工业固废处理现状探究

1、工业固废处理现状探究随着我国经济水平的快速发展，环境污染引发的诸多问题给人们敲响了警 钟。国家及相关地方政府也出台各种政策约束工业及生活固体废物的排放并加大 力度处理不同领域的固体废物。近年来，受益于供给侧结构性改革，环保产业迅 速发展，目前我国处理固废业占整个环保产业的比重仅为20%,远低于德国66%、 日本67%的水平，发展潜力巨大。一、工业固废的定义及分类固体废弃物是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失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态、半固态和置于容器中的气态的物品、 物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质（中华人民共和国 主席令第三十一号中对固体

2、废物的定义）。固体废物按其来源可分为工业固体废 物、矿业固体废物、农业固体废物、城市生活垃圾、危险固体废物、放射性废物 和非常规来源固体废物。按照中华人民共和国固体废物污染环境防治法中的 相关划定，通常将固体废物分为以下三大类。工业固体废物：指来自各工业生产部门的生产和加工过程及流通中所产生的 废渣、粉尘、污泥、废屑等。城市生活垃圾：也称城市固体废物，主要指城市日常生活中或者为城市日常 生活提供服务的活动中所产生的固体废物，以及法律、行政法规视作城市生活垃 圾的固体废物。危险废物：指列入国家危险废物名录，或者根据国家规定的危险废物鉴别标 准和鉴别方法所认定的具有危险特性的废物。简单来讲，就是含

3、有高度持久性元 素、化学品或化合物的废物，且该废物对人体健康和环境具有及时的和潜在的危 害。目前，农村固体废物也越来越受到重视，可以与以上三类废物并列，成为一 大类，具体包括农林业生产和禽畜养殖业生产过程中所产生的废物，以及农村居 民的生活垃圾等。工业固体废物（以下简称工业固废），是指在工业生产活动中产生的固体废 物，是工业生产过程中排入环境的各种废渣、粉尘及其他废物，可分为一般工业 废物和工业有害固体废物。其中一般工业废物是我国固体废弃物中占有比重大且 最具有潜在利用价值的废弃物，主要包括尾矿、粉煤灰、煤砰石、冶炼废渣、炉 渣、赤泥、污泥等），占固体废弃物总量的80%。图1一般工业固废产生量

4、种类占比（%）目前，全国累计堆存的工业固体废物超过300亿吨（不包括废石），年增量 （不含废石）约41.4亿吨，其中大宗工业固废产生量36.56亿吨，尾矿、煤砰 石、粉煤灰占全国固废年增量的79.5%。目前我国总建有矿山近10万座，其中 金属矿约6.9万座、各类尾矿库1.42万座；煤矿7700座，煤砰石山超1700座； 各类石油化工企业近2.5万家，火电企业1200余家,钢铁冶炼企业570家；氧化 铝生产企业1000家，各类大型产废企业13.3万家。目前，我国工业固废综合利用率仅为60%，而我国台湾地区达80%。我国尾矿 综合利用率为20%,而发达国家平均水平为60%,因此消纳固废，提升固废的

5、综合 利用率是我国当前生态环保治理工作的一大重要任务。（一）矿业工业固废统计数据显示，我国非油气矿山年开采矿石量超过300亿吨，矿山固体废弃 物堆存量超过600亿吨，主要包括废石和尾矿，其中以废石为主，堆存量超过 341亿吨，占矿业固体废弃物堆存量的70.57%0黑色金属矿产固体废弃物对存量 超过254亿吨，占矿业固废总量的52.48%,有色金属矿山固废堆存量118亿吨， 占矿业固废总量24.38%。煤砰石总量56亿吨；尾矿堆存146亿吨，其中黑色金 属矿产尾矿78.42亿吨，占比55%,有色金属尾矿46.86亿吨，占比32.86亿吨。 黄金尾矿13.80亿吨,占比13.80%;图2我国尾矿综

