1.前言
近十几年来,随着我国经济进入一个快速发展的时期,工业废弃物的排放量也随之大幅度增长。据国家相关部门统计,到2002年为止,我国工业废弃物产生量已经增至9.5亿吨,而综合利用和处置率仅有60%,近40%被贮存和堆积起来,还有3—4%,即2000余万吨,属于自然排放,形成对环境的污染。堆积工业废弃物所占的土地已经由1991年的3万平方公里增加到1999年的6.3万平方公里。更为严重的是,被侵占的土地中有近三分之二是耕地,这对人均耕地较少的我国,不能不说是一种令人担忧的情况。
从工业废弃物的产生情况来看,以选矿和采煤、燃煤产生的废弃物为最多,占总量的78%左右,其中尾矿粉、煤矸石、粉煤灰和高炉矿渣占产生量的50%以上。从以上触目惊心的数字来看,一方面,说明我国经济的快速发展在某种意义上是以破坏生态环境为代价的,另一方面,也说明我国在工业废弃物等二次资源的开发利用上也是远远不够的。
因此,为了解决资源、能源和发展这个日益尖锐的矛盾,实现国民经济的可持续发展,我国近年来一直在大力倡导发展循环经济。循环经济是以“资源-产品-废弃物-再生资源”的反馈式循环过程,以尽可能小的资源消耗和环境成本,获得尽可能大的经济和社会效益,从而使经济系统与自然生态系统的物质循环过程互相和谐来促进资源永续利用。
2.水泥工业“可以”是发展循环经济的先行者
2.1水泥工业发展循环经济大有可为
水泥工业是我国建材产业的重要组成部分,是国民经济建设和发展的重要基础原材料,21世纪里它仍将在我国和全球范围内发挥不可替代的重大作用。建材工业是我国能源消耗第三大户,水泥工业又是建材工业中的第一耗能户;与此同时水泥工业是典型的资源型产业;其多年的发展是以消耗能源和矿产资源为代价的。
能源和矿产资源是极其有限的,水泥工业只有按照循环经济的理念,才有可能持续发展,这是水泥工业必须面对的现实。
在大力发展循环经济的过程中,水泥工业完全可以扮演一个重要的角色。
2.2 国外水泥工业的发展概况
随着20世纪90年代后期以来新型干法水泥生产技术的迅猛发展,水泥生产的能源消耗水平大幅度下降,粉尘和有害废气排放浓度得到了有效控制,再加上利用工业废渣等再生资源做原料、利用城市可燃烧废弃物做燃料等技术的不断应用,水泥工业越来越受到发达国家的重视,已经由原来被定位为不在本国发展的“夕阳产业”一跃成为生态环保型材料产业。美国、德国、日本乃至环境管理最为严格的瑞士等国家,近年来都纷纷开始建设节能、环保型的新型干法水泥生产线。其中,德国自1996年兴建了3条5000t/d级生产线,美国及瑞士也于2000年新建了6000t/d和5400t/d级生产线。以上生产线都采用了多级燃烧分解炉、环保型最佳适用技术和网络技术平台,并且均采用可燃烧废料代替优质燃料等二次燃料,为水泥工业实现可持续发展勾绘出美好的蓝图。此外大力开发环境共容型水泥,并广泛应用低品位原料及其它替代原料,已真正做到了资源节约型、环境友好型的目标。
理论和实践都充分证明:新世纪的水泥工业完全可以发展成为生态环保型材料产业,并且应该使其成为生态工业循环链中非常重要的一个环节。
2.3 国内水泥工业发展概况
2.3.1 我国新型干法水泥有了飞快发展
经过多年的发展,我国水泥工业取得了飞快的进步,以资源节约型、环境友好型的新型干法为代表的水泥产业结构调整取得实效。2005年全国水泥产量10.5亿吨,连续21年居世界第一,已建成的新型干法线615条,产能4.7亿吨,占总量的40%以上。
2.3.2 加大工业废弃物的利用力度
中国目前适合做水泥工业原料和混合材的工业废弃物约8亿吨,在政府有关鼓励利废政策的推动下,高炉矿渣、电厂粉煤灰、硫酸渣等工业废渣得到了有效利用。这一利废弃物措施不但降低了水泥生产成本,同时也有效解决了这些工业废弃物对环境造成的污染和影响,更是解决了一部分替代原料,一定程度上缓解了天然原材料——石灰石不足的矛盾。
2.3.3 在水泥生态化方面取得进展
