關于大宗固體廢棄物綜合利用全過程低碳化的實踐與展望

文／劉乃姝 中機中電設計研究院有限公司 北京 100048

引言：

大宗固體廢棄物（以下簡稱“大宗固廢”）是資源綜合利用重點領域，指單一種類年產生量在1 億噸以上的固體廢棄物[1]。依據2021年3月國家發展改革委聯合九部門印發《關于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導意見》，包括煤矸石、粉煤灰、尾礦、工業副產石膏、冶煉渣、建筑垃圾和農作物秸稈等七個品類。本文基于實際項目案例，著重論述建筑垃圾和尾礦，這兩種大宗固廢的資源化利用。立足現狀，展望未來，根據國家對大宗固廢的綠色、全過程的綜合利用要求，為實現固廢資源化全過程減碳提出一條有效的解決路徑。

1、大宗固體廢棄物綜合利用的意義

“十四五”時期，高質量發展是我國全面建設社會主義現代化國家新征程的發展主題。各行業都應充分認識到提高資源利用效率的重要意義。隨著經濟發展的不斷推進，未來我國大宗固廢會在產出強度、利用率和附加值等方面遭遇極大的挑戰。據統計，我國目前大宗固廢累計堆存量約600億噸，年新增堆存量近30 億噸。[1]

國內城市固廢垃圾主要包括危廢（含廢舊汽車）、生活垃圾、建筑類垃圾、大件生活垃圾、生物質垃圾五大類。其中，建筑類垃圾全國儲量已達30 億噸，年增長量高達8 億噸，其中更是有約90%采用違法填埋的處理方式，大量占用優質土地的同時加速周邊地區水土流失、降低土地再生能力，已對環境造成極大污染。此外，目前國內建筑垃圾處理技術落后，循環利用率不足1%，遠低于歐美國家70%循環利用率的平均水平。

根據生態環境部公布的大宗工業固體廢物資源化利用數據顯示（見表1），2020年，全國尾礦的綜合利用率僅為27%，遠低于其他5 種工業固廢的綜合利用率[2]。尾礦綜合利用率底下，導致大量的尾礦堆積，不僅造成資源的浪費，還帶來環境污染，影響周邊人群的生活；此外，在安全上還存在極大的隱患，尾礦庫一旦發生潰壩事故，將給國家帶來巨大的經濟損失，甚至人員傷亡。[3]

表1 大宗工業固體廢物資源化利用數據[2]

因此，黨的十九屆五中全會提出的“全面提高我國資源利用效率”，既是生態文明建設進程中的挑戰，也是增強企業活力的機遇。因此，通過對大宗固廢高效率、高質量、高附加值的規?；?，實現固體廢棄物綜合利用全過程低碳化，具有重大意義。

2、大宗固體廢棄物綜合利用的現狀研究

2.1 建筑垃圾的綜合利用現狀

長期以來，我國建筑垃圾的主要處理方式為直接填埋，占比達98%，僅能分揀出約2%的廢金屬和廢混凝土，實現回收利用。施工總包單位基于降低成本的考慮，通常將拆除產生的大量建筑垃圾運至城市周邊，廢棄于露天堆放或簡單填埋處理。全國大中型以上城市中，有67%被垃圾包圍，其中25%的城市已經再無可能增加新的垃圾填埋場。在大量占用土地的同時，垃圾填埋還會影響植物根系的生長，阻斷土壤生物鏈，改變土壤結構，對環境形成無法逆轉的破壞。

近年來國內許多城市在建筑垃圾回收利用方面作了一些嘗試并取得了一定成效。住建部也相繼頒布了針對工程施工廢棄物、再生骨料、再生砂粉等的再生利用技術標準和規范。為形成從源頭治理，科學利用，到形成多樣化綠色再生建材產品，提供了有效保證。以北京市為例，2020年7月21日發布北京市人民政府令第293 號《北京市建筑垃圾處置管理規定》，強化了北京市建筑垃圾的傾倒、堆放、貯存、運輸、消納、利用等處置活動及其監督管理。截至2019年北京高安屯建筑垃圾資源化處置中心建成時，全市已有4 座資源化處置工廠，85 座臨時性資源化處置設施，年處置能力由當初的300 萬噸增長為9000 萬噸。

經調研走訪北京市內三個建筑垃圾處理廠，分別為北京高安屯建筑垃圾資源化處置中心，北京市政路橋大興建筑垃圾資源化處置廠和北京金隅琉水建筑垃圾資源化處置廠。這三個公司年處理建筑垃圾能力均為100 萬噸左右，采用國產破碎設備成套破碎生產線，資源化產品以再生骨料為主，加工工藝基本為：原料入場、預分揀/預破碎、上料、破碎機破碎、篩分、磁選 ，最終形成成品骨料。其主要生產廠房的面積約為3 萬m2左右，廠區占地面積在200 ～300 畝之間。

