淺談工業固體廢棄物的綜合利用途徑

李延榮，孫中文

（烏魯木齊京誠檢測技術有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

當前，隨著中國制造業的逐步發展壯大，產生的固體廢棄物數量與日俱增，其中大部分都來自于制造業的生產環節。因此，雖然制造業的蓬勃發展帶來了巨大的經濟效益，但卻產生了大量的固體廢棄物，給自然生態環境帶來了較大危害。

1 工業固體廢棄物概述

1.1 工業固體廢棄物的概念

工業固體污染，主要是指工業企業在日常的生產過程中遺留的各類垃圾，如礦山作業時留下的廢石、燃燒或鍛造后剩下的鐵渣、劣質原材料的尾礦等。這些垃圾對生態環境的污染與損害都非常大。根據最近的統計資料顯示，當前工業固體污染已呈現出了逐漸上升的態勢，特別是近幾年，由于經濟和技術的迅速發展以及城市工業化進程的加快，固體工業污染的增長率已超過最初的10%。經過相關調查，工業固體污染最嚴重的五個行業是電氣工業、熱力工業、黑色金屬加工和冶金、金屬有限公司資源收集業和黑色金屬采礦業。這五個行業產生的固體工業污染占整個行業總量的80%。同時，因為管理不善，這些行業的資源耗費很大[1]。

1.2 工業固體廢棄物的危害

1.2.1 對土壤的危害

在工業固體廢棄物的處理過程中，由于沒有對其進行合理再利用，導致大量的固體垃圾簡易堆放或填埋處置，占用了大量的土地資源。而許多工程固體廢棄物都存在特定的危害性，其中的有害物質會通過風化和降雨的浸蝕再通過土壤滲透到地下水中，既污染了水資源，又對土壤資源造成了巨大損害，甚至會毀壞地貌和植物[2]。

1.2.2 對水資源的污染

簡單堆積或填埋等處理后的工業固態污染物，受到降雨等各種因素的影響，其中的有害物質會流入江河湖泊、近海漁業等地方，這對地表水資源產生了巨大污染。同樣，有的工業公司違規向河道排入廢水，也對自然資源造成了嚴重污染，進而嚴重影響人們的身體健康。

1.2.3 對大氣的污染

在工業固體廢棄物中，粒狀廢物很容易被風吹出并在空氣中傳播，其中，當煤塵中的顆粒被風吹到農作物上，會給其生長帶來很大的負面影響；還有一些固體污染物在搬運和處置過程中會形成有毒有害氣體，被強風卷起后會在城市中傳播，這對人體健康影響很大。

此外，對于工業固體廢棄物的堆放、填埋以及處置，都需要投入大量的資金，而其中還有很多沒有充分利用的資源，形成了資源的浪費，給社會經濟造成的了巨大損失。

2 工業固體廢棄物的現狀

我國的固廢處置產業興起較晚，且行業市場化水平處理程度較低，但由于國家對環境保護工作持續加碼，從而促進了固體廢料處置產業的快速發展。近年來，我國固廢處置與管理業務市場發展規模穩步增長，由2013年的7 859.9億元，上升到了2019年的9 610.6億元。

由于對環保要求日益提高，固廢處置也開始被政府列為城市的基本環境管理服務項目之一，而部分省份也陸續實施了城市生活垃圾處理和危廢處理的“十三五”計劃以及城市中期規模調整，所以，固廢處理量明顯提高。詳細數據如圖1所示。

圖1 2013～2019年中國固廢處置總量統計

根據“2013～2019年中國固廢處置處理行業運營模式分析報告”數據顯示：2013年，中國的固廢處置處理規模為約41.42億噸，且在2019年上升到了48.61億噸。

在2019年，全國固廢處置處理量為48.61億噸，其中，城市廢棄物處理總量為5.84億噸；工業固廢處理量為34.73億噸；農村廢棄物處理總量為8.04億噸。詳細數據如圖2所示。

圖2 2013～2019年中國固廢處理量細分市場統計

由以上數據可以看出，中國工業固體廢棄物的數量呈現出了逐漸增加的態勢，從1985年的6億噸上升到了2009年的20億噸，可以說是井噴式的大爆發。通過以上統計資料也可以看出，中國在經濟社會飛速發展的進程中忽視了對工業固體廢棄物的處理。

2.1 工業固體廢棄物的分類

根據大數據分析統計，目前，工業固體廢棄物大部分來自五大企業的重工業作業，如采礦業的廢石、熔煉金屬的燃燒殘余等，這些都是工業固體廢棄物的主要組成部分。且由于我國地大物博，具有大量的礦藏資源，這也使工業固體污染的主要源頭比較穩定。在產生工業固體廢棄物的五大企業中，礦山資源一般都能夠回收再使用。因此，企業如果能夠對其在工業生產過程中所形成的工業固體廢棄加以合理的回收使用，一方面能有效改善生態環境；另一方面也能提升礦產資源的利用率，進而降低了工業中固體廢棄物大量浪費的問題。

