加大工业固废资源化利用力度开拓山西生态环境保护新局面
习近平总书记在全国生态环境保护大会上强调,要把解决突出生态环境问题作为民生优先领域。要坚决打赢蓝天保卫战,深入实施水污染防治行动计划,全面落实土壤污染防治行动计划。要加大力度推进生态文明建设、解决生态环境问题,坚决打好污染防治攻坚战,推动我国生态文明建设迈上新台阶。李克强总理也指出,要推动绿色发展,从源头上防治环境污染。深入推进供给侧结构性改革,实施创新驱动发展战略,培育壮大新产业、新业态、新模式等发展新动能。
一、山西省工业固废基本现状
我省工业固体废弃物以煤矸石、粉煤灰为主。煤矸石、粉煤灰已成为煤炭、电力行业的一大公害。山西省煤矸石堆积量在10亿吨以上,近年来,大力发展的低热值煤发电厂又产生了大量的粉煤灰,目前堆存粉煤灰2.8亿吨左右。而我省煤矸石或粉煤灰的综合利用率还很低,基本上属低附加值利用,如做砖、回填、铺路等。大量未经综合利用的粉煤灰、煤矸石,既浪费了资源又占用了大量土地,进而造成了对生态破坏和环境污染。目前我省面临着新增粉煤灰、煤矸石难以完全利用和历史堆积的粉煤灰、煤矸石存量的双重环保压力。推动粉煤灰、煤矸石资源化综合利用产业的发展,对山西生态环境保护和经济、社会以及煤炭、电力行业可持续发展具有重大作用和重要意义。
二、粉煤灰、煤矸石资源化利用的可行性
粉煤灰是指燃煤电厂以及煤矸石低热值电厂锅炉烟气经除尘收集后的细小飞灰和炉底渣。煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物。粉煤灰和煤矸石的主要成分均为氧化铝和氧化硅,可成为开发硅、铝及硅酸盐系列产品的一种新型资源。随着我国经济的高速发展,为保护生态平衡、造福子孙后代,多种矿物资源的开采也已进入保护期。而煤炭采掘和燃煤发电业在很长一段时间仍是我国的支柱产业。在煤矿采掘和燃煤电厂所产生的煤矸石、粉煤灰的综合利用,实现废物资源的高效节能和循环利用,是推行清洁生产的重要举措,是实现可持续发展的必然选择。
三、自主创新,引擎粉煤灰、煤矸石资源化利用的环保效应
我省多年来一直着力进行粉煤灰、煤矸石及其他工业废渣综合利用的研究和开发。围绕粉煤灰、煤矸石生产代磷助剂——LN-4A沸石,先后申报国家发明专利和实用型专利五项。2007年利用煤矸石制备LN-4A沸石列入山西省科技重大攻关项目,2009年利用粉煤灰制备LN-4A沸石列为山西省产业化环境项目,通过了山西省科技厅组织的科技成果验收及鉴定,2010年获山西省科技进步奖。并采用自主研发的剪切高碰撞水化破碎技术使4A沸石产品实现了高活性超细和纳米化,2017年7月通过科技成果转化验收。目前省内已建成一条年产两万吨利用煤矸石(粉煤灰)生产沸石的生产线。这一人造沸石的科技成果,大大提高了沸石及系列产品的质量和不同行业用量。首先用作洗涤剂行业的代磷助剂,有效地化解了日化行业使用磷酸盐对地表水及江河湖泊造成污染的危害。以煤矸石(或粉煤灰)为原料生产沸石的新技术,不仅在环保事业中发挥了应有价值,还具备了低成本扩展和深化延伸煤炭产业链的能力;而该技术的产业化,不仅能真正成为我国日化行业脱胎换骨的“革命”——全面禁磷,而且也将真正成为煤炭行业经济转型和循环经济的一大亮点。
四、沸石及系列产品的应用领域及环保前景
沸石是由硅氧和铝氧四面体组成的三维骨架状结构化合物,具有选择性、高效吸附、络合、螯合、离子交换等多种功能。可谓小沸石大市场、大功效。目前,我国4A沸石的生产主要依靠铝氧合成工艺,耗能高,成本高,并带来赤泥等二次污染,导致该产品生产受限,无法满足市场需求。而使用这一沸石生产新技术不但不产生”“三废”,而且成本比前者低一倍。
经调研发现,我省参与此类科技攻关的民营企业,还开发出适用于不同行业的沸石系列产品,并可使煤矸石或粉煤灰附加值超出煤炭价值数倍,具有很强的市场竞争优势。经过多家业内知名品牌企业使用,产品质量符合行业的要求,并出口韩国等国家。
应用于日用化工,根除磷酸盐对江河湖泊的污染:日化洗涤行业已成为沸石的应用大户。4A沸石替代磷酸盐作洗涤助剂,生产无磷洗涤剂,可根本解决磷酸盐对江河湖泊的污染。应用于燃煤机组尾气脱硫脱碳,大幅度降低石灰石矿的开采量:目前火力发电所采用的燃煤机组,基本都采用钙法脱硫技术,要消耗大量石灰石。经改型和改性LN-ABS脱硫脱碳专用沸石替代石灰石做脱硫剂,经过多年的试验和应用推广,经环保部门检测,达到满意的结果。应用于水处理剂,消灭城市黑臭水体:针对水处理行业节能降耗,利用LN-ACS沸石强大的携物功能,对于污水中极性分子的络合、吸附更是一个不可多得的多功能性水处理剂。可以去除污水中的有害重金属等。经过多年来多家的试用,达到了满意的效果。