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高长明:试论我国水泥工业的利废发展方向

信息来源:shuini.biz  时间:2011-05-24  浏览次数:1334

  如今,水泥工业在发达国家已经走上了循环经济和可持续发展的道路。我国水泥工业在经历了近10年的现代化大发展与大力淘汰落后生产方式以后,也开始走上了这条正确的发展道路。水泥工业实现“四零一负”——对生态环境的零污染、对外界电能的零消耗、对废物废水的零排放、对天然化石燃料的零消耗,以及对全社会部分废物的负增长——可持续发展的战略目标,已在国内外大量成功实践中逐步形成了中外业界人士的普遍共识。针对我国水泥工业消纳利用废弃物的现状及其发展方向即所谓的“一负”潜力,本文在此作进一步的探讨。
  水泥工业的利废功能
  随着国民经济的发展,全社会的三产所产生的废弃物数量日益增加,如何综合利用和高效消纳这些废弃物,减少或消除填埋,节省占地,保护环境,促进循环经济,已经成为一项严峻而长期的挑战和必须要妥善解决的问题。
  鉴于水泥工业的固有特征,使其在利废领域具有显著优势。其利废功能主要表现在3方面。首先是利用各种工业废弃物作为混合材,掺入水泥熟料中一并粉磨成相应品种的水泥。这种方式简便易行,既可以利废又能直接增产水泥,降低生产成本。其次是将有些废物用作水泥原料,替代一部分或全部石灰石、砂页岩、黏土等天然矿石。这种利废方式往往会给原有的水泥生产工艺或水泥性能带来某些难题,需要采用较高的技术和装备,增加一定的投入才能实施。再次是利用各种含可燃物质的废物作为水泥窑的燃料,替代一部分或全部的天然化石燃料。这种利废方式不仅对水泥厂的技术装备要求更高,而且更主要的是涉及全社会的政策导向、技术路线、法规、标准、环保等诸多方面,没有政府的引导与扶持,单靠水泥企业的努力是难以实现的。近10年来,德国和我国正反两方面的实践效果与经验教训足以说明这一点。
  2010年我国水泥工业综合利用社会废弃物的基本数据及其与德国、日本和美国水泥工业的对比情况,如表1所列。应该说明,表中所谓的吨水泥利废量,并不是一个科学、严谨、准确的指标,它只是整体综合地表明,每生产1吨水泥总共利用消纳了多少公斤的社会废弃物。其中用作混合材、替代原料和替代燃料的数量分别有多少公斤。显然这里并未考虑到混合材、替代原料,尤其是替代燃料等原始形态及品位差异的因素,只是一个单位水泥利废量的重量概念。该值越大则利废量越多,但并一定代表其利废中的技术含量最高,难度最大,贡献最大。
  对水泥工业3种利废方式的分析
  1.用作混合材
  这是一种最简便最粗放的利废方式,实际上就是把矿渣、粉煤灰、石灰石、火山灰、页岩等当作填充料掺于熟料中一并粉磨直接增加水泥产量的办法,谈不上什么技术难度和技术含量问题。对立窑熟料来说,矿渣或粉煤灰的掺入还有补救其固有缺陷的“救命稻草”之功效。上世纪50年代开始,在我国水泥工业立窑一统天下的发展中,“小水泥”不顾国家水泥标准规定,故意超标滥掺混合材的“积极性”一贯就十分高涨。加之后来国家原意为鼓励水泥企业利废,规定利废率超过30%的才能获得奖励的政策,无形中就把我国水泥中的混合材掺入量提高到了30%左右。否则那些混合材掺不到30%的水泥企业就领不到利废补贴。在行业生态扭曲,某些经营者逐利的驱使下,市场监管缺失,原本鼓励利废的政策却部分地走向了自己的反面,变成了刺激某些人超标滥掺混合材,制造假冒伪劣水泥的动因。笔者赞成多掺混合材,但是必须以诚信为本,必须遵守国家水泥标准规范,加强市场监管,确保水泥品质。
  2.用作替代原料
  因为多数替代原料往往含水分高,易粘堵,难储运,有的还含有若干影响正常生产或水泥性能的少量有害物质或影响环境安全的重金属等,可能会提高技术装备的投资和生产成本。全社会对此应该进行技术、经济和环保等各方面的综合考量;水泥企业也要作出相应的协作,在政府激励政策下履行一定的社会责任。
  显然,这种利废方式是有其技术难点和技术含量的,而且在我国还有较大的改进完善发展空间。这里有必要重申笔者的一个观点,那就是电石渣的问题。我国现在已经成功地在新型干法水泥窑上采用电石渣100%的替代石灰石生产出熟料,这一成果值得称赞。但是从全社会的节能减排环保来考察,我们并不希望再产生更多的电石渣。因为电石渣是由电石加水生成有机化工所需的原料乙炔气后所剩余的残渣氢氧化钙(Ca。电石则需要用石灰石和焦炭在电炉中高温煅烧而成,在该过程中要消耗大量的电能,排放大量的CO2。这种电石法生产乙炔气的工艺,在30多年前已经开始被由石油裂解直接生成乙炔气的方法所取代。这就是现如今发达国家之所以没有电石渣的原因。笔者的体会是,电石法生产乙炔气犹如立窑生产水泥,均属应抓紧淘汰之列。我们的目标就是要把我国还存在的每年产出近2500万吨电石渣及其存量全部消纳干净。今后我国电石渣的产出量应该渐趋减少。