6、合利用途径（二）冶炼工业固废冶金废渣是指冶金工业生产过程中产生的各种固体废弃物。主要指炼铁炉中 产生的高炉渣、钢渣；有色金属冶炼产生的各种有色金属渣，如铜渣、铅渣、锌 渣、镣渣等；以及从铝土矿提炼氧化铝排出的赤泥、轧钢过程产生的少量氧化铁 渣。每炼1吨生铁排出0.3-0.9吨铁渣，生产1吨钢排出0.10.3吨钢渣，1吨 氧化铝排0.62吨赤泥。图3我国钢铁行业冶炼废渣产生情况1、钢铁冶炼渣钢铁冶炼渣简称“钢渣”，是指钢铁冶炼过程中产生的废渣，包括高炉炼铁 渣、转炉钢渣、平炉钢渣和电炉钢渣。主要成分是钙、铁、硅、镁的氧化物和少 量铝、镒、磷的氧化物等。可回收其中的金属或进行综合利用，如作为筑路材

7、料、 建筑材料或改良土壤等。中国现已堆存钢铁渣2亿吨，占地2万亩，此外，每年还有数千万吨的钢铁 渣在不断排出，这些钢渣如不及时进行处理，势必会造成环境污染。钢渣是通过 大气、水及固体废物本身三种途径对环境造成污染。钢渣在风化或冷却的过程中， 形成粒径很小的粉尘或产生某些有害气体，受到风的吹扬作用，经大气传播产生 污染。钢渣中有害物质如被流水冲刷，会造成对地表水的污染，钢渣中的有害成 分受到降水的淋溶渗出，会污染土壤甚至地下水。因此，对钢渣进行处理和利用 是钢铁企业三废治理的重要内容。2、有色金属冶炼渣简称“有色金属渣”，是指有色金属矿物冶炼过程中产生的废渣。按生产工 艺，分为火法冶炼中形成的熔

8、融炉渣和湿法冶炼中排出的残渣；按金属矿物的性 质，分为重金属渣（铜渣、铅渣、锌渣、铭渣、狭渣等）、轻金属渣（如提炼氧 化铝产生的赤泥）和稀有金属渣。冶炼过程中产生的碑、镉、锌、铜、铅、钗等重金属废渣属于危险废弃物， 处理不当就会引发相当严重的重金属污染。有色金属冶炼废渣产生量大，利用率 低。报告显示2013年，有色行业冶炼产生1.28亿吨废渣，利用2240万吨，综 合利用率17.5%。赤泥产生量约为7300万吨，利用量约290万吨，利用率为4% 左右。铜渣：2015年我国产生铜渣1800万吨，全国铜渣的堆存总量达到1.2亿吨。 从2006年至2015年，我国精炼铜产量持续增长。在铜的冶炼过程中

9、，一般每吨 铜产生约2吨冶炼渣,2015年产生的铜冶炼弃渣约1800万吨。同时铜精矿品位 也有降低趋势，2015年精矿品位22.09%,比2006年下降了 0.97个百分点，铜冶 炼过程中废弃渣量会随精矿品位降低而增大。喋渣：我国年竦渣的产生量400万吨左右，利用率仅为10%。竦渣是指硫化 镣矿火法冶炼过程中排放的一种工业废渣，2012 2014年，我国精炼镣产量呈 逐年上升趋势，分别为19.68万吨、22.70万吨和24.67万吨2015年竦精矿品 位比2014年下降了 0.21个百分点，每生产1吨锲产生616吨镣渣，原料品质 的下降会造成镣渣量的增加。铅锌渣：铅锌尾矿是铅锌原矿石在分选出铅

10、、锌精矿后残余的一种固体废弃 物。我国铅锌矿的原矿品位不高，选矿厂尾矿产率超过70%,尾矿年均排放量1000 万吨以上，但尾矿利用率仅7%左右。铅锌尾矿的总量已达到1. 6-2亿吨。当前， 处理铅锌尾矿的首要方式是修建尾矿库堆存尾矿。尾矿库是一种人造泥石流的危 险源，易发生安全事故，它的基建投资与维护费用较高。3、赤泥赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般氧化铁含量高，外观 与赤色泥土相似，因而得名。有的因氧化铁含量较少而呈棕色，甚至灰白色。中 国是世界第四大氧化铝生产国，由于近年来使用的铝土矿品位低，导致赤泥的产 生量逐年增加,2015年我国新产生的赤泥超过7000万吨，累计堆存量

