独家丨以循环利用推动固体废物减量化、资源化、无害化

日期: 2017-05-31 来源:www.efful.com 作者:石膏粉厂家
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北极星环保网讯:工业固体废物是指在工业生产经营活动中产生,在一定时间和地点内无法利用而被丢弃的会造成环境污染的固态半固态物质

工业固体废弃物以产生的行业划分主要包括:

(1)冶金废渣,主要指在各种金属冶炼过程中或冶炼后排出的所有残渣废物,如高炉矿渣、钢渣各种有色金属渣各种粉尘污泥等

(2)采矿废渣,即各种矿石、煤的开采过程中产生的矿渣,数量极大,涉及的范围很广,如矿山的剥离废石掘进废石煤矸石选矿废石废渣各种尾矿等

(3)燃料废渣,即燃料燃烧后所产生的废物,主要有煤渣、烟道灰煤粉渣页岩灰等

(4)化工废渣,即化学工业生产中排出的工业废渣,主要包括:硫酸矿渣、电石渣碱渣煤气炉渣磷渣汞渣铬渣盐泥污泥硼渣废塑料以及橡胶碎屑等

(5)放射性废渣,在核燃料开采、制备以及辐照后燃料的回收过程中,排出的固体放射性废渣或浓缩的残渣

(6)玻璃、陶瓷废渣

(7)造纸、木材印刷等工业废渣,包括刨花锯末碎木化学药剂金属填料塑料木质素

(8)建筑废材废渣,主要有金属、水泥粘土陶瓷石膏石棉砂石纤维

(9)电力工业废渣,主要有炉渣、粉煤灰烟尘

(10)交通、机械金属结构等工业废材,主要有金属矿渣砂石模型陶瓷边角料涂料管道绝缘材料粘接剂废木塑料橡胶烟尘等

(11)纺织服装业废料,主要有布头、纤维橡胶塑料金属

(12)制药工业药渣等。

(13)食品加工业废渣,主要有肉类、谷物果类菜蔬烟草

(14)电器、仪器仪表等工业废料,主要有金属玻璃木材橡胶塑料化学药剂研磨料陶瓷绝缘材料等

从行业来看,电力热力的生产和供应业黑色金属冶炼及压延加工业有色金属矿采选业煤炭开采和洗选业黑色金属矿采选业,这五大行业的工业固体废弃物占总量的80%,从种类看,粉煤灰尾矿煤矸石炉渣赤泥等,占总量的80%左右

工业固体废弃物给人类的生产生活带来较大负面影响,导致环境污染和资源浪费,影响市容,危害健康如废渣的有毒物质污染土地和水源危害人类健康,尾矿堆积毁坏农田和森林,长期堆积的煤矸石常发生自燃并释放二氧化硫污染大气,微小颗粒的废渣和垃圾造成粉尘污染,废渣运输和处理过程也会产生大量粉尘和有害气体等

我国工业固体废弃物产生量已经接近35亿吨/年,是城市垃圾产生量的19倍,占固体废弃物产生量总量的94%,综合利用率约为60%我国工业固废主要产生地区集中在我国中西部,其中河北辽宁山西山东内蒙古河南江西云南四川和安徽等10个省的工业固废产生量占全国工业固废产生量的60%以上,这些地区的大宗工业固废综合利用规模较小,综合利用率较低而江苏浙江上海等经济发达地区已达到95%以上,区域发展不平衡问题非常突出,与国外先进水平利用率达100%相比差距明显

目前只是有限的几种工业废物得到利用,钢铁渣,粉煤灰和煤渣等其它工业废物仍以消极堆存为主,部分有害的工业固体废物采用填埋焚烧化学转化微生物处理等方法进行处置,有的投入海洋。

大宗工业固废综合利用技术应按两种思路发展:(1)遵循减量化原则,推广用量大成本低经济效益好的综合利用技术;(2)遵循资源化原则,开发针对性更强技术要求更高附加值更高的高值利用技术比如用工业废渣制微晶玻璃技术。

