中國粉體網(wǎng)訊 工業(yè)固廢資源化利用產(chǎn)業(yè)是綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重要子領(lǐng)域，可以節(jié)約大量的資源和能源，具有循環(huán)利用、節(jié)能減碳的優(yōu)勢，對于推動形成綠色低碳生產(chǎn)方式、實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)、促進(jìn)美麗中國建設(shè)具有重要意義。在“2024（第二屆）全國集成電路及光伏用高純石英材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會”召開期間，中國粉體網(wǎng)專訪了固體廢物處理與資源化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任、西南科技大學(xué)孫紅娟教授，請她與我們分享在工業(yè)固廢資源化與高值化利用方面的研究心得。
據(jù)中國粉體網(wǎng)了解，孫紅娟教授在高純石英原料判別與提純、蒙脫石、蛭石和石墨等層狀礦物材料、典型工業(yè)固廢（石棉尾礦、粉煤灰、高爐渣、磷石膏等）資源化評價與開發(fā)利用關(guān)鍵技術(shù)研究等多項研究成果經(jīng)鑒定達(dá)國內(nèi)領(lǐng)先和國際先進(jìn)水平，具有重要的理論意義和社會效益。
中國粉體網(wǎng)：如何判斷一種工業(yè)固廢是否值得開發(fā)利用？
孫教授：在評估工業(yè)固體廢棄物的開發(fā)利用價值時，需要綜合考慮其資源化利用潛力、環(huán)境影響、經(jīng)濟(jì)效益等方面。
工業(yè)固廢的資源化利用是消除工業(yè)固廢不良影響的根本措施。工業(yè)固廢能否被資源化和高值化利用不僅取決于工業(yè)固廢本身的屬性，更取決于對工業(yè)固廢的認(rèn)識和資源化的技術(shù)。資源化是將工業(yè)固廢由廢棄物變化資源的過程，目的是利用或高值化利用，是指通過特定的技術(shù)和工藝處理，將工業(yè)固廢轉(zhuǎn)化為具有經(jīng)濟(jì)價值的原材料或產(chǎn)品生產(chǎn)過程，從而實(shí)現(xiàn)減排污染物、資源循環(huán)利用和經(jīng)濟(jì)效益最大化的多重目標(biāo)。例如，石棉尾礦、粉煤灰、高爐渣等工業(yè)固廢，經(jīng)過適當(dāng)?shù)募庸ぜ夹g(shù)處理后，即可轉(zhuǎn)化為高附加值原材料，從而體現(xiàn)出工業(yè)固廢的資源化利用潛力。這種潛力的評估需要綜合考慮固廢的物理化學(xué)特性、開發(fā)技術(shù)水平以及潛在應(yīng)用領(lǐng)域等因素。
環(huán)境影響評估是工業(yè)固廢資源化利用過程中不可忽視的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》的規(guī)定，工業(yè)固廢的綜合利用必須遵守相關(guān)生態(tài)環(huán)境法律法規(guī)，并符合固體廢物污染環(huán)境防治技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。同時，固體廢物綜合利用產(chǎn)物的使用應(yīng)當(dāng)符合國家規(guī)定的用途和標(biāo)準(zhǔn)，以防止對環(huán)境造成二次污染。評估過程中應(yīng)充分考慮資源化利用全生命周期的環(huán)境影響，包括但不限于能源消耗、碳排放、有害物質(zhì)釋放等方面。
