大宗工業固廢循環經濟產業探索與研究

田軍吉

利用熒光光譜對大宗工業固廢進行成分分析，利用萬能材料試驗機對大宗工業產品樣品進行抗折強度分析，支撐了產業集群構想，建立工業循環經濟園區，實現大宗工業固廢制備多品種陶瓷建材，帶動地方產業、經濟、就業，降低大宗工業固廢污染。

煤、電、鋼、材等傳統工業在生產過程中，產生了大量煤矸石、粉煤灰、冶煉廢渣、采礦廢石、選礦尾礦等大宗工業固體廢棄物，喪失了原有利用價值或者雖未喪失利用價值但被拋棄或者放棄的固體廢物，對環境造成了不可估算的影響和污染。歷年來，工業固廢存量超過600億噸，占地超過200萬公頃，不僅占用土地、浪費資源，而且對環境和安全產生了極大隱患，危害生態環境和人體健康。雖在二次資源循環利用方面開展了處置工作，但因存量基數太大，新增固廢量減少不太明顯，總體量存依然龐大。對此，對如何進一步提高固廢資源的綜合利用率、提升資源化利用產品的附加值，已經成為社會、經濟和環境發展所急需解決的重要課題。

一、現狀

隨著我國循環經濟、清潔生產、化解過剩產能、供給側結構性改革等相關政策的實施，去了部分煤炭、鋼鐵等產能，從源頭實現了固廢減排。從2008年以來，我國工業固廢產生量呈先增長后下降的趨勢，2017年工業固廢產生量為29.41億噸；總體來講，近10年的工業固廢處置量均不理想，最大處置量8.37億噸，據了解大部分處置方式為垃圾填埋、堆放。2017年11月，國家環保部發布的《全國大、中城市固體廢物污染環境防治年報》統計數據分析，214個大、中城市2016年工業固廢產生量為14.8億噸，占全國工業固廢產生量的一半，其中綜合利用量為8.6億噸、處置量為3.8億噸、貯存量5.5為億噸，工業固廢綜合利用量占利用處理總量的48%，處置、貯存分別占21.2%和30.7%，綜合利用仍是處置工業固廢的主要途徑。美國、德國、日本、英國、荷蘭、法國等國家的物資循環利用效率雖不斷提高，但在一個國家尺度上，所有循環利用的物質量都沒有超過原生物的15%。從目前現狀看，大宗工業固廢并未真正實現大規模產業化發展，還處于探索階段。

根據《2018-2024年海外建筑行業分析與未來發展趨勢報告》：近年來，海外建筑收入占總收入比重在80%以上的僅有歐洲的豪赫蒂夫與ACS兩家企業。而海外收入占總收入比重低于30%的僅有日本的大林組與鹿島建設兩家企業，但近年來海外收入占比正在逐年上升。整體來看，除了美國的AECOM及福陸公司海外收入占比在逐年下滑外，其余企業的海外收入占比呈現逐年上升趨勢。隨著2008年金融危機后投資需求短期回升后，近兩年國內投資需求有所下滑，海外市場成為全球工程企業的重要競爭地。

美國連鎖混凝土路面磚學會（IGPI）：近期美國聯邦政府為刺激經濟，開始針對建筑行業下撥大量資金，多個部門總計下撥700多億美元。

根據前瞻產業研究院發布的《2018-2023年中國民用建筑行業發展前景與投資戰略規劃分析報告》，2017年全年全社會建筑業增加值55689億元，比上年增長4.3%。根據2017年建筑業來看，我國建筑蓬勃發展，對建筑材料無疑需求很大，市場供給關系緊張，尤其是具有高科技含量的大宗工業固體廢棄物產品，充分說明了景觀磚、新型陶瓷透水磚、歐式連鎖瓦、輕質陶粒、石墨市場前景好、需求大。