钢渣

钢铁工业固体废弃物种类多样,主要包括高炉渣钢渣脱硫石膏(含除氟脱硫灰)粉煤灰煤矸石含铁尘泥危险废物尾矿和其他工业垃圾等一般固体废弃物及危险废物。2014 年中国粗钢产量达到8.26亿t,占世界粗钢总产量的50.21%,吨钢产生约0.6t固体废弃物,同时产生冶金渣达2亿t以上。

钢渣是炼钢时产生的一种工业废渣,一般为粗钢产量的15~20%世界各国的冶金工业,每生产1吨粗钢都会排放约130kg的钢渣、40kg铁粉渣及其它废料。全世界每年排放钢渣约1亿~1.5亿吨,是冶金工业头号废渣中国积存钢渣已有1亿吨以上,且每年仍以数百万吨的排渣量递增国外钢渣利用的研究开展得比较早,钢渣的综合利用已经接近或达到排放平衡欧美等国家目前的利用率均达到90%以上,其中用于道路工程达到70%左右美国在20世纪70年代初,钢渣利用就己经达到了排用平衡日本法国的钢渣利用率也早己达到100%虽然我国对钢渣的处理利用的研究始于20世纪50年代末,60年代有了一些发展,70年代前后对钢渣处理工艺进行了广泛的探讨试验及生产实践,取得了一些宝贵经验,但是目前我国作为世界头号产钢大国,其利用率却仅约10%,远远低于发达国家水平。经过多年的反复实践,我国钢渣利用途径较多:

1)在建筑材料方面的主要应用包括生产钢渣水泥、生产复合硅酸盐水泥配烧水泥熟料做水泥生产配料生产钢渣微粉生产钢渣砖和砌块作为地基和铺路材料绿色生态混凝土地基回填软土地基加固新型建筑材料用于城市道路建设风淬钢渣制备导电混凝土生产蒸压硅酸盐制品等;

2)在环境领域中可以作为废水处理吸附剂;

3)在农业领域中可用作土壤改良剂,用于生产钢渣磷肥和钙镁磷肥。

风化煤

风化煤是指暴露于地表或位于地表浅层的煤,俗称露头煤我国的风化煤资源分布广储量大,据不完全统计,总贮量达618.7亿吨,主要分布在山西新疆内蒙古等省区山西省有风化煤资源80亿吨,内蒙自治区有风化煤资源50亿吨,新疆南湖煤田有风化煤资源3.5亿吨目前,风化煤在环境应用方面的主要包括利用腐殖酸功能基团与金属离子的鳌合作用来净化重金属离子废水或用作土壤改良。

粉煤灰

粉煤灰是煤炭中的灰分经分解烧结熔融及冷却等过程形成的固体颗粒,我国是全球第一粉煤灰排放大国,但迄今为止粉煤灰的利用率仅为40%左右。现在我国粉煤灰主要应用于建筑建材交通和土壤改良等方面,在建筑建材交通方面的应用占80%,农业应用占15%同时,大力开发粉煤灰的高附加值产品是今后粉煤灰资源化利用技术研究的主要方向我国现在只有少部分粉煤灰用于工业环保等高值利用领域,如制备白炭黑沸石和用于稀有金属回收等,其比重仅占总量的不到5%此外,利用粉煤灰制造玻璃材料废水废油固定剂尾气吸附材料固氮微生物和磷细菌的载体等高值利用技术的研究逐渐深入

特别是将高铝粉煤灰中的铝提取出来,再利用产生的废渣生产硅肥产品,从而实现经济效益的最大化和环境污染零排放的目标。具体生产工艺包括:首先,对粉煤灰中的重金属进行去除,可保证达到粉煤灰中的重金属一次性去除60%以上的效果,而每吨的去除成本低于30元;然后采用粉煤灰与特殊熔剂1,2掺混——活化——水溶提铝——分离——生产硅肥的工艺流程,得到三氧化铝和硅肥二种产品。通过实验研究:可保证粉煤灰一次性提铝率大于85%,粉煤灰中硅的有效利用率75%以上。