2.2 工業固體廢棄物的分布

當前，我國的工業固體廢棄物的總量呈上升趨勢，但對其的利用率卻較低，僅為55%以下，而剩余的工業固體廢棄物每年都會大量積累。這導致大量資源被浪費，而自然環境也不可避免地受到破壞，且工業固體廢棄物資源的利用率仍與其他國家有很大差異。其中，在經濟發展相對繁榮的地區，工業固體廢棄物的資源使用率也較高，部分地方能達到95%左右；但在一些經濟較為落后的地區，其使用率會相對低一些。因此，這不利于社會經濟的進一步發展[3]。

3 工業固體廢棄物資源綜合利用途徑

3.1 工業固體廢棄物在微晶玻璃制造中的應用

微晶玻璃是由各種細晶物質和玻璃（由煅燒和結晶玻璃顆粒制成）的混合物。其具有堅固、致密、均勻、耐熱、耐腐蝕、絕緣等優點，且在生產過程中不會形成污染物，也是綠色建設和環保的新材料。在實際應用中，微晶玻璃因其優異的特性成為了本世紀最關鍵的新型技術材料，可應用于機械、生物醫藥、電子微電子、宇航等領域的大量生產。利用工業固體廢棄物生產微晶玻璃，不僅降低了工業固體污染對自然環境的破壞問題，同時也達到了對環保資源的再生利用。

3.1.1 磷渣

廢磷通常是由二氧化硅（SiO2）和氧化鈣（CaO）組成。由于硅和氧化鈣也是微晶玻璃的主要成分，所以可取代石灰石和二氧化硅，也可以成為鍛造微晶玻璃和制造微晶玻璃的主要化工原料。因此，通過利用磷渣鍛造微晶玻璃，不但能減少磷渣對自然環境的損害，也實現了環保的目的，同時還能夠減少微晶玻璃的生產與施工成本，從而滿足社會可持續發展的需要。

3.1.2 鉻渣

鉻渣主要是在制造錳和鉻鹽過程中形成的工業廢物，對人類健康有一定影響。目前，在中國共有20余個省市傾倒大量的這種工業廢渣，所以對鉻廢料資源的合理開采和利用變得尤為重要。鉻渣主要由二氧化硅（SiO2）、氧化鎂（MgO）、六氧化二鉻（Cr2O6）和其他微量元素所組成，易造成人類嚴重中毒。但是，在處理和使用廢鉻的過程中，人們可通過特殊的化工處理方式，使毒性物質轉變為微晶玻璃的成核中心，進而去除廢鉻中的毒性物質。

3.1.3 鈦渣

鈦廢料中包括了許多的化學物質，其內部成分和化學構造較磷和錳的廢料復雜得多，有過氧化鎂（MgO）、氧化鈣（CaO）、三氧化二鋁（Al2O3）等，其色澤一般是深灰褐色。鈦廢料的成分也比較復雜，但可直接進行微晶玻璃的加工。鈦廢料中的二氧化鈦（TiO2）是一種非常有效的助溶劑，在制造微晶玻璃過程中起到了重要作用。但是，因為氮化鈦鋁很容易在微晶玻璃的表面析出，所以在應用氧化鈦時需要與一些晶合劑一起。其優點在于，在鈦渣中與某些化學元素作用所產生的結晶具有較大的物理化學穩定性。

3.2 工業固體廢棄物在制造干混砂漿中的應用

干混砂漿（Dry-mixed malt，干粉砂漿），又稱水硬性水泥麥芽，是建筑工程領域應用的一種新型干混建筑材料。由于其具有使用簡單、性能優良等優點，在城市建筑中得到了廣泛應用。干混砂漿主要是由干燥和處理過的骨料、無機水泥材料、化學增香劑和各種顏料組成。在建筑材料應用領域，其通常具有粘合、填充、保護和裝飾的功能。此外，部分工業的固體污染物也可用來制造干混砂漿，如粉煤灰綜合利用物、爐渣、優質煤等，實現了廢物回收使用的目的。

3.2.1 粉煤灰

粉煤灰水泥是我國燃煤電廠排放的主要工業固體廢物。粉煤灰水泥也是我國固體污染排放量最大的工業廢棄物之一。由于中國能源工業的快速發展，燃煤電站的飛灰排放量也在逐漸增加；飛灰若不及時處理，會產生揚塵，嚴重破壞大氣環境；如在水中排入粉煤灰水泥，則會導致河道淤積，嚴重影響水質。所以，應做好對粉煤灰的綜合利用工作，以減少污染物排放量。同時，粉煤灰也是生產干混砂漿的主要水泥材料之一，其具有粒度細、重量輕、吸水性強等優勢。一般來說，凝膠材料能夠明顯增強混合干麥芽的硬度和流動性，因此，實際使用效果也不錯。這也是由于粉煤灰具有特殊的化學性質，能夠與混合干麥芽中的某些化學元素發生反應，從而提高了混合干麥芽的流動性。此外，由于粉煤灰具有的特殊物質性質和強烈的吸水性，能有效排除干混砂漿中的水分，從而增加了干混砂漿的黏稠度，所以，干混砂漿的使用效果良好。