11、已达到3.5 亿吨，综合利用率仅为4%。赤泥的大量堆存不仅占用了大面积的宝贵土地，更 会带来渗出碱液使土壤盐碱化、污染地下水、扬尘污染等环境问题以及溃坝风险。赤泥的主要矿物为文石和方解石，含量为60% 65%,其次是蛋白石、三水铝 石、针铁矿，含少量钛矿石、菱铁矿、天然碱、水玻璃、铝酸钠和火碱。其矿物 成分复杂，且不符合天然土的矿物组合。在这些矿石中，文石、方解石和菱铁矿， 既是骨架，又有一定的胶结作用；而针铁矿、三水铝石、蛋白石、水玻璃起胶结 作用和填充作用。目前，我国对钢铁、有色金属、稀土等行业产生的冶炼废渣进行了综合利用 的研究。利用的主要途径有再选和回收有价元素、做建筑材料（水泥、混凝

12、土、 各类路面砖、免烧砖、耐酸砖等）、做填充材料、做高价值其他产品如催化剂和 凝胶材料等。作为全球规模最大的废渣生产国我国处理废渣还是以堆放和回填方 式为主，由于废渣中有价值的金属含量低，提取工艺流程复杂，操作难度高导致 废渣有效利用率很低。（三）煤炭工业固废1、煤砰石煤砰石属沉积岩，是采煤和选煤过程中排放的固体废弃物，包括煤矿的手选 砰石、巷道掘进开石、采矿过程中从顶板、底板及夹层里采出的砰石和洗煤厂的 洗选砰石等，煤砰石产量约占原煤产量的10% 15%0全国有171各地市存有煤砰 石，规模较大的煤砰石山多达2600多座，总量约56亿吨。赤峰、大同、淮南等 61处地市煤秆石堆存量超过1000

13、万吨，占全国煤开石堆存量的91.7%。2013年 以来我国原煤产量实现负增长，煤歼石产量随之下降。2012年2017年平均产生 量约6亿吨，6年间煤砰石堆存量增长70%。煤砰石作为固、液、气三害俱全的 “工业废料”，其长期堆放不仅会占用大量土地，而且有毒物质的浸出会污染水 源和土壤，严重影响生态环境。目前，我国对煤砰石综合利用的途径主要有：煤开石发电或供热；煤砰石制 建材，如制砖、水泥、轻骨料、砌块等；用作路基填筑物；回填矿井采空区等。 煤砰石还可以在高附加值行业加以利用，如用煤砰石制造陶瓷微珠、无机纤维保 温材料及防火纸等。此外，由于煤砰石含有大量的AhSi元素，可以用于生产硫 酸铝铁和白炭

14、黑。2、粉煤灰粉煤灰是煤炭中的灰分经分解、烧结、熔融及冷却等过程而形成的固体颗粒， 主要由SiO2,Ag,FeO等氧化物组成，此外还含有钥、银、铭等稀有金属。粉煤灰 表面呈球形，具有粒细、质轻、比表面积大、吸水性强等优点。粉煤灰最主要的产生来源是电力和热力行业，在粉煤灰总产量的占比达到 82.6%,其次为非金属矿物制品业、化学原料和化学制品制造业、有色金属冶炼和 压延加工业、黑色金属冶炼和压延加工业。（四）江河湖泥及市政污泥1、江河湖泥江河湖泥（又称“底泥”）是江河、湖泊、水库和海湾等水体底部长期积存 的沉积物，是水体多相生态系统的重要组成部分，是环境污染物在广泛空间和长 久时间内的聚集处。河