運營過程中，原料來源和骨料銷售是工廠經營的關鍵問題。由于源頭垃圾分類不完善，導致建筑垃圾所含的渣土和輕質垃圾較多，出料率在70%左右，一旦混凝土建筑垃圾進料不足，則無法達到生產線處理能力，企業便會進入虧損狀態。此外，骨料銷售也比較困難，由于國內再生骨料標準不明確，導致紅磚骨料沒人要，混凝土骨料僅用于墊層，銷售價格較低，產品附加值不高。（表2）

表2 部分北京市建筑垃圾資源化企業規模表

2.2 尾礦的綜合利用現狀

新《固廢法》實施后，大部分地方政府都開始嚴管尾礦庫，限制新建尾礦庫，要求礦山企業采用尾礦干堆技術，尾砂綜合利用技術。對于礦山企業來說，采用新技藝、新工藝，轉變粗放式生產方式已是迫在眉睫，刻不容緩。[4]

我國采用尾礦加工建筑材料始于20世紀末。尾礦加工后可用于制作建筑用砂和磚、公路和鐵路的鋪路碎石，作為制備陶瓷、水泥等的原材料，還可用作礦物化肥或土壤改良劑等等。部分建材生產企業逐步意識到大量積存的建筑渣土、礦渣、煤矸石、粉煤灰侵占土地，浪費資源。利用其作原料，生產優良的墻體材料，實現排放和利用的良性循環，是消納這種污染較為有效的途徑之一。

在這樣的發展背景下，一段時期以來，我國的尾礦制磚技術得到了較大的發展。但面對如何適應國家大力推進墻體材料改革，大力發展裝配式建筑等政策時，各建材企業依然任重道遠。加大研發力度，優先發展能替代黏土實心磚的承重類新型墻材產品，實施一批資源節約重點工程、循環經濟示范工程，從而實現經濟效益和社會效益的雙豐收。

3、大宗固體廢棄物綜合利用的實踐和低碳化路徑

2020年9月22日，習近平總書記宣布中國的“3060”目標。為完整、準確、全面貫徹新發展理念，做好碳達峰，碳中和工作，2021年10月24日，《中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》發布。意見提出了五方面主要目標，確保如期實現碳達峰、碳中和。隨著“減碳”相關法律法規標準和統計監測體系的完善，提升城鄉建設綠色低碳發展質量也必將逐步規范。（圖1）

圖1 綠色低碳循環發展路徑與五個主要目標

通過了解建筑垃圾和尾礦的綜合利用現狀，分析其生產工藝流程，我們更加充分認識到其對促進我國綠色低碳循環發展經濟體系構建的重要性，更應以“減碳”相關法律法規標準和統計監測體系為依據，來發展大宗固廢的綜合利用技術。在此基礎上，對大宗固體廢棄物的綜合利用技術提出以下發展路徑：

3.1 加大引進力度，大力發展環保裝備高端制造技術

大宗固體廢棄物的綜合利用前端，最重要的就是破碎環節，破碎機的選擇是此項工藝的關鍵。經調查，北京市內三個年處理建筑垃圾能力100 萬噸的建筑垃圾處理線，均采用國產破碎設備，其主要生產廠房的面積約為3 萬m2左右。

在筆者參與的一個建筑垃圾資源化處置項目中，采用一款德國固廢處理設備，其具有全球專利保護刀軸技術和特殊合金刀頭，建筑垃圾處理能力為350-500 噸/小時。經規劃設計，采用該設備成套的年處理建筑垃圾能力100 萬噸的建筑垃圾處理線，主要生產廠房的占地面積可縮減為1 萬m2，較同等產量的生產廠房減少了2/3 的占地面積，大大節省了建設投資和土地使用，不考慮其日后節省的運營費用，僅在再生骨料加工的建廠階段即實現了“減碳”。

目前，該設備制造企業已與國內相關部門、企業簽署了戰略合作協議。作為高端裝備引入的示范項目，必將帶動國產設備向節能環保、高技術含量的方向發展。

3.2 貫徹3R 原則，打造循環經濟產業鏈

“減量化、再利用、再循環”是循環經濟最重要的實際操作原則，即通常所說的3R 原則。雖然通過再利用和再循環可以實現廢棄物資源化，但我們首先應該重視的仍然是要將資源的消耗量和廢物的產生量有效降低，將減量化提升至最優先的級別。

3.2.1 減量化原則

唐明述院士曾經說過“延長建筑物使用壽命是最大的節能減排”。通常普通混凝土的壽命只有30年，而高性能的混凝土壽命可達到100年。普通混凝土中，水泥占比在12%，其他為8%拌合水和80%的集料。而高性能混凝土生產過程中選擇低水泥用量、大摻量礦物摻合料的復合膠凝材料體系是重要的技術原則。因此，尾礦處理企業可根據礦源的品類、性能，利用高性能混凝土在配置中必須摻加足夠數量的摻合料（礦物細摻料）和高效外加劑的特點，加大與混凝土生產企業的交流與合作，研發礦物外加劑配制高性能混凝土的技術路徑，實現減量化，實現發展低碳經濟的目標。