3.2.2 礦渣

爐渣是高爐煉鐵過程中的重要副產品。在煉鐵過程中，爐渣主要是由鐵硅酸鹽與硅鋁酸鹽形成的熔融物質，在高溫化學反應下，是將氧化鐵還原為金屬鐵時產生的，即鐵礦物和硅灰中的二氧化硅和氧化鋁等雜質通過淬冷，會形成疏松或多孔的細晶粒材料，就是高爐渣，俗稱爐渣。把爐渣水泥直接摻入干混砂漿中，就可以很大幅度地增加干混砂漿的硬度和韌性。但對比粉煤灰混凝土，其也存在缺點，那便是減弱了干混砂漿的熱流動性，所以，爐渣一般都會與粉煤灰混凝土組合應用，以取得更佳的應用效果[4]。另外，復合爐渣、鐵尾礦尾砂等也能夠用來制造微晶玻璃，也有助于減少對環境保護造成的危害，從而促進了資源的循環使用。

3.2.3 煤矸石

煤矸石，是煤礦在利用和洗選過程中所形成的一類工程固體廢物。其主要是指在成煤的過程中，和煤層伴生的碳含量相對較少，且比煤堅硬的一類黑色石灰石材料。其主要包括人工矸石、沖洗矸石和巷道內開挖矸石。優質煤約占全國原煤總量的百分之十。然而，如何合理分解優質煤中的各種理化成分，是實現優質煤資源綜合利用的關鍵問題。通常，人們可按照碳含量來區分是否為優質煤層。由于煤矸石沉積巖為多種礦巖所構成，所以，在地層中常和煤系共生。因此，在使用優質煤層時，需要充分考慮氧化鋁陶瓷的含量，以及氧化鋁與二氧化硅的配比等參數[5]。

一般來說，含碳量是開采和使用優質煤炭的最主要考察依據。如含碳量較低的優質煤炭其發熱量也較低，可作為生產水泥的骨料以及水泥砂漿的混合物原料；而含碳量更多的優質煤炭其發熱量則較高，通常可作為冶金燃料。如果優質煤含硫量較高，要及時加以化學處理，且一旦優質煤中的硫元素達到合理使用標準后，就可以將其回收使用。同時，優質煤炭的資源化使用途徑還有水力發電、燃氣供熱，甚至是充當填充物、建筑材料等。近幾年，利用優質煤炭所制造的水泥不但可以改善混凝土特性，還可以節省成本，增加效益，從而推動了企業的發展壯大。

市場上用煤矸石二次加熱制造的商品良莠不齊，這主要是因為優質煤炭含碳量不同而引起的。但是，人類無法用統一的標準去評價這些產物，這也限制了優質煤炭的大規模利用與推廣。所以，在未來需要逐步研究其共性，并制訂出符合煤矸石資源性質的使用規范，來規范優質煤炭交易市場，推動工業固體污染物實現回收再使用，推動產業與生態實現和諧發展。

4 加強固體廢棄物綜合利用的建議

（1）加強對地方政府有關法律、規章的配套建設，為中小企業充分利用固體廢物提供政策保障體系；遵守激勵和政治約束相結合的原則，以構成一個全面使用國家資源的有效機制；充分利用國家資源有關的政策，有效發揮國家稅收政策的優勢，激勵、引導和支持固體廢棄物的綜合利用。

（2）強化國家宏觀調控，完善地方政府引導，逐步達到國家對粉煤灰資源化綜合利用管理工作的規范化和制度化。

（3）依靠科學技術進步，為固廢資源化綜合利用提供更強有力的科技保障。第一，盡快運用科學技術和先進適用技術，提高固廢資源化綜合利用的新科技；第二，積極選用有一定代表性的目標，并較大規模推廣前景廣闊的先進適用技術，可在國家重點產業、地方重點企業組織開展一些國家重點示范工程項目；第三，要加強對先進技術的引進。

（4）大力實施源頭減少政策，指導企業積極減少生活垃圾的產生，并努力實現固態垃圾的“減量化、資源化和無毒化”。

（5）進一步加強宣教力度，重點圍著“大力發展循環經濟，加速構建節儉型市場經濟”這一主旨，同時進行各種形態多種多樣的宣教社會活動，鼓勵人們積極參與保護環境，使“珍愛資源、環保”變成所有公眾的自覺行為。

5 結語

中國是世界上工業固體廢棄物污染最高的國家之一，但相比發達國家，我國對工業固體廢棄物的資源化利用效率相對較低，存在不足之處。面對這些情況，我國工業和信息化部相繼出臺了《工業固體廢物資源綜合利用評價管理暫行辦法》和《國家工業固體廢物資源綜合利用產品目錄》，以此對工業固體廢物資源的綜合利用的評價機制進行科學規范，并引導企業積極主動開展工業固體廢物資源綜合利用工作。相信在社會各界的共同努力下，會有效提升對工業固體廢物資源的綜合利用，進而為環境保護的可持續發展奠定堅實基礎。