尾矿

尾矿是在当前的技术经济条件下,有用目标组分含量低,选矿中分选作业已不宜再进一步分选的产物但随着生产科学技术的发展,有用目标组分还可能有进一步回收利用的经济价值因受选矿技术水平生产设备的制约,我国矿业生产的尾矿产生量巨大,并逐年增加国际上包括我国的尾矿综合利用手段主要有尾矿再选,将其经过处理后掺入或用来生产水泥以及烧砖等建材产品用作土壤改良剂和微量元素肥料,以及回填和复垦植被等此外,我国也开展了利用尾矿制取微晶玻璃玻化砖墙地砖无机染料等研究,但多未能产业化除了尾矿再选比较充分地利用了其价值,其他多数手段只停留在减量化和无害化的处理处置水平,不能真正将其资源化

炉渣

炉渣是钢铁铁合金及有色重金属冶炼和精炼等过程的重要产物。以电炉渣为例,如今我国电炉渣的利用主要有内部循环建筑和农业生产3个方面在钢铁企业内部的循环利用包括电炉渣返回高炉用作炼钢返回渣用于铁水预处理等途径电炉渣用作建筑材料,主要用于生产钢渣水泥钢渣白水泥,作筑路材料地基回填材料及其他建筑材料(钢渣砖小型空心砌块等)根据化学组成特点,在农业生产方面主要用于生产钢渣磷肥硅肥以及作为土壤改良剂等在高值利用方面,近年来用炉渣制备的水处理材料烟气脱硫剂微晶玻璃陶瓷矿渣棉和岩棉筑路用保水材料多彩铺路料等高附加值产品逐渐投入市场,但尚未形成规模

副产石膏

工业副产石膏是指工业生产中因化学反应生成的以硫酸钙为主要成分的副产品或废渣,也称为化学石膏或工业废石膏主要包括脱硫石膏磷石膏柠檬酸石膏氟石膏盐石膏味精石膏铜石膏钛石膏等,其中脱硫石膏和磷石膏的产生量约占全部工业副产石膏总量的85%目前工业副产石膏累积堆存量已超过3亿t,其中脱硫石膏5000万t以上,磷石膏2亿t以上工业副产石膏经过适当处理,完全可以替代天然石膏工业副产石膏的综合利用主要有2种途径:(1)用作水泥缓凝剂,约占工业副产石膏综合利用量的70%;(2)生产石膏建材制品,包括纸面石膏板石膏砌块石膏砖石膏空心条板干混砂浆等现在我国超高强α石膏粉石膏晶须高档模具石膏粉等高附加值产品的生产技术及装备都在开发过程之中,低能耗磷石膏制硫酸联产水泥制硫酸钾副产氯化铵磷石膏转化法生产硫酸钾环保型磷石膏净化利用低质磷石膏生产低成本高性能的矿井充填专用胶凝材料利用工业副产石膏改良土壤等关键技术也都在研发阶段

赤泥

赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的极细颗粒强碱性固体废物,每生产1t氧化铝,产生赤泥0.8~1.5t我国2016生产氧化铝2378万t,约占世界总产量的30%,产生的赤泥近3000万t目前我国赤泥综合利用率仅为4%,累积堆存量达到2亿t预计到2015年,赤泥累计堆存量将达到3.5亿t目前,赤泥综合利用仍属世界性难题,国际上对赤泥主要采用堆存覆土的处置方式我国赤泥综合利用工作近年来得到各方面的高度重视,开展了跨学科多领域的综合利用技术研究工作,如赤泥提取铁等有价金属配料生产水泥建筑用砖矿山胶结充填胶凝材料路基固结材料和高性能混凝土掺合料化学结合陶瓷(CBC)复合材料保温耐火材料环保材料等但这些研究尚处于实验室阶段,还未实现产业化

煤矸石

煤矸石是一种与煤炭伴生的坚硬岩石,包括煤矿的手选矸石巷道掘进矸石和洗煤厂的洗选矸石等,煤矸石产量约占原煤产量的10%~15%要综合利用煤矸石必须考虑煤矸石的碳含量和矿物组成,因此可以根据含碳量和矿物学特征对煤矸石进行分类不同来源的煤矸石含碳量变化较大,根据含碳量可以分为4类:一类,含碳量小于4%(发热量低于1300kJ/kg);二类,含碳量在4%~6%之间(发热量在1300~2000kJ/kg之间);三类,含碳量在6% ~20% 之间 (发热量在2000~6500kJ/kg之间 );四类,含碳量大于20% (发热量大于6500kJ/kg)煤矸石与煤系地层共生,是多种矿岩组成的混合物,属沉积岩煤矸石也可根据其矿物学特征分为粘土岩砂岩碳酸岩铝质岩等在煤矸石的综合利用中,主要考虑煤矸石中Al2O3含量和Al2O3/SiO2比值等参数