利用水泥回转窑处置和利用可燃废弃物工作,在一些研究院所、水泥企业进行了试验室试验和工业试验,并开展了高性能水泥和新型胶凝材料的研究。
2.3 辽宁工源水泥集团的生产实践
从国内水泥企业来看,总部座落在辽宁省本溪市的辽宁工源水泥集团(简称工源集团)在发展循环经济方面做了一些有益的探索,取得了一定的成效。
本溪市作为辽宁省一个比较重要的重工业城市,毗邻沈阳、辐射辽东,有着优越的地理位置和相对比较丰富的矿产资源,以“煤铁之城”享誉世界,丰富的铁矿石资源促成了本溪钢铁公司和北台钢铁公司两大钢铁企业的产生,两大钢铁企业的发展在带动地方经济的同时也产生了大量的工业废渣,如尾矿粉、粉煤灰、高炉矿渣、钢渣、硫化铁渣等。
工源集团作为辽宁省最大的水泥生产企业,有着悠久的生产历史和丰富的工业废渣利用经验,多年以来一直以钢铁企业的工业废渣作为主要原材料生产水泥,生产的 “工源”和“长白山”牌水泥产品质量极其稳定,是辽宁首批荣获国家 “产品质量免检”称号的水泥企业,各个品种、各种等级的水泥产品一直深受广大用户喜爱,为地区的经济建设做出了巨大贡献。
1998年工源集团转为民营企业以后,企业发展步入了一个快车道,水泥产量逐年提高,工业废渣的消耗量也不断加大,短短的几年时间就把日伪时期遗留的高炉熔渣(未水淬的高炉矿渣)消化干净。与此同时又增加了铜矿渣、氟石膏等工业废渣的利用。
为了提高工业废渣的综合利用水平,2001年工源集团投资300余万元建成了中国最大的年产20万吨改性磷石膏的生产线,利用一年多的时间成功开发出发电厂粉煤灰和化肥厂磷石膏的综合利用。
2005年工源集团共生产水泥240余万吨,熟料60余万吨。其中消耗本钢的熔渣30余万吨、水渣30余万吨、焦化厂硫酸渣3万余吨、发电厂粉煤灰12万余吨;北台熔渣20余万吨、水渣30余万吨,钢渣7万余吨;葫芦岛锌厂铜矿渣3万余吨,锦州西洋特肥磷石膏5万余吨,共计回收利用其它行业的工业废渣近140万吨。
2005年工源集团积极引进新型干法水泥生产技术,在确保粉尘和有害废气排放远远低于国家环保部门规定的同时,建成了日产2500吨熟料的新型干法熟料生产线,该生产线以尾矿粉、粉煤灰和硫酸渣为原料,每年可消耗上述工业废渣20多万吨。
2007年工源集团准备建设日产5000吨的熟料生产线,并且在该条生产线首次采用以城市污水处理后的污泥作为原、燃料的技术,进一步回报社会。该生产线投产后,将形成年产155万吨熟料的生产能力,以工业废渣为原材料、以城市污泥为二次原、燃料,预计每年又可以增加30多万吨工业废渣,70万吨城市污泥的处理水平。届时,工源集团将成为具备年处理工业废渣200万吨、城市污泥70万吨的大型环保水泥企业。并且在集团的发展规划中还要加大对各种工业废渣和城市可燃烧废弃物综合利用的研究开发力度。
3.利用水泥工业开展循环经济的建议
根据我国水泥行业的发展,应从以下几方面开展循环经济
3.1 加速水泥产业的结构调整,大力发展新型干法水泥。
在新型干法水泥生产技术日趋完善,4000t/d级生产线已经全部国产化,建设投资大幅度下降的今天,通过大力发展新型干法水泥生产线来实现水泥工业的结构调整已经成为行业内外的共识。
以浙江省为例:1998年全省水泥年产量只有3600万吨,水泥企业408家,平均产能9万吨,立窑占总产量的91.8%,到2005年,水泥年产量已经达到9000万吨,水泥企业270家,平均产能33万吨,新型干法占到90%。其有效做法:⑴ 财政出补贴强制淘汰立窑620座;⑵ 立窑企业不享受资源利用免税政策;⑶ 大力发展日产2500吨及以上的新型干法水泥生产线,在石灰石资源丰富的地区,形成了五个新型干法水泥熟料生产基地,累计建成投产79条新型干法生产线(其中日产5000吨生产线16条,日产2500吨生产线33条),熟料生产能力6000万吨/年(折合水泥约8000万吨/年)。形成了比较合理的水泥产业发展新布局。
