本文介紹的是一項應用技術，是一種能將市政和含重金屬及化工污水處理后的工業危廢進行環保化處理處置并生成各類可實用建材的最佳實用工業化實踐生產技術。該工藝簡單、其技術切實可行，無三廢（廢水，廢氣，廢渣）產生，無CO₂及PM2.5產生，市場廣闊，具有良好的環境效益、經濟效益與杜會效益。

 

大宗工業固體廢棄物（下稱“大宗固廢”）綜合利用是節能環保戰略性新興產業的重要組成部分。是為工業又好又快發展提供資源保障的重要途經，也是解決“大宗固廢”不當處置與堆存所帶來的環境污染和安全隱患的治本之策。“大宗固廢”的綜合利用更是當前實現工業轉型升級，“創新驅動，轉型發展”的重要舉措，也是確保我國工業可持續發展的一項長遠戰略方針。

一、 目前國內環境污染現狀及環保形勢十分嚴峻

面對改革開放三十多年工業飛速發展和城市化進程的加快，隨之而產生大量各種有毒有害的工業固廢數量飛速上升。所謂“大宗固廢”就是指我國在工業生產領域中年產生1000萬噸以上對環境和安全影響較大的工業固體廢物（主要包括含大量有毒有害重金屬的尾礦砂，煤矸石，冶煉渣，磷石膏，赤泥和電石渣等），

“十一五”期間“大宗固廢”總產生量118億噸，總新增存量190億噸。“十二五”期間“大宗固廢”總產生量150億噸。總新增存量270億噸。我國在生態環保上一個重大課題就是要找到或發明一種可以凈化上述“大宗固廢”并能加以資源化利用的快速,簡單,有效的處理技術與工藝路線。從環保角度考慮這項技術必須不但能“凈化”原“大宗固廢”中的有毒有害重金屬物質，而且該處理過程及其產品也必須是環保的，不能再產生二次廢棄物或二次污染（如目前大量采用的焚燒法就會產生CO₂,PM2.5和飛灰的二次污染）。而本技術成本低廉、工藝簡單、設備可靠、安全科學，使之變“危廢”為寶，從而產生巨大環境效益、經濟效益和社會效益。

經過多年的努力和難以計數的試驗，課題組針對如國內電鍍污泥，不銹鋼酸洗污泥，金屬錳的冶煉廢渣，油田鉆井污泥，石油化工污泥、臺塑含汞油污泥、香港多種工業混合廢棄物、云南昆明磷石膏、山東招遠黃金礦尾礦渣、江西鋰電池廠等工業固廢進行廣泛試驗研究，終于成功地解決了這一重大的世界性難題，并為此獲得了兩項國家發明專利（專利號：ZL02145451.5和ZL02145450.7）。我們將此兩項發明統稱為：大宗工業固體廢棄物（大宗固廢）環保化處理并循環再生成可實用之建材技術（下稱“凈化技術”）。

本技術的突出優點就是可以將聯合國環保總署巴塞爾協議中的47種有毒有害物質全部鎖住，并使之不再析出。為此我們獲得了國家專利局于2004年所頒發的榮譽證書和推薦證書及獎金。

二、 技術簡介

1、   固廢凈化處理液

本“凈化技術”的核心內容就是我們擁有自主知識產權的固廢凈化處理液（下稱“處理液”）。

2、    固化成型工藝

在應用本“處理液”的前提下，“處理成型工藝”就十分簡單：在常溫常壓下，將我們的“處理液”按一定比例加入到“固廢或危廢”中充分攪拌、混合，送入摸具，然后依次壓制成各種可實用的建材，如地面道路磚、砌墻用的墻磚、瓦片、下水道的管子、人行道的護板、江河海的護坡、海岸線上的破浪堤、修建各種等級的道路、公路、高速公路、機場跑道等。（詳見：工藝流程圖）

三、 技術與工藝特點及應用范圍

1、   本技術的特點與創新

（1）  原則上可以處理任何一種有毒有害的危險固廢（含聯合國環保總署所列的47種含汞、鎘、砷等極毒垃圾）和垃圾（含建筑垃圾及市政污泥）等。

（2）  工藝簡單，設備全部國產，投資小而成本回收快；操作方便，生產周期短，占地小而且選址方便。

（3）  除了用電外，不耗其他能源，其制成建材也無需蒸汽加熱養護。處理過程中無二次污染，無廢水，廢氣，廢渣,Pm2.5,CO₂的排放。

（4）  制成的建材安全環保，符合相關產品要求，市場廣闊，并節省大量的泥土和土地資源。

（5）  在“危廢”現場即可就地處理并制成無公害的建材，大大節省“危廢”來回運輸許可及成本，經濟效益高。

（6）  經濟效益顯著，投資回報率高，投資少，見效快，為短平快項目。

例如：日處理廢渣300噸：600塊磚/噸*300噸=18萬塊磚

日產量：18萬塊磚/天/班×3班=54萬塊磚

節煤：54萬塊磚×1.8T煤/萬磚=97.2噸煤/天，

減少CO₂排放：356.4噸/天=13萬噸CO₂/年。

收益：按目前國際價6$(國內238.0)/噸CO2減排費用計，13萬噸/年，則收益應為13萬$×6.3元/$=81.9萬$（4160萬元）/年。

本技術發明與工藝已獲國家發明專利，目前在世界上也屬首創，尚未見有與之相同方法的報道，完全符合十八大的“創新驅動、轉型發展”，建設美麗中國的要求。

2、   本技術的應用范圍

本發明的技術應用范圍極廣，任何含重金屬的工業廢渣、“大宗固廢”“危險固廢”及建筑垃圾和生活污泥等，我方工藝僅要求其含水量≤40%，并達到一定粒度，均可有效處理，所生成的建材完全可以進入國內市場，例如制成墻磚、道磚、頂瓦、下水管道、江、湖、河、海護坡、農田水利建設中灌溉用水渠，修筑各種等級道路等。