煤矸石作为固气三害俱全的“工业废料”,其长期堆放占用了大量土地,部分有毒物质的浸出污染了水源和土壤,一些堆放的煤矸石发生自燃污染空气,煤矸石山失稳引起地质灾害,各类危害严重影响了矿区的生态环境和居民的生命财产安全同时,对可以进一步利用的矸石进行简单的堆放和填埋也是一种巨大的资源浪费近年来,由于煤矸石利用技术发展快速,许多地区出现将已经填埋的煤矸石重新挖掘出来销售的现象

煤矸石中的碳含量是选择其工业利用方向的一项主要依据含碳量较低的一类二类煤矸石可作为水泥的混合材混凝土骨料和其他建材制品的原料,也可用于复垦采煤塌陷区和回填矿井采空区三类煤矸石可用作生产水泥砖等建材制品发热量较高的第四类煤矸石一般宜用作燃料对于含硫量较高的煤矸石,如果其中的硫以合适的形态存在,则可采用洗选的方式回收硫精矿目前我国对煤矸石的综合利用途径主要有:煤矸石发电或供热,沸腾炉燃料,煤矸石复垦及回填矿井采空区,用作路基填筑物,以及制砖水泥轻骨料砌块等建材在确定煤矸石中有害元素不超标的前提下,煤矸石也可应用于农业领域,如改善土壤环境制作有机复合肥料或者开垦为农田

近年来,利用煤矸石制备高性能混凝土新型耐火材料新型功能材料等高值利用技术有了较大的发展煤矸石作为掺合配料制作高性能的水泥产品的研究和工艺创新发展迅速在控制煤矸石掺入比例的条件下所生产的混凝土既节约了成本,又提高了部分性能特别是掺入粉煤灰硅灰煤矸石等工业固废生产的活性粉末混凝土,作为新近开发的一种超高强高韧性极低渗透性的新型混凝土,拥有良好的发展前景在特定环境下具有比普通耐火材料更为优越的抗热震性抗渣性等性能

铬渣

铬渣是在铬盐生产中产生的一种固体废渣,具有一定的毒性皮肤或是粘膜组织接触到六价铬离子会被腐蚀,长期接触的话甚至会导致全身中毒通过一定的方法将铬渣中所含的六价铬离子转化为三氧化二铬,然后作为微晶玻璃的成核中心可以最大限度的降低六价铬离子的浓度,让铬渣无毒化

磷渣

磷渣的主要成分是二氧化硅和氧化钙,属于高钙硅渣二氧化硅和氧化钙都是微晶玻璃中的主要成分,可以代替部分的石灰石与硅砂用作基础玻璃种的化学原料磷渣制成微晶玻璃不仅能有效减少磷渣给环境带来的伤害和污染,还可以降低微晶玻璃的生产成本但最终是要和磷石膏协同处置。

钛渣

高炉钛渣所含的化学成分非常多,包括氧化镁氧化钙二氧化硅氧化铝等,是一个多组元的复杂体系,呈灰棕色由于工业钛渣的成分复杂,因此一般都是直接作为矿渣微晶玻璃的生产原料来使用其中,钛渣中所含的氧化钛是一种性能非常优良的助熔剂与晶核剂,但由于它比较容易从微晶玻璃的表面析出,因此,在使用氧化钛的时候,通常还需要加人一些其他的晶核剂由钛渣和其他化学成分共同组成的复合晶核有着非常好的化学稳定性与力学性能同理,复合矿渣尾矿尾砂等也都可以分别制成微晶玻璃,降低它们对环境所带来伤害的同时还可以实现资源的循环利用,促进可持续发展