經(jīng)濟(jì)可行性是判斷工業(yè)固廢資源化利用價值的重要指標(biāo)，最好能實(shí)現(xiàn)固廢資源的高附加值利用。這涉及多個方面的成本效益評估，包括技術(shù)研發(fā)投入、處理成本、最終產(chǎn)品的市場價值等。通過全面評估這些經(jīng)濟(jì)因素，可以更準(zhǔn)確地判斷工業(yè)固廢的開發(fā)利用是否具有經(jīng)濟(jì)可行性，從而為實(shí)際的資源化利用實(shí)踐提供科學(xué)依據(jù)。
中國粉體網(wǎng)：目前有哪些種類工業(yè)固廢值得開發(fā)利用？
孫教授：單純從工業(yè)固廢的“資源”屬性出發(fā)，目前絕大多數(shù)的尾礦、工業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)物都具有開發(fā)利用的潛力。
值得開發(fā)的工業(yè)固廢有:
（1）礦山剝離廢石和選礦尾礦，其成分、性質(zhì)因礦種而異，這種多樣性為其高附加值應(yīng)用提供了可能。通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)處理，這些固廢通過物理加工可制備砂石材料，通過化學(xué)處理可以提取有價組分制備高端粉體材料，通過熱加工可制備陶瓷、鑄石、礦棉纖維等高價值產(chǎn)品。更重要的是，礦山廢石和尾礦的資源化利用還能助力礦山治理和礦區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)，減輕長期采礦活動帶來的生態(tài)壓力。
（2）冶煉廢渣，如高爐渣和鋼渣。冶煉廢渣化學(xué)組分和礦物組成比較復(fù)雜，除與被冶煉的精礦有關(guān)外，在冶煉過程中還加入了球團(tuán)粘結(jié)劑、助熔劑和除渣劑等，通常對于某冶煉廠某一種工藝排除的廢渣其成分是比較穩(wěn)定的，相當(dāng)于規(guī)�；�(wěn)定化的產(chǎn)出，因而具有顯著的利用價值。這些廢渣中不僅含有大量可供利用的金屬和非金屬礦物組分，而且通過熱處理過程使廢渣含有較高的內(nèi)能，具有較高的活性，可通過適當(dāng)處理用作水泥輔料、堿激發(fā)膠凝材料、道路工程材料與建筑材料等，也可用做土壤改良劑或微肥等。其應(yīng)用不僅能創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，還能有效減少天然資源開采，減少固廢堆存量。
（3）煤矸石與粉煤灰。煤矸石是煤層中矸石，因熱值低被廢棄，因煤的成因不同，可主要含高嶺石、石英或蒙脫石、石英等，我國北方產(chǎn)出的煤矸石主要含高嶺石，經(jīng)煅燒處理后可得到白度較高的煅燒高嶺土，用作涂料、油漆、造紙及橡膠和塑料聚合物填料等；粉煤灰是煤中存在的或添加的在燃燒過程中殘留的不能燃燒和未燃燼的物質(zhì)，因其大量可得性和獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)而具有利用價值，如粉煤灰憑借其火山灰活性可用作高品質(zhì)水泥和混凝土添加劑，也可提取其中的氧化鐵、三氧化二鋁和二氧化硅組分等。
（4）化工廢渣，如磷石膏和鈦石膏等。雖然因其復(fù)雜的化學(xué)組成和潛在的環(huán)境風(fēng)險而被視為棘手問題，但恰恰是這些特性使其成為資源化利用的重要對象。如利用磷石膏和鈦石膏制備石膏晶須材料和碳酸鈣粉體材料等。通過不斷創(chuàng)新的處理技術(shù)，化工廢渣可在建材生產(chǎn)、土壤改良、甚至稀土元素提取等多個領(lǐng)域發(fā)揮作用。化工廢渣的資源化利用不僅能解決其處置難題，還能創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)價值，同時減少原生資源的開采，體現(xiàn)了化工行業(yè)向綠色循環(huán)方向轉(zhuǎn)型的努力。
