大宗工业固废循环经济产业探索与研究

田军吉

利用荧光光谱对大宗工业固废进行成分分析，利用万能材料试验机对大宗工业产品样品进行抗折强度分析，支撑了产业集群构想，建立工业循环经济园区，实现大宗工业固废制备多品种陶瓷建材，带动地方产业、经济、就业，降低大宗工业固废污染。

煤、电、钢、材等传统工业在生产过程中，产生了大量煤矸石、粉煤灰、冶炼废渣、采矿废石、选矿尾矿等大宗工业固体废弃物，丧失了原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固体废物，对环境造成了不可估算的影响和污染。历年来，工业固废存量超过600亿吨，占地超过200万公顷，不仅占用土地、浪费资源，而且对环境和安全产生了极大隐患，危害生态环境和人体健康。虽在二次资源循环利用方面开展了处置工作，但因存量基数太大，新增固废量减少不太明显，总体量存依然庞大。对此，对如何进一步提高固废资源的综合利用率、提升资源化利用产品的附加值，已经成为社会、经济和环境发展所急需解决的重要课题。

一、现状

随着我国循环经济、清洁生产、化解过剩产能、供给侧结构性改革等相关政策的实施，去了部分煤炭、钢铁等产能，从源头实现了固废减排。从2008年以来，我国工业固废产生量呈先增长后下降的趋势，2017年工业固废产生量为29.41亿吨；总体来讲，近10年的工业固废处置量均不理想，最大处置量8.37亿吨，据了解大部分处置方式为垃圾填埋、堆放。2017年11月，国家环保部发布的《全国大、中城市固体废物污染环境防治年报》统计数据分析，214个大、中城市2016年工业固废产生量为14.8亿吨，占全国工业固废产生量的一半，其中综合利用量为8.6亿吨、处置量为3.8亿吨、贮存量5.5为亿吨，工业固废综合利用量占利用处理总量的48%，处置、贮存分别占21.2%和30.7%，综合利用仍是处置工业固废的主要途径。美国、德国、日本、英国、荷兰、法国等国家的物资循环利用效率虽不断提高，但在一个国家尺度上，所有循环利用的物质量都没有超过原生物的15%。从目前现状看，大宗工业固废并未真正实现大规模产业化发展，还处于探索阶段。

根据《2018-2024年海外建筑行业分析与未来发展趋势报告》：近年来，海外建筑收入占总收入比重在80%以上的仅有欧洲的豪赫蒂夫与ACS两家企业。而海外收入占总收入比重低于30%的仅有日本的大林组与鹿岛建设两家企业，但近年来海外收入占比正在逐年上升。整体来看，除了美国的AECOM及福陆公司海外收入占比在逐年下滑外，其余企业的海外收入占比呈现逐年上升趋势。随着2008年金融危机后投资需求短期回升后，近两年国内投资需求有所下滑，海外市场成为全球工程企业的重要竞争地。

美国连锁混凝土路面砖学会（IGPI）：近期美国联邦政府为刺激经济，开始针对建筑行业下拨大量资金，多个部门总计下拨700多亿美元。

根据前瞻产业研究院发布的《2018-2023年中国民用建筑行业发展前景与投资战略规划分析报告》，2017年全年全社会建筑业增加值55689亿元，比上年增长4.3%。根据2017年建筑业来看，我国建筑蓬勃发展，对建筑材料无疑需求很大，市场供给关系紧张，尤其是具有高科技含量的大宗工业固体废弃物产品，充分说明了景观砖、新型陶瓷透水砖、欧式连锁瓦、轻质陶粒、石墨市场前景好、需求大。

二、产业探索

（一）产业集群

结合国家园区打造，探索就近建立循环经济产业（工业）园区。利用煤矸石、冶炼废渣、粉煤灰、尾矿等制备海绵城市陶瓷透水砖，支撑地方海绵城市建设；制备高档欧式连锁瓦，支持城镇和新农村建设及景观打造；高档陶瓷外墙清水砖，支持城市综合体装饰、写字楼建设；协同利用污泥、垃圾焚烧灰渣等生产高强轻质烧结陶粒，制备高强轻质陶瓷，替代天然砂石，用于混凝土、园林、水泥制品等领域；制备高档景观砖，用于消防通道等高强度场合和高档小区；炼钢乳化、烧结原料等。探索实施工业固废循环经济产业集群分布如图2，每条生产线均可独立，也可联合。

图2的园区化产业集群布局，符合国家供给侧结构性改革与产业调整、增长方式的转变，与国家大生态、五大发展理念、绿色产业、循环经济发展紧密相结合，降低工业固废污染，变废为宝，带动地方新兴方产业、建材行业发展，增加地方经济效益和带动地方市场就业。同时，可综合利用掺入粉煤灰、煤矸石、钢渣等大宗工业固废量在70%左右，能够代替大部分传统陶瓷原料。

（二）成分分析

对贵州、内蒙、山西、江西等省的大宗工业固废进行荧光光谱分析，所含成分大同小异，差异性不大，均含有氧化硅、氧化铝、氧化铁及部分氧化钙、氧化镁、氧化钛和碱金属等（如表1，因冶炼废渣含量可变因素太大，故未列出），这些都是制备陶瓷产品的有益成分，可有效支持产业生产集群。

（三）性能分析

利用万能材料试验机对贵州、内蒙、山西、江西等省的大宗工业固废制备高品质陶瓷产品进行抗折强度实验，实验结果表明：该产品的抗折强度在80MPa左右，在国家陶瓷砖标准的2倍以上；吸水率可达到0.1%以下，满足高档陶瓷产品要求。通过调整粉煤灰、冶炼钢渣、煤矸石掺入量，再结合工艺控制，能够制备出从白色、灰色、黄色、褐色、黑色的不同陶瓷产品。性能和掺入量分析，各项指标均有利于产业集群。

三、结语

基于目前对循环经济的政策支持、产业发展趋势和建材行业的需求，通过对贵州、内蒙、山西、江西等省大宗工业固废的成分分析、产品样性能分析，利用工业固废制备陶瓷材料可实现产业化大规模生产，加大产业聚集，实现产业集群效应。一则可实现大宗工业固废综合利用，降低环境污染，减少大宗工业固废堆存节约空间；二则可实现产业集群，带动地方新型建材行业产业发展、经济发展和市场就业。

為了实现工业化生产需求，更深层次创建产业品牌品种和提高固废利用，今后的主要研究和产业方向为：

1.生产与研究相结合。通过研究，利用大宗工业固废向墙体涂料、石墨等高尖端产品进发，更深层次合理产业化布局，实现循环经济发展，使得产业有效集群，充分发挥集群效应。

2.优化生产技术工艺。由于工业固废化学成分、矿物组成比例比较复杂，对如何改善成产工艺，有效提取固废中富含的Ag、V、Co、Hg、Mn、Zn及放射线元素等多种贵重金属，实现新产品开发还有待技术革新。

3.因地域差异，煤质煤品、冶炼尾矿组分含量不同，对其研究使用较少，今后应加强利用煤矸石向造纸等新型产品产业方向研究。

由于利用工业固废开发高附加值产品是实现循环经济产业发展、降低环境污染的一条有效途径，随着学—研—产—销一体化发展的不断深入，必定会极大地促进工业固废循环利用创新发展。（作者单位为贵州省六盘水市钟山区经济和信息化局）