磷石膏

我国磷肥产量增长率在10%左右,磷石膏产生量持续增长,磷石膏的堆放量累计达3亿多吨,我国磷石膏的综合利用率有约30%磷石膏综合利用途径包括在水泥和建材行业中用于制硫酸联产水泥制水泥缓凝剂石膏建材制备硫酸铵制取硫酸钾硫脲作为土壤改良剂制备纳米羟基磷灰石制备硫酸钙晶须等。磷石膏综合利用主要集中在生产建筑材料,企业缺乏生产高强度高耐水性低成本石膏制品的技术,也缺乏经济适用清洁的预处理技术,下游用户对使用磷石膏制品存在顾虑,市场规模小我国石膏建材制品应用与国外发达国家相比存在很大差距磷石膏制硫酸联产水泥是一种资源循环利用的有效途径,该技术投资大,能耗高,生产成本高,环境效益可观,经济效益薄弱但是,随着技术的改进与创新,磷石膏制硫酸联产水泥的生产技术和经济效益会显著提高

磷石膏制化工产品,其工艺复杂,设备投资大,需要研究开发出与生产工艺相配套的其它工艺,解决副产品的出路问题磷石膏制备纳米羟基磷灰石硫酸钙晶须等新材料为磷石膏的综合利用开辟了新途径

目前一些磷矿开展“磷矿山全废料综合利用技术研究与应用”课题,以达到矿产资源循环利用、无废开采目的。针对矿山废料资源化利用存在的主要问题与技术难题,分磷石膏充填工艺与技术、井下废石充填工艺与技术、磷化工废渣资源化研究与应用、井下废石建材工艺研究与应用四个专题开展研究。根据循环经济主要法则,磷石膏和磷矿渣及井下废石协同回填技术将成为磷矿副产物综合利用终极工艺。

废轮胎

随着汽车工业的迅猛发展,我国废轮胎的产生量跃居世界首位。据相关资料,2015年我国废旧轮胎产生量在3.3亿条左右,重量达1200万吨,预计2020年我国废轮胎产生量接近2000万吨。废轮胎已经成为黑色污染源之一。

目前我国废轮胎综合利用的主要方式为轮胎翻新制造、再生橡胶、橡胶粉、热裂解。其中占废轮胎产生量近一半的轿车胎,因对于再生胶、胶粉行业利用价值极低,只能采用有别于“土法炼油”的国家鼓励的规范热裂解方式进行处理;而且橡胶制品经过2-3次重复利用后不能再用于生产橡胶制品,热裂解是对废轮胎“吃干榨尽”的终极处理方式,可以将废轮胎转化为燃料油、炭黑、钢丝等高附加值的产品,尤其是能够实现安全、环保条件下的连续化生产的热裂解成套技术是轮胎循环利用的重要方法和方向。

制药废渣

制药废渣主要包含:化学制药与中药药渣,发酵类化学制药废渣主要代表为抗生素菌渣,已入危废目录;中药药渣主要由植物根、茎、叶、花、果实等植物类经蒸煮提取后的残余物,一般药渣含水率达70%以上,细胞内水较高,短时间内难以脱除,易变质、腐烂,气味浓郁,如不及时处理,腐烂的药渣极易滋生细菌,成为多种传染病的温床,无法长久堆积、储存,污染环境,给生产和生活造成危害。且部分药渣具有一定的药性残留,处置不当容易回流,对于药物安全生产有很大隐患。

目前国家大力发展中医药领域,每年约有1200万吨废弃中药渣产生,目前常用的处理方式有堆肥、焚烧、加工饲料、能源化等。作为废弃物集中堆放或掩埋,不仅占用了大量的土地,产生大量有害发酵气体,而且对地下水也同样造成了污染;将中药废渣进行焚烧,但焚烧后产生大量的烟尘、二氧化碳等污染物,造成大气环境的污染以及能源的浪费。

从能源角度看中药渣属生物质资源,其碳含量高,热值高,热值可与劣质煤相当;挥发分高、灰分少,适合气化燃烧;原料来源稳定、可控,药厂湿基药渣年产量可达数万吨;药厂需要大量的工业蒸汽用于生产,能源终端利用明确;因此,中药制药企业产生的药渣适合规模化能源利用。基于环保效益考虑,可采用热解气化方式,将中药渣转化为可燃气体后在高温燃烧,目前此技术已在多家药厂进行示范推广。

