飾板的需求必將與日俱增；相信新型墻體材料板——纖維增強硅酸鈣板會有很好的的市場前景。

3.2 幫助建材企業(yè)實現降成本、增效益的目標。在中國實體經濟的結構組成中，最活躍的、最有創(chuàng)新精神的是民營中小企業(yè)，幫助這些企業(yè)走技術升級之路、走創(chuàng)新發(fā)展之路是我們各級政府、科研院所、高校的應有之舉。昌吉市鵬興新型建材有限公司2015年開始正常的生產經營，正逢新疆的房地產業(yè)市場的嚴冬。據企業(yè)負責人介紹，企業(yè)設計規(guī)模是年產50萬張板，而2016年僅生產銷售21萬張，在固定成本不變的情況下，銷量達不到利潤臨界點，企業(yè)虧損無疑。用制糖廢棄物糖濾泥替代420元/噸的生石灰，為企業(yè)尋找到一條降成本、減虧損的出路，最終企業(yè)實現了2016年保本微贏的目標。

3.3 目前，糖濾泥中含有一定的糖類物質及其它的有機物，這些物質存在于制成的硅酸鈣板中，揮發(fā)出與甜菜加熱后發(fā)出的同樣的氣味兒。對此，科研人員目前尚無好的解決辦法。另外，生產企業(yè)規(guī)模較小，所能消化的濾泥量對于制糖企業(yè)完全解決污染問題相差很遠。纖維增強硅酸鈣板行業(yè)進入新疆時間不長，加之其優(yōu)點還未被同行們普遍認識；所以當前新疆的產能有限，這與新疆制糖企業(yè)每家每年產出2-5萬噸的濾泥量相比差距很大。因此要通過此途徑徹底解決濾泥的處理問題，還有賴于纖維增強硅酸鈣板行業(yè)產能的顯著提高。