此外，電子廢物、廢橡膠等，也是值得開發(fā)利用的工業(yè)固廢。這些工業(yè)固廢的資源化利用是一個多贏的策略，它不僅能解決固廢處置問題，還能創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價值，節(jié)約自然資源，減少環(huán)境污染。
中國粉體網(wǎng)：工業(yè)固廢開發(fā)利用過程中有哪些關(guān)鍵的點(diǎn)需要注意？
孫教授：表面上看制約工業(yè)固廢開發(fā)的關(guān)鍵因素是經(jīng)濟(jì)成本，因?yàn)楣I(yè)固廢資源化生產(chǎn)的產(chǎn)品都是市場上已經(jīng)存在的、技術(shù)很成熟的穩(wěn)定產(chǎn)品，它們兩者開展競爭，當(dāng)然以固廢為原料就沒有優(yōu)勢，但其實(shí)透過現(xiàn)象看本質(zhì)，最根本的還是技術(shù)問題。
對于工業(yè)固廢的資源化利用，我們不能僅僅依托其“資源”屬性，更應(yīng)該著眼于其整個產(chǎn)業(yè)全流程，其是如何產(chǎn)生的？最初的原料是什么？采用的何種工藝產(chǎn)生的？主要有用的化學(xué)成分或性質(zhì)有哪些？采用何種關(guān)鍵技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)固廢的高值化利用？我們在制定工業(yè)固廢資源化利用技術(shù)路線時必須全盤考慮，盡可能讓工業(yè)固廢的資源化利用融入整個產(chǎn)業(yè)，并做到整體利用。
舉個簡單的例子：電石渣是電石生產(chǎn)乙炔氣時產(chǎn)生的一種以氫氧化鈣為主要成分的固體廢棄物，由于其鈣含量較高，目前大部分企業(yè)都是用于燒水泥，附加值極低。如果我們著眼于電石渣的形成過程，以及它整個的產(chǎn)業(yè)鏈就會發(fā)現(xiàn)：乙炔氣是生產(chǎn)聚氯乙烯的主要原料，而聚氯乙烯就是PVC，我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫拇罅克芰现破返脑希籔VC的制品需要填充大量的碳酸鈣粉體用于增強(qiáng)、降低成本。基于此我們就給出了電石渣生產(chǎn)高純異型碳酸鈣用于PVC填料的資源化方案；這樣既實(shí)現(xiàn)了電石渣的資源化利用，又避免了后端PVC制品生產(chǎn)時對碳酸鈣粉體的外購，一舉多得。
中國粉體網(wǎng)：工業(yè)固廢開發(fā)之后面向的應(yīng)用市場主要有哪些？
孫教授：工業(yè)固廢開發(fā)后的應(yīng)用市場可以分為以下幾個主要方向:
（1）建筑材料市場是工業(yè)固廢利用的最大市場。許多工業(yè)固廢，如冶煉廢渣、粉煤灰、煤矸石等，可以用來生產(chǎn)水泥、混凝土和磚瓦等。這不僅降低了建筑成本，還解決了大量工業(yè)固廢堆存問題。
（2）道路建設(shè)也是一個重要的應(yīng)用領(lǐng)域。如鋼渣和礦渣等固廢可以作為優(yōu)質(zhì)的路基材料或?yàn)r青混凝土骨料，不僅能提高道路的耐久性和穩(wěn)定性，還能顯著減少道路建設(shè)對自然資源的開采需求。
（3）化工領(lǐng)域是工業(yè)固廢高值化利用的一個重要方面。工業(yè)固廢中的有價組分或有價礦物可以回收利用，生產(chǎn)工業(yè)原料。例如，冶煉廢渣中的有價金屬可以被回收并重新投入工業(yè)生產(chǎn)。石棉尾礦中的硅、鎂組分也可以被提取制備成白炭黑、堿式碳酸鎂等粉體材料。
（4）農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也逐漸成為工業(yè)固廢應(yīng)用的新興市場。部分經(jīng)過處理的工業(yè)固廢可以轉(zhuǎn)化為肥料或土壤改良劑，既能提高土壤質(zhì)量，又能減少化肥使用，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