应用于农业,有效改良土壤质量:用作土壤改良剂,作为农化肥和有机肥及农药缓释载体,用于土地改良和沙化治理,改善作物所需有益微量元素的供给状况,解决重金属超标、土地板结问题。应用于橡胶行业:LN金刚沸石,用于橡胶行业部分代替炭黑和白炭黑。应用于塑料行业:作为塑料固化剂及骨料填充剂,解决塑料热稳定性。应用于涂料行业:作为涂料的充填剂及素质颜料,可赋予涂料抗菌、耐磨、耐腐蚀、耐热和耐气候变化等特性。应用于造纸行业:改性LN沸石在造纸工业中应用,可以改善纸张性能和质量,使其孔隙度增大、吸水性增强,更易裁切,书写性能改善,并且有一定的耐火性。应用于保健品:可成为保健品具有高度活性和耐久性的无机杀菌剂。应用于饲料业:解决牲畜的胃动力,增强消化吸收功能,减肥增寿。此外高白超细纳米化沸石还用于化妆品、烟卷过滤嘴,牙膏、香皂、肥皂、洁净皂、化妆品、护肤品产品等。
由此可见,沸石的环保效应十分显著,同时这一高性价比、双环保型科技成果能带来巨大的经济效益。
我国洗涤剂年产量840万吨左右,国内行业助剂使用添加量为8%-15%,国际用量为25%-35%,目前我国洗化行业仍采用高耗能(高塔喷雾干燥工艺)低效能(无能助剂硫酸钠配比仍占35%以上),无磷助剂与磷酸盐助剂在我国还仍在两条腿走路,含磷洗涤剂标准仍在沿用,而国际上大部分发达国家上世纪80年代就开始了全面禁磷,欧盟2013年1月1日 开始全面禁磷。由于1996-1998年间,我国太湖、滇池等地发生大量的水体富氧化的“蓝藻事件”,造成鱼类大量死亡,因而我国1998年也出台了5省区禁止销售含磷洗涤剂的法规。不容置疑,未全面禁磷和助剂的低配比就是市场的一大缺口,市场空间还很大。
“十二五”末,我省煤电装机容量5517万千瓦(其中低热值煤发电总装机为2104万千瓦),年消耗石灰石3.7亿吨左右,就我省而言,此项每年可有约2000万吨ABS沸石来替代,可减少整个石灰石物流运输量,直接减排粉煤灰量15 %,减排二氧化碳1.13亿吨以上并可减少采矿对植被的破坏。市场前景十分可观。
综合上述累计,每年可消化煤矸石(或粉煤灰)5000万吨以上,每年有实现销售1800亿元的市场空间(脱硫剂以山西省内计)。全国的脱硫剂市场更为庞大。
总之,推动煤矸石、粉煤灰综合高附加值利用,对我省经济转型发展具有重大意义。一是可以消耗大量的固体污染物煤矸石(或粉煤灰),变祸源为资源;二是沸石的规模化生产,首先可激活无磷洗涤剂的大量生产和使用,推动我国落后的洗涤剂生产工艺改革,淘汰洗涤剂中无效助剂和高耗低效的现状,打破禁磷壁垒,助推国家全面禁磷政策实施;三是生产多行业的高附加值替代型沸石产品,满足不同行业的需求,形成山西全新产业。
五、做大做强山西沸石产业,引领生态环保未来
一是政府有关职能部门对这一山西自主创新的科技成果,进行联合会诊把脉,对这一完成的重大科技攻关项目进行多方位可行性研究论证,对这一技术的产业化给经济社会发展和生态环境带来的重大影响开展对策性研究。将粉煤灰、煤矸石生产沸石列入山西“十三五”产业发展重点,进而打造沸石业的航母,使山西成为全球沸石生态园。
二是要制定山西沸石发展战略,做好新型沸石产业的布局和规划。第一步打造全国代磷助剂基地和全省新型脱硫剂基地,力争在3年内与省内5—10个低热值煤发电厂联产,利用规划全省低热值电厂的模式,确定不同区域建设不同沸石品种示范线和沸石生态产业园,形成千万吨沸石生产能力,以加快全国洗涤剂全面禁磷的早日实现,彰显山西新形象。第二步在5到10年内逐步达到山西沸石产业规模化,形成山西沸石新型产业集群,达到数千亿元销售规模,成为与煤炭行业分庭抗礼的山西新型支柱产业。
三是要建立省级沸石应用技术研究中心,开发沸石在医药、保健、美容、橡胶、建材等更高附加值、更广阔领域的替代型产品应用技术研究。以此为基础,培训人才,设备选型,工装提升,以整合技术、人才、资本等资源,为产业规模扩大做储备。
四是政府引导与市场主导,把沸石产业作为山西战略性支柱产业以及产业转型升级的主要抓手,促进资源整合和市场扩增,提供更好的投资环境。此项目非简单的滚动发展项目,政府或国企的投资是必须的,要走在社会资本的前面,工业固废的排出单位以国有企业为主,所以国有企业须身先士卒承担主体筑巢引凤职能,建好平台,运用市场化手段,采取多种方式与社会资本相融合,迎接山西“独角兽”企业的到来。
我们的生态环境正处于压力叠加、负重前行的关键期,也到了有条件、有能力解决生态环境突出问题的窗口期。从头治理碳、硫、氮氧化物排放已迫在眉睫。就我省而言,完全有理由支撑起一个壮大的沸石产业,开拓出大宗工业固体废物资源化利用和生态环境保护的新局面。
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