高長明:試論我國水泥工業的利廢發展方向
現今,水泥工業在發達國家已經走上了循環經濟和可持續發展的道路。我國水泥工業在經歷了近10年的現代化大發展與大力淘汰落后生產方式以后,也開始走上了這條正確的發展道路。水泥工業實現“四零一負”——對生態環境的零污染,對外界電能的零消耗,對廢物廢水的零排放,對天然化石燃料的零消耗,以及對全社會部分廢物的負增長(消納利用)——可持續發展的戰略目標,已在國內外大量成功地實踐中逐步形成了中外業界人士的普遍共識。本文特對我國水泥工業的消納利用廢棄物的現狀及其發展方向,即所謂的“一負”潛力,作進一步的探討。(節選)
1水泥工業的利廢功能
隨著國民經濟的發展,全社會的三產(農業、工業、服務業)所產生的廢棄物數量日益增加,如何綜合利用和高效消納這些廢棄物,減少或消除填埋,節省占地,保護環境,促進循環經濟,已經成為一項嚴峻而長期的挑戰和必須要妥善解決的使命。
鑒于水泥工業的固有特征,使其在利廢領域具有顯著優勢。其利廢功能主要表現在三方面。首先是利用各種工業廢棄物作為混合材,摻入水泥熟料中一并粉磨成相應品種的水泥。這種方式簡便易行,既可以利廢又能直接增產水泥,降低生產成本。第二是將有些廢物(赤泥、電石渣、有色冶煉渣、鑄造砂等)用作水泥原料,替代一部分或全部石灰石、砂頁巖、粘土等天然礦石。這種利廢方式往往會給原有的水泥生產工藝或水泥性能帶來某些難題,需要采用較高的技術和裝備,增加一定的投入才能實施。第三是利用各種含可燃質的廢物(工農業廢料和城市垃圾等)作為水泥窯的燃料,替代一部分或全部的天然化石燃料。這種利廢方式不僅對水泥廠的技術裝備要求更高,而且更主要的是涉及全社會的政策導向、技術路線、法規、標準、環保等諸多方面,沒有政府的引導與扶持,單靠水泥企業的努力是難以實現的。近10年來,德國和我國正反兩方面的實踐效果與經驗教訓足以說明這一點。
還有一些廢棄物,兼含可燃質和水泥原料的成分,例如煤矸石、油頁巖、生活垃圾、污泥等,因而可以同時用作替代燃料和替代原料;丹麥史密斯公司的熱盤爐,我國海螺集團的CKK爐,以及天津院、合肥院、華新集團等研發的裝備均能適應我國水泥廠燒垃圾和污泥的要求。
2010年我國水泥工業綜合利用社會廢棄物的基本數據及其與德國、日本和美國水泥工業的對比情況,如表1所列。應該說明,表中所謂的噸水泥利廢量(kg/t.c),并不是一個很科學嚴謹準確的指標,它只是整體綜合地表明,每生產1噸水泥總共利用消納了多少公斤的社會廢棄物。其中用作混合材(含替代石膏)、替代原料和替代燃料的數量分別有多少公斤。顯然這里并未考慮到混合材、替代原料,尤其是替代燃料等原始形態及品位差異的因素,只是一個單位水泥利廢量的重量概念。該值越大則利廢量越多,但并不一定代表其利廢中的技術含量最高,難度最大,貢獻最大。
表1 2010年我國和德日美水泥工業綜合利用消納社會廢棄物基本情況比較
2.對水泥工業三種利廢方式的分析
2.1用作混合材
這是一種最簡便最粗放的利廢方式,實際上就是把礦渣、粉煤灰、石灰石、火山灰、頁巖等當作填充料,摻于熟料中一并粉磨直接增加水泥產量的辦法,談不上什么技術難度和技術含量問題。對立窯熟料來說,礦渣或粉煤灰的摻入還有補救其固有缺陷的“救命稻草”之功效。
上世紀50年代開始,在我國水泥工業立窯一統天下的畸形發展中,“小水泥”不顧國家水泥標準規定,故意超標濫摻混合材的“積極性”一貫就十分高漲。加之后來國家原意為鼓勵水泥企業利廢,規定利廢率超過30%的才能獲得獎勵的政策,無形中就把我國水泥中的混合材摻入量提高到了30%左右。否則那些混合材摻不到30%的水泥企業就領不到利廢補貼。在行業生態扭曲,某些經營者棄誠逐利的驅使下,市場監管缺失,原本意在鼓勵利廢的政策卻部分地走向了自己的反面,變成了刺激某些人超標濫摻混合材,制造假冒偽劣水泥的動因。筆者贊成多摻混合材,但是必須以誠信為本,必須遵守國家水泥標準規范,加強市場監管,確保水泥品質。