从浙江的经验可以得到启示:只要充分抓住目前水泥工业调整的有利时机,积极鼓励并大力扶持水泥优势企业建设4000d/t级或以上的新型干法生产线,同时采取强有力的措施逐渐淘汰立窑,实现局部地区的水泥结构调整是完全可能的。
3.2 合理的产业布局,有利于工业废弃物的循环利用。
从先进的水泥技术来看,基本上所有的工业废弃物都可以作为水泥生产的原材料,尤其是钢铁、热电、煤炭和化工行业的工业废弃物在水泥工业的应用最为广泛。但是由于水泥产品属于地产低附加值产品,所以水泥企业的原燃材料选择首要考虑的必须是成本问题。因此根据自然资源和工业废渣的分布情况,相应地建设大型的水泥生产企业尤其有利于工业废弃物的循环利用。
以辽宁省为例:辽宁的工业废弃物排放量排名全国前三位,其中有许多都可以作为再生资源用于水泥生产,但是辽宁的水泥产业规模在全国排名第12位,二者之间的落差说明辽宁的再生资源利用及水泥的生产量都存在着巨大的发展空间。随着国家“振兴东北老工业基地”的宏观政策实施,自然会刺激辽宁水泥市场需求的逐年增长。因此,通过提高水泥产业规模来逐渐完善辽宁的生态工业循环,利用水泥工业来完成其它工业废弃物的循环利用,在一定程度上,既能够缓解工业废弃物占地污染等一系列环保问题,又能实现经济的可持续发展。
3.3 采取灵活的政策,引导水泥企业合理利用工业废弃物。
对于企业来说,首要任务是保证经济利益。因此只有通过灵活的经济政策,才能调动水泥企业开发利用二次原、燃料的积极性。现行的工业废渣利用免税政策虽然对于水泥企业开发二次资源已经起到了良好的推动作用,但是仍然还有一些不足需要在运行中不断地补充和完善。
以辽宁钢铁企业每年产生大量的粒化高炉矿渣(俗称水渣)为例:既能做为水泥熟料生产的原料使用,也可以作为水泥混合材料使用,但在国家工业废渣综合利用名录中并不包括水渣。如此产生的后果是:一方面,随着辽宁钢铁企业的改造,钢铁产量逐年提高,水渣产生量逐年翻番;另一方面,辽宁的水泥企业却在研究如何减少水渣用量,选择其它的工业废渣来取代。最终导致辽宁的水渣利用困难,水渣不能做到就地消化。再有,石灰石作为一次性资源是水泥企业的主要原料,完全可以采用乙炔厂的电石渣、制糖厂的糖滤泥等再生资源来代替,但由于运输和烘干的成本要远高于石灰石开采的成本,所以少有水泥企业予以考虑。如果能充分考虑一些地区的特殊性,给予一些地区的区域性优惠政策,就会引导水泥企业做得更好。
3.4 推动城市可燃垃圾分选的制度化和产业化,开发二次燃料资源。
近几年随着我国的能源危机的逐渐加剧,已经影响到国民经济的高速发展,随着煤炭的大幅度涨价,也直接导致水泥工业的利润下降,从某种意义上也迫使水泥工业进一步考虑开发利用二次燃料资源。
根据发达国家的先进经验,水泥工业利用城市可燃垃圾替代燃料的技术已经非常成熟,但前提是必须实现垃圾分选的制度化和产业化。如果有关部门能够因势利导,选择合适的城市引进、开发先进的二次燃料制备技术,积极推动垃圾分选的制度化和产业化,确保二次燃料资源的价格低于煤炭价格,必然会对水泥企业形成巨大的吸引力。
3.5 走社会化和专业化相结合的路子
推动水泥企业走循环经济之路决不是单纯的技术问题,也不是水泥行业的努力所能解决的问题。它涉及社会管理的方方面面,要建立在全社会成员的环保意识和节约责任的基础之上,特别是产生废弃物的企业的管理者。政府要通过法律、法规和相应的政策提倡和推动废弃物的社会化、专业化的处置和利用。只有做到了“政府推动、企业主导、公众参与”,才能真正实现。
发展循环经济是落实科学发展观,实现经济增长方式根本性转变的一项重大战略决策。水泥工业的资源综合利用,对发展循环经济具有重要的作用。
作者:李继芳,男,1962年生,辽宁工源水泥集团副总经理\总工程师,高级工程师,联系电话13904148545,通讯地址:辽宁省本溪市平山区光华街,邮编117000。
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