15、道底泥是由黏土、粉砂、砂子、有机物或各种矿物质组成。 组成范围变化较大，可以由纯矿物组成，也可以由有机物为主组成。底泥物质中 矿物组成一般分为以下四种类型：（1）岩石，可能有软质石灰泥、软质岩石和 硬质岩石；（2）砂砾和砂；（3）硬质黏土；（4）沉渣和软质黏土。底泥中的 矿物成分以石英和黏土矿物为主，由于受各种因素的影响，使得底泥中的矿物成 分比较复杂，而且很多还含有重金属的化合物。河道底泥中污染物的形成原因和污染背景来自两个方面：（1）污染物通过 大气沉淀、废水排放、雨水淋溶与冲刷进入水体。最后沉积到底泥中并且逐渐富 集，使河道底泥受到污染：（2）沿河污水泵站溢流排放、河道沿岸居民生活污 水

16、排放、生产企业工业污水的大量倾入、使河道底泥受到严重的污染。河道底泥具有集中、量大、污染成分复杂、含水率高、颗粒细、可塑性高、 结合力强、结合力高、干燥收缩率大等特性。底泥中的主要污染物主要有氮磷化 合物、铅铭汞等重金属，As、Se等非金属等。据调查统计，仅湖泊、河道淤泥，每年清淤量高达70亿吨。河道、湖泊淤 积导致水体自净能力降低，同时堵塞河道、威胁防洪安全。据统计，我国环境污染治理投资保持着近20%的年均增长速度。尽管投资巨 大，但我国水环境整体治理效果仍不明显，据全国城市黑臭水体整治监管平台数 据显示，截至2017年3月，全国黑臭水体共有2082处，完成治理的占比仅为 35%,且提及的“

17、完成治理”仅是阶段性的完成初步处理，即单纯的将水体从黑臭 状态解救出来，水环境治理仍然任重道远。2、市政污泥据住建部统计，截止至2016年9月底，我国污水处理厂3976座，日处理能 力1.7亿立方米，污水处理厂兴建以及污水处理能力和处理率都呈现大幅度增长 态势。而污泥作为污水处理的“衍生品”，随着污水处理量的增大而急剧增加， 污泥的主要处理方式主要有填埋、堆肥、自然干化、焚烧等方式，污泥有效处理 率低于30%，大量污泥没有得到规范化的处理，直接造成了 “二次污染”。目前，中国仍有半数以上的城市污泥仍未做到无害化处理。2015年中国生 活污泥量达3500万吨，年均复合增长率约为13.49%,20

18、22年中国生活污泥量将 达到8900万吨。而工业领域产生的污泥量将会更加庞大。（五）建筑垃圾及焚烧飞灰1、建筑垃圾建筑垃圾属于垃圾的一种，是指在建筑物、构筑物拆除、新建、重建、维修、 装修及自然灾害等过程中产生的各类废弃物，主要包括废混凝土块、沥青混凝土 块、砖瓦、杂土及施工过程中散落的砂浆和混凝土、碎砖渣、金属、木材、装饰 装修产生的废料、各种包装材料、其他废弃物等各类固体废弃物。由于土地开挖 产生的垃圾、道路开挖产生的垃圾和建材生产垃圾一般可全部（再生）利用，建 筑垃圾一般指旧建筑物拆除垃圾和建筑施工垃圾。目前，我国已建成投产和在建的建筑垃圾年处置能力在100万吨以上的生产 线仅有70条左

19、右，小规模处置企业几百家，总资源化利用量不足1亿吨；相关 企业以民营为主，已建成规模化的生产线实际产能发挥不到50%,且大多处于非 盈利状态。建筑垃圾总体资源化率不足10%,远低于欧美国家的90%和日韩的95%O2、焚烧飞灰飞灰由燃料（主要是煤）燃烧过程中排出的微小灰粒，又称烟灰。由燃料燃 烧所产生烟气灰分中的细微固体颗粒物，如燃煤电厂从烟道气体中收集的细灰。 飞灰是煤粉进入13001500C的炉膛后，在悬浮燃烧条件下经受热面吸热后冷 却而形成的。由于表面张力作用，飞灰大部分呈球状，表面光滑，微孔较小。一 部分因在熔融状态下互相碰撞而粘连，成为表面粗糙、棱角较多的蜂窝状组合粒 子。飞灰的化学组