工业废酸

工业废酸是工业废盐、废渣的主要来源,是工业危险废物的主要组成部分,其产量居于工业危险废物前三位,占比达到21%,以盐酸、硫酸和硝酸等有机酸为主,部分地区的渗坑偷倒的问题实际上是废酸资源化、无害化转化成废盐废渣仍然没有出路,只能作为危废花费巨资处置,企业不堪重负的问题。以废硫酸为例,我国废硫酸中无机废硫酸约占35%,有机废硫酸约占65%,含量40%以上废硫酸占废硫酸总量的46%左右,每年废硫酸产生量超一亿吨。工业废酸综合利用对技术要求高、投资大、收益低,规范处置价格倒挂。但如果不能很好回收利用,将会造成巨大资源浪费和环境污染。

废酸的资源化利用要走提纯再利用+废盐晶粉制高强轻质建材之路。

意见与建议

一,要强化第三方治理。工业固体废弃物的排污主体是企业,企业为了自身利益发展必定会选择经济效益,而舍弃环境效益,这是工业固废污染日益严重的原因所在。"谁污染、谁治理"模式的长期实践对我国治污工作未起到很好成效,针对存在的问题,我国环保相关部口及其负责人大力倡导"环境污染第三方治理"模式,引入第三方治理企业进行"专人专治"《关于推行环境污染第三方治理的意见》、《关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》相继出台,指出开展第三方治理是大势所趋。

环境污染第三方治理在我国是新兴的治污模式,立法层面存在大量空白,理论研究较少,实践中问题多现行法规内容较停留在宏观层面,具体操作性欠缺,企业在治理工业固废的过程中缺乏充分的法律保障和实务操作性

环境污染第三方治理应遵循的基本原则是污染者付费原则、责任共担原则、集中治理原则和全过程监管原则,这样才能充分发挥第三方治理的优势,专业高效治污同时降低政府监管执法成本。

日本产业废弃物以排放企业负责原则为基准,主要采取排放企业自行处理产业固废的方式,但也可以委托专业治理企业进行更标准与专业化的治理,这就是所谓的"第三方治理"。同时,委托方必须对产业固废的运输和处理情况进行选择,受托方得遵循委托方的意见此外,委托方还需对处理结果进行确认和负责因此,日本在第三方产业固废的治理上坚持的是污染企业负责原则

德国严格限制部分工业企业向地表或地下排放废液,同时又对废液的处理标准和工艺规定较高标准,排污企业自身的技术和能力不足以达到要求,因此,必须聘请更专业的环保服务企业进行环境治污工作,只有"专人专治"才能使污染降到最低,符合排放标准

美国政府在治理工业固体废弃物上颁布了一系列法律,如:《固体废物处置法》《资源回收法》等,通过对工业固废排放量做出限制性规定,工业企业为了达到排放标准,若自身能为不足,定会请求外援支持,在一定程度上会鼓励企业选择专业化的第三方治理有相关数据统计,在发达国家,环境污染第三方治理的比重占到环境污染治理的45%左右。

从目前我国情况来看,第三方工业固废治理起步较晚,配套措施的研究还不够深入,相关配套制度的建立不足主要体现在法律规章制度不完善、主体法律责任不明晰、环境执法力度不足。

二,固体废物资源化要有标准。要实现工业固体废弃物的资源化利用,就需要建立起一套保证下游产品质量安全性的产品标准体系,从而规范废固资源化处理企业的生产,提高工业废固的利用效率。

三,固体废物资源化要有出路。实施生产者责任延伸制度,调整国家的产业政策,为固体废物资源化产品找出路,对使用这些产品的企业予以财税政策支持。

总之,循环利用是固体废物资源化的最优途径,产废企业和园区按照“空间布局合理化、产业结构最优化、产业链接循环化、资源利用高效化、污染治理集中化、基础设施绿色化、运行管理规范化”的要求,用资源化促进减量化,用资源化带动无害化。

作者:中国循环经济协会循环经济科技成果转化促进中心副主任 曲睿晶

 

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