3.2.2 再利用原則

目前無論是建筑垃圾還是尾礦加工企業的再利用，都是比較被動的，“來料加工”的模式。要想提高固廢的再利用水平，原料單一必然導致產品單一，企業經濟效益受到影響，必然需要長期依靠政府補貼，即給財政增加負擔，也十分不利于企業的發展。

以某黑滑石礦業開發+循環經濟的國際環保產能合作項目為例。以“全自動、多功能、節能環?！钡奈驳V處理成套技術為切入點，解決尾礦帶來的環境安全問題，同時生產尾礦再生產品以進一步提高尾礦利用率，進而發展新型建材及新型房屋。該生產線既可以煅燒黑滑石，也可以煅燒尾礦和煤矸石混料，制成燒結保溫砌塊（磚）、墻板，具有很強的市場競爭能力，隨著全球范圍內墻體材料行業研究的深入及產業化程度的提升，個性化、高端化的產品將逐漸獲得更廣闊的應用空間，實現企業經濟效益和社會效益的雙豐收。

這項尾礦處理成套技術中，尾礦和煤矸石混料的方法，充分發揮了煤矸石的熱值，其具有的熱值，完全可以滿足焙燒要求，無需再使用天然氣等燃料。經計算萬塊標磚天然氣耗量為1040nm3，年耗標煤30310 噸，通過煤矸石替代大大降低了企業的年能耗指標，減少了二氧化碳排放量。

3.2.3 再循環原則

再循環原則是要求生產出來的產品在完成其使用功能后能重新變成可以利用的資源而不是不可恢復的垃圾。對各類資源再利用企業提出了較高的要求，即如何成為真正的“零”排放企業。

例如北京金隅琉水建筑垃圾資源化處置廠坐落于北京金隅水泥生產廠內，建筑垃圾經破碎后產生的余土可進入水泥窯進行煅燒，實現真正的零排放。而其他建筑垃圾資源化處置廠因不具備窯爐的煅燒的條件，仍然有少量余土需要考慮外運或填埋。

因此，如何利用現有的、區域的生產條件，形成全產業鏈模式，最大程度的變廢為寶，利用余熱回收技術，太陽能綜合利用技術等，減少能源消耗，是大宗固廢綜合利用技術必須要堅守的原則。

4、大宗固體廢棄物綜合利用的展望

到2025年，根據《指導意見》的部署，我們可以預見到大宗固廢綜合利用的美好前景。將實現利用能力提升，利用規模擴大，存量有序減少，并逐步實現五個方面的完善和建立，即綜合利用產業體系、技術創新體系、綜合利用制度、協同發展模式和示范引領作用。

實施中既要從源頭入手，對企業產生固廢和隨意處置加大稅費征收；又要對綠色再生建筑材料的生產企業給予財政補貼和稅費減免的鼓勵政策，使企業樂于加大投入，進行再生建材的生產和研發；同時在產業鏈下游，通過政府采購鼓勵使用再生建筑材料，通過優惠政策拉動需求，形成良性循環。

這其中的固廢利用的技術創新無疑是最重要的。作為基建大國，利用固廢資源生產建材產品，是一條綜合效益最佳的實施路徑。建材行業陸續出臺了與再生產品相關的標準規范，例如《混凝土用再生粗骨料》GB/T25177 和《混凝土和砂漿用再生細骨料》GB/T25176，以加強應用推廣的生產和使用標準依據。因此各企業應在標準的基礎上，以提高強度和可替代為目標，提升產品加工和整合的技術水平。

同時，擴大再生建材產品的應用場景，改變目前多用于填充物的低端品類產品狀況，提高產品的附加值。如再生混凝土裝飾掛板，將藝術創意融入產品，形成產品規格標準化，圖案紋理多樣化的可大量推廣、復制的新型外墻裝飾材料。再比如，利用高強纖維與再生混凝土結合，做成景觀雕塑，公共座椅，燈具裝飾、標志標識等等，運用到城市更新改造中。隨著再生建材產品的多場景應用，也勢必將循環再生的理念逐漸植入全體國民的意識之中，形成全民共識。

結語：

無論是建筑垃圾還是尾礦，都因其大量而廣泛地存在，影響著我們的生存環境。站在歷史重要的轉型窗口，各固廢資源化企業單位應秉承綠色環保的低碳理念，進行大宗固廢綜合利用全過程低碳化的研究與實施。通過政府的有效扶持和政策引導，企業的合理減量和科學利用，逐步將大宗固廢的綜合利用納入綠色低碳循環發展的經濟體系之中，為實現既定脫碳目標做出應有的貢獻。