（5）能源產(chǎn)業(yè)對工業(yè)固廢的需求也在不斷增加。比如，從含稀土元素的工業(yè)固廢中提取稀土元素，可用于生產(chǎn)高性能電池等新能源設(shè)備，為綠色能源發(fā)展提供原料支持。
（6）環(huán)保產(chǎn)業(yè)本身也是工業(yè)固廢應(yīng)用的重要市場。利用工業(yè)固廢進(jìn)行鹽堿地生態(tài)修復(fù)可促進(jìn)環(huán)境修復(fù)和生態(tài)平衡，制備吸附劑等環(huán)保產(chǎn)品，在治理環(huán)境污染方面發(fā)揮著重要作用，形成了“以廢治廢”的良性循環(huán)。
此外，工業(yè)固廢開發(fā)后還可以應(yīng)用在冶金、陶瓷等工業(yè)領(lǐng)域。隨著技術(shù)進(jìn)步和環(huán)保意識的提高，相信未來會有更多創(chuàng)新的應(yīng)用方向被開發(fā)出來。
中國粉體網(wǎng)：在工業(yè)固廢領(lǐng)域，您的研究方向和特長是什么？
孫教授：我和我的團(tuán)隊在工業(yè)固廢方面的研究方向有：典型工業(yè)固廢（石棉尾礦、粉煤灰、高爐渣、工業(yè)副產(chǎn)石膏等）資源化評價與開發(fā)利用關(guān)鍵技術(shù)研究。
主要包括三個方面：
一是提取有價組分制備高附加值微納粉體材料，如石棉尾礦制備含硅鎂系列化合物粉體材料，如高純氧化鎂、堿式碳酸鎂、氫氧化鎂、超細(xì)白炭黑等；粉煤灰制備4A沸石、三氧化二鋁粉體、白炭黑等；
二是制備系列建筑材料，如石棉尾礦、提鈦渣制備微晶陶瓷、泡沫陶瓷、道路工程材料、建筑砌塊、墻體材料等；
三是在固廢資源化和高值化利用的同時充分考慮節(jié)能降碳或固碳材料，如工業(yè)副產(chǎn)石膏制備微納石膏或硬石膏晶須、碳酸鈣晶須或納米粉體等，以及我們最近鑒定的“攀鋼含鈦渣的非金屬礦資源屬性與開發(fā)利用基礎(chǔ)研究”項目，專家給出的鑒定意見中研究成果達(dá)到國際先進(jìn)水平，其中一項成果是將提鈦渣處理后用作膠凝材料，與生產(chǎn)水泥相比，可大大減少二氧化碳的排放。
中國粉體網(wǎng)：您怎么看工業(yè)固廢資源化利用的行業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢？
孫教授：不管是什么行業(yè)產(chǎn)生的工業(yè)固廢，其資源化利用是大勢所趨。一方面，這些工業(yè)固廢都是來自于天然礦產(chǎn)或天然礦產(chǎn)經(jīng)過加工后產(chǎn)生的，而這些天然的礦產(chǎn)資源都是不可再生的，用一點(diǎn)就少一點(diǎn)，社會的持續(xù)發(fā)展需要尋找替代資源，而各種類型的工業(yè)固廢是一個巨大的“礦產(chǎn)資源”寶庫；另一方面，工業(yè)固廢的存在也確實(shí)一定程度上威脅著人類的生存環(huán)境，所以十八大以來，國家出臺了很多支持工業(yè)固廢資源化利用的政策、法規(guī)。
當(dāng)然隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，我們對工業(yè)固廢的處理就不是等其已經(jīng)產(chǎn)生了，已經(jīng)對環(huán)境產(chǎn)生污染了，之后再對其進(jìn)行資源化；而是“追根溯源”，從源頭出發(fā)，著眼整個工藝全流程，讓其每一步轉(zhuǎn)化為市場需要的“副產(chǎn)品”，而不是污染環(huán)境、給企業(yè)帶來負(fù)擔(dān)的“副產(chǎn)物”。最終，真正實(shí)現(xiàn)我們工業(yè)生產(chǎn)的“無廢排放”。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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