二、產業探索

（一）產業集群

結合國家園區打造，探索就近建立循環經濟產業（工業）園區。利用煤矸石、冶煉廢渣、粉煤灰、尾礦等制備海綿城市陶瓷透水磚，支撐地方海綿城市建設；制備高檔歐式連鎖瓦，支持城鎮和新農村建設及景觀打造；高檔陶瓷外墻清水磚，支持城市綜合體裝飾、寫字樓建設；協同利用污泥、垃圾焚燒灰渣等生產高強輕質燒結陶粒，制備高強輕質陶瓷，替代天然砂石，用于混凝土、園林、水泥制品等領域；制備高檔景觀磚，用于消防通道等高強度場合和高檔小區；煉鋼乳化、燒結原料等。探索實施工業固廢循環經濟產業集群分布如圖2，每條生產線均可獨立，也可聯合。

圖2的園區化產業集群布局，符合國家供給側結構性改革與產業調整、增長方式的轉變，與國家大生態、五大發展理念、綠色產業、循環經濟發展緊密相結合，降低工業固廢污染，變廢為寶，帶動地方新興方產業、建材行業發展，增加地方經濟效益和帶動地方市場就業。同時，可綜合利用摻入粉煤灰、煤矸石、鋼渣等大宗工業固廢量在70%左右，能夠代替大部分傳統陶瓷原料。

（二）成分分析

對貴州、內蒙、山西、江西等省的大宗工業固廢進行熒光光譜分析，所含成分大同小異，差異性不大，均含有氧化硅、氧化鋁、氧化鐵及部分氧化鈣、氧化鎂、氧化鈦和堿金屬等（如表1，因冶煉廢渣含量可變因素太大，故未列出），這些都是制備陶瓷產品的有益成分，可有效支持產業生產集群。

（三）性能分析

利用萬能材料試驗機對貴州、內蒙、山西、江西等省的大宗工業固廢制備高品質陶瓷產品進行抗折強度實驗，實驗結果表明：該產品的抗折強度在80MPa左右，在國家陶瓷磚標準的2倍以上；吸水率可達到0.1%以下，滿足高檔陶瓷產品要求。通過調整粉煤灰、冶煉鋼渣、煤矸石摻入量，再結合工藝控制，能夠制備出從白色、灰色、黃色、褐色、黑色的不同陶瓷產品。性能和摻入量分析，各項指標均有利于產業集群。

三、結語

基于目前對循環經濟的政策支持、產業發展趨勢和建材行業的需求，通過對貴州、內蒙、山西、江西等省大宗工業固廢的成分分析、產品樣性能分析，利用工業固廢制備陶瓷材料可實現產業化大規模生產，加大產業聚集，實現產業集群效應。一則可實現大宗工業固廢綜合利用，降低環境污染，減少大宗工業固廢堆存節約空間；二則可實現產業集群，帶動地方新型建材行業產業發展、經濟發展和市場就業。

為了實現工業化生產需求，更深層次創建產業品牌品種和提高固廢利用，今后的主要研究和產業方向為：

1.生產與研究相結合。通過研究，利用大宗工業固廢向墻體涂料、石墨等高尖端產品進發，更深層次合理產業化布局，實現循環經濟發展，使得產業有效集群，充分發揮集群效應。

2.優化生產技術工藝。由于工業固廢化學成分、礦物組成比例比較復雜，對如何改善成產工藝，有效提取固廢中富含的Ag、V、Co、Hg、Mn、Zn及放射線元素等多種貴重金屬，實現新產品開發還有待技術革新。

3.因地域差異，煤質煤品、冶煉尾礦組分含量不同，對其研究使用較少，今后應加強利用煤矸石向造紙等新型產品產業方向研究。

由于利用工業固廢開發高附加值產品是實現循環經濟產業發展、降低環境污染的一條有效途徑，隨著學—研—產—銷一體化發展的不斷深入，必定會極大地促進工業固廢循環利用創新發展。（作者單位為貴州省六盤水市鐘山區經濟和信息化局）