20、成与燃煤成分、煤粒粒度、锅炉型式、燃烧情况及收集方式等 有关。来源于生活垃圾焚烧和燃煤的飞灰，其主要物相是玻璃体，占5080%;所 含晶体矿物主要有：莫来石、石英、方解石、钙长石、硅酸钙、赤铁矿和磁铁矿 等，此外还有少量未燃碳。二、工业固废危害目前我国在工业固废综合利用水平比较低，仅为60%,多数用于填埋或堆存。 每年有十几亿吨固体废物未被利用，造成巨大环境压力。工业固体废弃物产生的 危害主要体现在以下几个方面：1、直接造成环境污染，引发重大环境问题。以尾矿为例，尾矿粒度较细，长期堆存风化现象严重，产生二次扬尘，粉尘 在周边地区四处飞扬，特别在干旱、狂风季节中，细粒尾矿腾空而起，可形成长 达数

21、里的“黄龙”，造成周围土壤污染，并严重影响居民的身体健康。据专家论 证，尾矿也是沙尘暴产生的重点尘源之一。另外，尾矿中含有重金属离子，有毒的残留浮选药剂以及剥离废石中含硫矿 物引发的酸性废水，对矿山及其周边地区环境污染和生态破坏影响持久。我国矿 山大多是依山傍水，矿山开发的许多重大环境问题长期未引起重视，所积累的后 果最终以“跨域报复”、“污染转移”等不同形态影响区域环境，甚至给人们带 来难以补偿的灾难。2、占用大量的土地资源，给企业带来沉重的经济负担我国共有大中型矿山9000多座，小型矿山26万座，因采矿侵占，占地面积 近400万公顷。以露天矿为例，排土场、尾矿库占地面积占矿山用地面积的30

22、% 60%。采矿活动及其废弃物的排放不仅破坏和占用了大量的土地资源，也日益 加剧我国人多地少的矛盾，而且矿山废弃物的排放和堆存也带来了一系列环境问 题，对土地的侵占和污染制约了当地社会经济的发展并危害到人体的健康。一些企业的尾矿库已快到服务年限，有的还在超期服役。随着尾矿量不断增 加，建立新的尾矿库己势在必行，需要占用大量的农林用地。由于土地资源越来 越紧张，征地费用越来越高，导致尾矿库的基建投资占采选企业成本的比例越来 越大，且尾矿库的维护和维修也需耗费大量资金。2016年12月25日第十二届全国人大常委会通过中华人民共和国环境保 护税法，国家主席习近平签署中华人民共和国第六十一号主席令，自

23、2018年 1月1日起施行，对固体废物收取环保税。图9固体废物环保税3、引发重大工程与地质灾害的事故源尾矿库是堆存流塑状物体的特殊构筑物，被国家安监部门列为重大危险源， 在全国运行的黑色矿山尾矿库中，存在安全隐患的尾矿库占30%,我国每年都有 尾矿库溃坝，造成重大人员伤亡和财产损失。多年来，矿山固体废物堆存诱发次生地质灾害，诸如排土场滑坡、泥石流、 尾矿库溃坝等多起重大工程与地质灾害，给社会带来了极大的损失。对2500多 座规模较大的尾矿库统计，20世纪80年代以来，发生泥石流和溃坝200余起。 如1986年4月30日黄梅山铁矿尾矿库溃坝，冲倒尾矿库下游3平方公里内的所 有建筑，尾矿掩埋了大片