四、 技術原理

1、“處理液”技術原理（下稱“處理原理”）

本“凈化技術”是利用多種形式的化學反應，在反應過程中將危廢物中原有的有毒有害物質結構進行分解，重新形成新的分子結構，并溶入新產生的材料中，所有這些反應均為無機反應，在形成新的分子中全部為離子鍵。故而其分子結構是十分牢固，絕不會輕易解體，其反應過程中在電子顯示鏡中清楚地顯示分子結構、分子變化，各分子組合不斷變化重新排列，其晶體結構從點狀到針狀、桿狀、棒狀，再針對不同的物質對象不間斷地連續反應產生不同規則的面、體形態，如三角形、立方體形、多邊體形等，其晶格結構也隨之形成各種網狀結構，直到全部反應完成后，各個分子結構自然排列成各自合理的分子鏈和各種不規則的網上晶格結構，其晶格結構是目前最高規格、最高級的“5.1.8”相，而不是其初級的“3.1.5”相。

2、處理成型的工藝技術原理

在上述的處理成型過程中，這些“固廢”與我方的“處理液”經充分攪拌混合后，經過壓機一次壓制成型，這壓機的壓力就是無機反應重新組合形成新分子的混合力及其反應推動力。由于是無機反應,形成各種離子鍵加之外來的壓力。這種反應的推動力是十分強大的，其反應的電動勢能也是十分巨大的，故而所有這些反應都是不可逆的。

至于建材的成型則完全依賴于壓機下的模具，若要求不同形狀的建材只須更換不同的模具即可。故而操作十分簡便，而且在常溫常壓下一次壓制成型，無須蒸汽加熱等養護措施，從而可以大大節省經濟成本。處理后的新材料形成類似于石材的材料，該材料具有和混凝土制品相當的抗壓和抗折強度，其PH值為中性，并具有抗海水侵蝕的能力，在處理“大宗固廢”領域中將是一個世界領先的技術性突破。

五、 固化成型的工藝流程及設備

1、   工藝流程圖  示意圖

2、   彩色工藝流程圖

六、 應用實例

1、   寧夏天元錳業有限公司原礦渣

（1）  礦渣成份原始分析報告

（2）  處理后成品的中科院廣州地化所檢測報告

 

1、   上海市政污泥

含水量80%奇臭無比的市政污泥經本技術處理后制成無嗅無異味的磚塊，其強度的檢測報告（上海建科院檢測報告）。

2、   臺灣臺塑含汞油污泥由臺塑的工業技術研究院出具的檢測報告。

3、   新加坡煉油廠油污泥由新加坡國立化工及微生物測試中心出具的檢測報告。

4、   韓國建材鑒定測試研究院出具檢測報告（原有毒素含量及處理后的對照測試報告）。

5、   用廢渣制成的道磚由上海建科院檢測報告表明其強度為普通泥土燒結磚的4倍。

6、   用生活陳腐垃圾制成路面磚由國家建材測試中心的檢測報告。

7、   本技術處理后的建材的可耐高溫達1050℃，上海遠東防火試驗中心測試報告。

七、 經濟與效益分析

1、   經濟規模

按年處理“危廢”的量來計，一般可取1萬噸，10萬噸，30萬噸，100萬噸來計，其中最經濟有效的規模在100萬噸/年左右。

2.投資規模

一般年處理1萬噸級“固廢”，其設備投資規模在50萬元左右

一般年處理10萬噸級“固廢”，其設備投資規模在300萬元左右

一般年處理30萬噸級“固廢”，其設備投資規模在450萬元左右

一般年處理100萬噸級“固廢”，其設備投資規模在1000萬元左右

3、   運行費用

其運行費用為：“處理液”+設備折舊費+水、電費+人工費+廠房折舊費+管理費等

以一塊廢渣磚為例（最不盈利的建材）：

運行費為0.175元/塊磚，市銷售價（道磚）1.00元/塊，其盈利為0.20元/塊。

以年處理“固廢”10萬噸級計，生產磚盈利為800萬元/年，若50%“固廢”生產磚，另50%“固廢”生產洋瓦，則年盈利是2400萬元（按國務院有關規定，環保垃圾的環保再生制品免增值稅、營業稅、企業所得稅、個人所得稅）。

4、   收益評估

投資回報率在100%以上，建設周期為4-5個月，試生產期為2-3個月，投產一年后即可100%回收投資。若為“危廢”，則“危廢”處理費:3000.00--4000.00/T“收入相當可觀。

本文作者系：中科院上海成庚環保科技有限公司 黃淳教授