如何讓工農業廢棄物變廢為寶？固體廢棄物資源化意義何在？

2022-09-26 15:10:31  信息編號：K225398  瀏覽次數：62

在人類社會的不斷發展、工農業產品不斷豐富的同時，大量的工農業廢棄物也在不斷地產生。這些廢棄物，不僅占用了大量的土地，也對生態環境造成了嚴重污染。

隨著我國工業經濟高速發展，尾礦、冶煉爐渣、粉煤灰等固體廢物的產生量也在逐年增加，給一些城市的環境帶來嚴重污染。為此，工信部、國家發改委等八部門日前聯合印發《關于加快推動工業資源綜合利用的實施方案》，提出要在2025年，實現大宗工業固廢綜合利用率達到57%，主要再生資源品種利用量超過4.8億噸的總體目標。

想要可持續發展，就要為它們找到合適的歸宿，使其“變廢為寶”。而工程建設，在其中就發揮著重要的作用。

究竟有哪些廢棄物呢？它們又是如何被利用起來的？

粉煤灰

粉煤灰（Flyash）是燃料（一般為煤炭）燃燒過程中產生的細小灰粒，一般呈灰白色至灰黑色，又被稱作“飛灰”或“煙灰”。其主要成分為二氧化硅（SiO?）、氧化鋁（Al?O?）和氧化鐵（Fe2O3），還含有一定量的氧化鈣（CaO）和氧化鎂（MgO）以及其它物質，顆粒大小一般在0.5~200μm不等。由于在燃燒后的冷卻過程中受到表面張力作用，其形態一般呈圓球狀。部分因互相碰撞粘連，成為蜂窩狀的組合粒子。

作為世界上最大的煤炭產出國和消費國，我國每年產生粉煤灰約8~9億噸，而目前的利用率卻只有70%左右。大量粉煤灰長期堆積在電廠周圍，進入大氣和水中，對生態環境和人類健康造成嚴重危害。截至2021年，我國粉煤灰累計堆積量已達31億噸，加大利用力度，迫在眉睫。

其實，作為燃料燃燒后的產物，粉煤灰本身具有很多優良性質，可以利用于工農業生產、工程建設等各個方面。其疏松多孔，比表面積大，因此吸附能力強，保溫耐火性強。例如，將粉煤灰壓實制作的粉煤灰磚，質量輕、強度高，保溫耐火，是建筑工程的絕佳材料。利用粉煤灰作為路基和建筑填料，不僅充填性好，也具有較高的強度。

粉煤灰可以作為水泥、混凝土等材料的添加劑，提高材料性能。其中含有的多種活性物質，在與水泥、石灰等拌合后生成膠凝物質，大大提高材料的強度和抗滲性能。在混凝土中加入粉煤灰，可以減少混凝土拌合的用水量，顯著降低混凝土在凝固過程中的放熱，從而避免脹縮裂縫的產生。這尤其適用于大體積混凝土工程的建設，例如，舉世聞名的三峽大壩工程，就消耗了170多萬噸粉煤灰，使得大壩固若金湯，在建設后幾乎沒有出現開裂。

磷石膏

磷石膏是濕法工藝生產磷酸過程的副產物，為灰白色至灰黑色的粉狀固體顆粒，晶體呈針狀、板狀或柱狀。其主要成分為二水硫酸鈣（CaSO4·2H2O），同時也含有重金屬元素、氟類、有機質、放射性元素等大量有害物質。

磷石膏的產量大，每生產1噸磷酸就會產生4~6噸的磷石膏，我國每年產量超過7800萬噸。但利用率低，我國的綜合利用率僅40%左右，堆存量高達8億噸。作為一種固體廢棄物，其大量堆存將造成重金屬污染、水體富營養化、大氣污染等一系列問題。堆積的磷石膏，高度可達數十米，隨時也有發生滑坡災害的風險。

磷石膏中含有大量雜質，利用前需要進行凈化除雜，降低其危險性。在用途上，磷石膏目前主要用于建筑工程領域。例如，磷石膏可以代替天然石膏用作水泥緩凝劑，延緩水泥凝固，為混凝土拌合、澆筑爭取時間；可以用來生產粉刷石膏、制作石膏板材等建筑材料，也可以用于路基回填、邊坡防護等。

煤矸石

煤矸石是煤炭的一種伴生礦物，產生于煤炭的開采和洗選加工過程。相比于普通煤炭，煤矸石具有含碳量低、熱值低、質地堅硬的特點。一般以堆存的方式存放。目前，我國的煤矸石堆存量已達七十億噸。大量的堆積，會造成自燃、酸雨、地下滲透、淤塞河道、光化學煙霧和泥石流等災害。