24、土地，19人在溃坝中死亡，95人受伤；2000年广西南 丹县大厂镇鸿图选矿厂尾砂坝溃坝，殃及附近住宅区，造成70人伤亡，其中死亡 28人，数十人失踪；特别是2008年山西襄汾“98,尾矿库溃坝事故造成267人 遇难。尾矿库的安全和尾矿的整体利用密切相关，如尾矿被整体利用，可彻底铲 除事故危险源。三、存在主要问题1、综合利用率低目前我国大部分矿产资源的综合回采率一般都在30% 50%左右，一些个体 采矿回采率不到10%,资源浪费极大。许多矿企未能回收利用共生或伴生的有用 元素。2、高附加值尾矿少目前，我国尾矿在工业上的应用大多数停留在对尾矿中有价元素的回收上， 高附加值的尾矿产品极少。3、废矿较

25、，矿区生态恢复重建滞后现有国有矿山企业8000多个，个体矿山企业达到23万多个，随着工业高速 发展，矿产资源开发也处于急剧上升期，据不完全统计，矿区直接占用和破坏的 土地面积已达300多万公顷，其中，直接占用和破坏林地面积已达50多万公顷， 导致森林和林地退化。4、投入不足，国家扶持力度不够长期以来，尾矿利用项目、矿山环境治理项目资金得不到保证，投入严重不 足、欠账多。不少地区尚没有专项资金支持资源综合利用，融资渠道没有解决， 且采矿行业效益差，尾矿利用资金、矿山环境治理资金难筹措。资源意识、环保意识不强、粗放式增长方式是产生环境问题、尾矿资源利用 率低的根本原因人口多、资源少，环境容量小，生

26、态脆弱是我国的基本国情，建立在粗放型 经济增长方式基础上的快速增长，使资源难以为继，环境不堪重负。四、国家治理投入国家每年投入巨额资金进行生态环境治理，“十二五”期间中央财政投入 5000多亿元用于固废治理，其中，1000亿元用于生活垃圾处理，1000亿元用于 自来水厂的污泥处理，3000亿元用于流域污泥治理。2018年国家财政在节能环 保方面支出6353亿元，比2017年增长13%。自2015年以来，国家对固废行业的投入逐渐加大，对固废市场的发展也越 来越重视。各地政府在环境领域的投资也在逐渐增加，据中国行业研究报告网统 计，“十三五”期间国家在环保领域的投资将达到17万亿,其中固废领域的投

27、资 达到4.5万亿元。国家发改委、工信部发布的关于推进大宗固体废弃物综合利用产业集聚发 展的通知（下称通知）提出，以尾矿、煤钎石、粉煤灰、化工渣等固体废 物为重点，以集聚化、产业化、市场化、生态化为向导，以提高资源利用效率为 核心，积极探索大宗固体废弃物区域整体协同解决方案，带动资源综合利用水平 全面提升。按照要求，到2020年我国将建设50个大宗固体废弃物综合利用基地、 50个工业资源综合利用基地，基地废弃物综合利用率达到75%,形成多途径、高 附加值的综合利用发展新格局。其中，将重点鼓励京津冀及周边地区、长江经济 带、东北老工业基地等区域，开展跨区域基地建设和协同发展。五、相关行业政策从行

28、业政策来看，2016年以来，我国固废政策出台的频率加快，固废政策 趋于全面化、细致化，行业和技术规范逐次出炉。从执行力来看，中央环保督察、 专项督查、强化督查等相继实施，强化政府落实环境治理，环保惩罚力度也在加 大。随着环保政策的密集落地，2018年环保政策驱动效将加速释放，这将有利 于固废行业的发展，固废处理市场逐步打开。从时间脉络看，自2016年以来，我国固废相关政策出台频率加快，尤其是 省级细则密集落地，2017年是相关政策爆发年，2018年1月，环保政策再迎密 集落地期。自2018年1月1日，国家层面，环境保护税法、环境保护税法实施条例等固废新政正式实施；地方层面，四川省环境 保护条例、上海市建筑垃圾处理管理规定、浙江省污染地块开发利用监 督管理暂行办法（征求意见稿）等相关政策也开始密集落地。从政策连贯性看，固废政策趋于全面化、细致化。当前排污许可法律框架确 立，行业和技术规范渐次出炉；同时