工业固体废弃物资源综合利用技术现状研究

资源节约与环境友好型社会的建设都离不开国家对工业固体废弃物进行综合利用这一重要举措。文中详细介绍了最近几年我国工业固体废气物的产生以及处理情况，并以工业铬渣、磷渣、钛渣、矿渣、煤矸石、粉煤灰等作为例子对固体废弃物的利用以及产业化进行了详细的阐述。最后对我国固体废弃物进行资源利用的技术发展也进行了分析。

改革开放之后，中国在经济方面取得了很大的进步。但经济增长的粗放型方式却没有得到彻底的转变，国家经济虽然得到了很大的发展，但受到的资源约束也越来越多，承受着越来越大的环境压力。如何平衡好经济的快速发展与受到的资源、环境方面的制约，是目前亟待解决的问题。

1 固体废弃物概述

工业固体废弃物主要指在工业的生产过程中所排放出来的采矿废石、燃烧后的固体废渣、不合格的原料尾矿以及冶炼或是化工生产过程中产生的废物。国家统计出来的数据显示，我国工业生产所产生的固体废弃物正呈现逐年上升的趋势，尤其是最近5年，固体废气物的年增长率达到了10%。这其中，以下述5个行业所产生的固体废弃物为主，分别是电力行业、热力生产与供应业、金属的冶炼与加工行业、有色金属的矿采行业以及采矿业。这5个行业所产生的固体废弃物就达到了总量的80%。固体废弃物的堆积不仅占据了土地资源的使用权，同时还会造成大气以及水资源的污染，对环境也构成了很大的威胁。大多数情况下，由于急需使用堆放地点，所以这些固体废弃物便被简单地处理，导致了严重的资源浪费。

2工业固体废弃物的现况分析

2.1 工业固体废弃物的产量与堆放情况分析

我国的工业废弃物产量在2009年的时候就已经超过了20亿吨，以此统计表格为依据可以预测，到“十二五”发展计划结束的末期，我国工业废弃物的产生量将有可能达到30亿吨。

另外，虽然这近10年来工业固体废弃物的产量一直呈急速增长的趋势，但它的利用率却不到60%。每年堆积或者存放起来的废弃物总量就有5亿吨，而目前的总堆积量甚至已经突破100亿吨。与欧洲国家对工业固体废弃物的利用水平相比，我国在资源利用方面仍有较大的提升空间，需要继续加强资源利用水平的研究力度。

2.2 工业固体废弃物的分类

通过最近几年的统计资料可以看出，我国的工业固体废弃物大多来源于尾矿、采矿以及燃烧之后所产生，且废弃物的组成比较稳定，这与我国丰富的矿物资源有关。由于的矿物资源基本可实现自给自足，因此开采量较大。表1是产生工业固体废弃物最多的5个行业，在2005～2009年期间的固体废弃物产量以及各自所占的比例。由表1可以看出，最近几年这5个行业所产生的工业固体废弃物一直都占到了我国的固体废弃物总量的80%，且各自的比例也比较稳定。这也从侧面反映出，对这些固体废弃物有针对性的进行利用，可以使固废问题得到有效解决。

2.3 工业固体废弃物的分布特征

我国工业固体废弃物的产生地主要集中在中、西部。尤其是山西省、四川省内蒙古以及西部经济不太发达的地区，固体废弃物的产量都非常的高。但是受到市场、价格以及国家政策等多方面的影响，这些地方对产生的工业固体废弃物的利用率都非常低，造成了资源的严重浪费。而在我国沿海经济较为发达的地区，固体废弃物的利用率则明显有了提高。比如，上海、江苏等地区已经将固体废弃物的利用率提高到了95%以上，各地区对工业固体废弃物进行综合利用的技术水平极为不均衡。

3 工业固体废弃物综合利用的技术分析

3.1 工业废渣制微晶玻璃

微晶玻璃是一种多晶固体，由玻璃经控制晶化技术制得。作为新型的微晶材料，微晶玻璃有着耐腐蚀、耐高温、强度、硬度与绝缘性都较高等优点。由于微晶玻璃的介电损耗比较低并且化学稳定性好，因此在航空航天、生物医学、国防等领域被广泛的应用。

将工业废渣支撑微晶玻璃是资源综合利用的最好体现，不仅避免了工业废弃物带来的环境污染、堆积占地，同时还实现了资源的再利用。

3.1.1 铬渣

铬渣是在铬盐生产中产生的一种固体废渣，具有一定的毒性。皮肤或是粘膜组织接触到六价铬离子会被腐蚀，长期接触的话甚至会导致全身中毒。通过一定的方法将铬渣中所含的六价铬离子转化为三氧化二铬，然后作为微晶玻璃的成核中心可以最大限度的降低六价铬离子的浓度，让铬渣无毒化。

3.1.2 磷渣

磷渣的主要成分是二氧化硅和氧化钙，属于高钙硅渣。二氧化硅和氧化钙都是微晶玻璃中的主要成分，可以代替部分的石灰石与硅砂用作基础玻璃种的化学原料。磷渣制成微晶玻璃不仅能有效减少磷渣给环境带来的伤害和污染，还可以降低微晶玻璃的生产成本。