2.2用作替代原料
因為多數替代原料往往含水分高,易粘堵,難儲運,有的還含有若干影響正常生產或水泥性能的少量有害物質(鉀、鈉、氯、硫、磷、鋅……)或影響環境安全的重金屬等,可能會提高技術裝備的投資和生產成本。全社會對此應該進行技術、經濟和環保等各方面的綜合考量;水泥企業也要作出相應的協作,在政府激勵政策下履行一定的社會責任。
顯然,這種利廢方式是有其技術難點和技術含量的,而且我國還有較大的改進完善的發展空間。這里有必要重申筆者的一個觀點,那就是電石渣的問題。我國現在已經成功地在新型干法水泥窯上采用電石渣100%的替代石灰石生產出熟料,這一成果值得稱贊。但是從全社會的節能減排環保來考察,我們并不希望再產生更多的電石渣。因為電石渣是由電石(CaC2)加水(H2O)生成有機化工所需的原料乙炔氣(C2H2)后所剩余的殘渣氫氧化鈣(Ca(OH)2)。電石則需要用石灰石和焦炭在電爐中高溫煅燒而成,在該過程中要消耗大量的電能,排放大量的CO2 。這種電石法生產乙炔氣的工藝,在30多年前已經開始被由石油裂解直接生成乙炔氣的方法所取代。這就是現今發達國家之所以沒有電石渣的原因。筆者的體會是,電石法生產乙炔氣猶如立窯生產水泥,均屬應抓緊淘汰之列。我們的目標就是要把我國尚且還存在的每年產出近2500萬噸電石渣及其存量全部消納干凈。今后我國電石渣的產出量應該是漸趨減少的。
2.3用作替代燃料
發達國家水泥工業采用可燃燒廢物作為替代燃料已有30年的歷史,在這期間全球有約300臺水泥窯燃燒了近3億噸廢物,進行過約7000套次排放廢氣的環境安全檢測和近8000套次的水泥混凝土制品的重金屬浸析檢測。實踐表明,水泥窯協同燃燒廢棄物不會影響窯的正常生產和熟料品質,對環境安全也是有充分保障的。
現今水泥窯兼燒廢棄物的技術與裝備已相當成熟,發達國家的相關法規、規章、制度也較完善。我國為此轉輾了近10年,如今終于盼到了開始正式啟動之勢。然而政府的引導協調與扶持尚亟待給力,真正落實。顯然這種利廢方式是涉及全社會的一項系統工程,政府的作為是不可缺失的,是責無旁貸的;同時也是對政府預見力、判斷力、領導力、執行力的現實考驗。我國水泥工業在采用替代燃料方面已經延誤了好多年的時間,現在該到了總結經驗教訓、正確決策的時候了。2011年4月國務院批轉了建設部、環保部等16部門《關于進一步加強城市生活垃圾處理工作的意見》,對處置不力的省市要追究責任??磥硭喔G燒垃圾等廢棄物的潮流即將來到。
3.對我國水泥工業利廢水平的分析
(略)
11月26日,由中國水泥網舉辦的“第三屆水泥工業廢棄物處置和資源化利用國際會議”將在北京隆重召開。為了使水泥行業交流國內外污泥處理處置技術,了解國內外污泥處理處置技術和產業發展的現狀與趨勢,本屆大會將以“污泥處置:產業政策、技術創新與示范工程”為主題,將就一系列議題展開討論。屆時,各參會企業可以與政府主管部門領導,行業協會,科研開發單位,技術與工程示范企業進行交流,就水泥窯協同處置污泥等廢棄物方面的相關技術進行交流。
了解更多關于水泥窯協同污泥處置的信息,請點擊:第三屆水泥工業廢棄物處置和資源化利用國際會議暨水泥窯爐協同處置污泥技術交流大會
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