  3.用作替代燃料
  发达国家水泥工业采用可燃烧废物作为替代燃料已有30年的历史,在这期间全球有约300台水泥窑燃烧了近3亿吨废物,进行过约7000套次排放废气的环境安全检测和近8000套次水泥混凝土制品的重金属浸析检测。实践表明,水泥窑协同燃烧废弃物不会影响窑的正常生产和熟料品质,对环境安全也是有充分保障的。
  现今水泥窑兼烧废弃物的技术与装备已相当成熟,发达国家的相关法规、规章、制度也较完善。我国为此转辗了近10年,如今终于盼到了开始正式启动之势。然而政府的引导协调与扶持尚亟待给力,真正落实。显然这种利废方式是涉及全社会的一项系统工程,政府的作为既是不可缺失的,也是责无旁贷的;同时也是对政府预见力、判断力、领导力、执行力的现实考验。我国水泥工业在采用替代燃料方面已经延误了好多年的时间,现在该到了总结经验教训、正确决策的时候了。2011年4月国务院批转了住房和城乡建设部、环保部等16部门《关于进一步加强城市生活垃圾处理工作的意见》,对处置不力的省市要追究责任。看来水泥窑烧垃圾等废弃物的潮流即将来到。
  对我国水泥工业利废水平的分析
  1.处于粗放型的初级阶段,过分偏重于多掺混合材
  表面上看,我国水泥工业吨水泥利废量达445kg/t,与德、日的相接近,比美国的高不少,似乎还挺不错。实际上,这445kg/t之中有336kg/t来自混合材的大量掺用,替代燃料几乎没有,替代原料也很少。与德、日、美3国几种利废方式相对较均衡的数据相比较,可以看出我国的差距不小,尤其与德国的差距更甚。何况,混合材还有超标滥掺之嫌,岂不令人堪忧。所幸随着立窑水泥的大量淘汰出局和水泥质量监管的加强,这种混合材超标滥掺的现象有望得到一定的管控。
  2.开展混合材深加工,提高混合材品质
  面对我国水泥工业大量掺用混合材的事实,我们更应加紧混合材深加工的研发工作,例如对矿渣和粉煤灰等的超细粉磨,将混合材由填充料转变成提高或改进水泥某些品质的“激发剂”,或改性成为可以基本替代熟料的新材料,这方面的工作我国有些单位已经取得一定进展,还有许多研发要做。
  3.成功地采用电石渣100%替代石灰石,为推广各种高水分尾矿用作替代原料创造了良好的开端
  虽然电石渣的产出量势将缩减,但是该项研发的技术含量将为其他各种高水分、难储运的冶炼尾矿用作替代原料提供了有益借鉴。我们应该在开拓替代原料方面继续研发,努力争取在“十二五”之内把吨水泥替代原料的利废量由2010年的80kg/t提高到现今德日的水平即200kg/t左右。
  4.我国替代燃料的水分高,热值低,其消纳废物的环保意义或者更甚于节省熟料烧成用煤。
  2010年美、德、日3国水泥工业采用替代燃料的大致情况,如表2所列。
  可以看出,美国的替代燃料以废轮胎为主,平均热值高于标煤,吨固废相当于1.1吨标准煤;德国则以家俱、废油、垃圾等各占25%。吨固废相当于0.8吨标准煤;日本则以家具、塑料、废油、溶剂为主,平均热值较低,吨固废相当于0.35吨标准煤。而我国当前急需消纳的则是城市垃圾和下水污泥,其平均水分高达30%左右,平均热值仅约10500KJ/kg。扣除其中水分蒸发所须的热耗,其可用作替代燃料的热值仅剩5000~7000kJ/kg,吨固废相当于0.18~0.24吨标准煤。
  因而一台5000t/d水泥窑,消纳垃圾300t/d,理论上其对煤的替代率可达11.5%,实际上其节煤为4%~5%根据其利废量,更主要的是其在技术、经济、环保、社会责任等各方面贡献的大小制定不同等级的奖励办法,逐步改变笼统地按30%利废量来规定有或无奖励的办法,争取修订得更科学精确一些。
  当然修订利废奖励办法,其工作量肯定不小,需要落实到具体的部门和人员。另外我们是否可以考虑勤修订的方法,不求面面俱到,一步到位,是否可以根据形势要求和出现的新问题及时进行修订。
  应该指出,我国水泥行业利废量竟占全国利废总量的55%,这种情况揭示了我国许多其他行业的利废功能尚没有发挥到其应有的水平;相反地却是各种废弃物似乎都可以往水泥这个巨大的麻袋里装,对照德国和日本,虽然其水泥工业也属利废大户,但利废量达全国总量的18%~20%,说明其他行业的利废功能也有较均衡的发挥。我国水泥工业如此热衷于“利废”所造成的“一枝独秀”局面,值得全社会各行各业,特别是水泥工业本身认真反省。2005年笔者曾提出过要注意扭转这种倾向,考虑到熟料质量提高的因素后,至今仍未见好转趋向。恳请有关主管部门关注并采取切实措施,科学引导,具体指导落实,必须要花大力气刹住超标滥掺之歪风,把这个问题牢牢地置于市场和政府的共同掌控之中,不能放任。

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