3.1.3 钛渣

高炉钛渣所含的化学成分非常多，包括氧化镁、氧化钙、二氧化硅、氧化铝等，是一个多组元的复杂体系，呈灰棕色。由于工业钛渣的成分复杂，因此一般都是直接作为矿渣微晶玻璃的生产原料来使用。其中，钛渣中所含的氧化钛是一种性能非常优良的助熔剂与晶核剂，但由于它比较容易从微晶玻璃的表面析出，因此，在使用氧化钛的时候，通常还需要加入一些其他的晶核剂。由钛渣和其他化学成分共同组成的复合晶核有着非常好的化学稳定性与力学性能。

同理，复合矿渣、尾矿尾砂等也都可以分别制成微晶玻璃，降低它们对环境所带来伤害的同时还可以实现资源的循环利用，促进可持续发展。

3.2 工业固体废弃物应用到干混砂浆中

干混砂浆由于性能优良，得到了迅速的发展和利用，而其组成对干混砂浆的性能起到决定性作用。干混砂浆的组分主要有胶凝材料、辅助胶凝材料、骨料、化学添加剂和其他一些类似颜料、纤维之类的组分。干混砂浆的性能主要包括其保水性、施工性、强度、吸水性、粘结抗拉强度等。目前，工业固体废弃物中的废橡胶粉、煤矸石、矿渣、粉煤灰、脱硫石膏等都已经在干混砂浆中得到了一定程度的应用。 3.2.1 粉煤灰粉煤灰在干混砂浆中主要是作为辅助胶凝材料。辅助胶凝材料的加入可以达到改进干混砂浆强度、流动性与工作性的目的，这主要是因为粉煤灰中含有很多的玻璃微珠，它们可以有效增强砂浆的流动性能。另外，玻璃微珠还可以让干混砂浆填料颗粒中较重的颗粒悬浮起来，这样浆体中所含的气泡就可以快速地排出。实践证明，将粉煤灰加入到水泥砂浆中以后可以降低砂浆的分层度和水胶比，同时提高其稠度与流动性，有效减少砂浆在流动过程中的损失率。

3.2.2 矿渣

矿渣在干混砂浆中的应用可以提高水泥砂浆的韧性、强度以及抗折强度，但它有一个缺点，就是会对干混砂浆的流动性造成一定的影响。矿渣中所含的微粉能起到改善砂浆界面结构与孔结构的作用，并且降低孔隙率，因此，100mm以上有害空隙的数量就会大幅度减少。

3.2.3 煤矸石的利用技术

煤矸石是一种伴随煤炭而生的坚硬岩石，种类有手选矸石、洗选矸石、巷道掘进矸石等。原煤的生产中，有10%～15%产生的是煤矸石。因此，要想实现煤矸石的综合利用，对煤矸石中碳元素、矿物的含量与组成进行分析是必不可少的一个过程。煤矸石的来源不同，含碳量也会大不相同。煤矸石属于沉积岩，由多种矿岩组成，与煤系在地层中共生。在对煤矸石进行综合利用时，三氧化二铝的含量以及三氧化二铝与二氧化硅的比值是需要考虑的主要参数。

对煤矸石进行工业利用的时候，含碳量是主要的依据。含碳量较低的煤矸石，一般作为混凝土骨料、水泥的掺料等建材使用，而含碳量高的煤矸石，由于发热量较高，因此多作为燃料使用。需要注意的是，如果煤矸石的含硫量偏高，则应该先进行脱硫处理;假如硫的存在形态并无危害，还可以进行回收。我国对煤矸石进行综合利用的途径主要有：发电或是作为燃料供热;充当路基的填充物;作为建材等。近年来，用煤矸石来制备性能较高的混凝土、耐火材料等研究技术有了较大进展。控制煤矸石的掺入比例生产出来的混凝土不仅可以提高水泥的性能，更能大大的节省生产成本。

将用煤矸石等废弃物生产出来的产品与市场上的现有产品用同一标准来衡量，会让煤矸石的产业化实现充满难度。因此，在研发煤矸石利用技术的同时也应该开发出针对煤矸石的工业产品所制定的标准，以此来推动工业固体废弃物资源化利用的进程。

4 结语

综上所述，我国工业固体废弃物的资源化利用可以有两个发展思路：一是继续探索以减量为原则的利用技术来达到降低成本与提高经济效益的目的;二是以资源利用最大化为原则，研发针对性更强并具有更高价值的利用技术。在这两种思路的共同作用下，我国一定可以实现工业固体废弃物的资源化利用，让生产出来的产品在市场上得到认可，从而实现工业固体废弃物的产业化发展。另外，对于工业固体废弃物标准体系的建立也是不可缺少的。只有以完善的体系作为标准，利用废弃物所得到的产品才能拥有市场竞争力，进而创造更大的经济价值。

原标题：工业固体废弃物资源综合利用技术现状研究