作為煤炭開采中與煤層伴生的一種巖石，煤矸石中也含有一定量的可燃炭以及金屬和非金屬礦物。通過把煤矸石破碎成小顆粒，可以回收煤炭、提取礦物材料。利用煤矸石的燃燒熱量，也可以發電。

在建筑工程上，煤矸石具有廣泛的用途。煤矸石本身就是一種石材，因此可以作為混凝土的骨料，用于制磚、生產空心砌塊等。在利用煤矸石燒磚的過程中，煤矸石本身就可以燃燒發熱，因此可以節約燃料。此外，煤矸石也可以作為填料使用，用于煤礦回填，可以防止采空塌陷，以及用于路基回填等。

礦渣

礦渣是高爐煉鐵過程中，鐵礦石中含有的二氧化硅（SiO2）、氧化鋁（Al2O）等雜質與溶劑中的氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)等反應生成的硅酸鹽熔融物，經急冷處理后，呈現出多孔無定型狀結構。根據礦石品位不同，每冶煉一噸鋼鐵約產生0.5~0.9噸礦渣。目前，我國每年金屬冶煉產生礦渣約7.35億噸，但利用率僅有69%左右，礦渣儲量超過50億噸。

在工程領域上，礦渣具有廣泛的應用。將礦渣粉碎制成的高爐礦渣微粉（Ground granulated blast-furnace slag，GGBS），可以用作水泥和混凝土的添加劑。將礦渣粉添加到水泥和混凝土中，不僅可以減少水泥用量節約資源，也可以提高其強度和耐久性。但是，也存在早期強度較低的缺陷。

在礦渣中加入膠凝材料，壓制生產的礦渣磚，強度高，是良好的建材，其利用歷史已經超過一百年；礦渣經融化、高速離心或吹噴制成的礦渣棉，質量輕，耐腐蝕，抗凍防火，是優良的砌筑、隔音、保溫材料。

除此之外，高爐礦渣的應用仍在進一步開拓中。由于礦渣含有大量硅酸鹽礦物，用礦渣生產微晶玻璃、耐磨地坪材料和多孔陶瓷材料等，具有廣泛的前景。

高分子廢物

高分子廢物，是一種結構復雜的、由高分子有機物組成的廢棄物，典型的有：廢塑料、廢橡膠、廢油漆油墨、瀝青、動植物纖維和蛋白、脂肪等。這些廢物的大量堆積，會對環境造成嚴重污染。而在工程領域，它們也有著諸多用途。

廢塑料

當前，塑料污染已經成為僅次于氣候變化的全球第二大焦點環境問題。其產量大、難以降解的特性，使得其對生態環境產生了巨大影響。據聯合國環境規劃署2021年統計，1950-2017年間，全球累計生產約92億噸塑料，到2050年，預計產量將增長到340億噸，平均每年將產生3億噸廢棄塑料。

大量的廢塑料，如果處理得當，也可以變廢為寶。利用廢塑料，可以生產再生塑料、制作燃油、合成氨、粘合劑等化工產品，廢塑料本身也可以作為燃料進行發電。而在工程領域，廢塑料也可以用來生產建筑材料，如，工業廢PVC可以用于生產輕質混凝土，廢泡沫塑料可以制成水泥減水劑，廢聚乙烯和聚苯乙烯混合，可以制作塑料枕木用于鐵路鋪設等。

廢橡膠

我國是橡膠利用大國，橡膠消耗量約占世界消耗總量的30%左右，連續多年穩居世界首位。在使用橡膠的同時，也產生了大量廢橡膠，而廢橡膠總量的70%來源于廢舊的汽車輪胎。2020年，我國廢舊輪胎產量為1390萬噸。大量的廢橡膠堆積在一起，不僅占用土地、污染環境、而且還有誘發火災的風險。

如同廢塑料一樣，橡膠的循環利用，也有翻新或加工后再利用、生產再生橡膠、作為燃料、分解后生產化工產品等一系列用法。工程上，主要利用了廢橡膠本身彈性好、性質穩定的特點，將廢橡膠簡單加工后，用于工程建設中。例如，使用廢輪胎加工的橡膠顆粒，彈性好，可以作為人工草坪的緩沖物，也可以用于路基填筑；將橡膠打碎研磨制成的膠粉，可以用于生產再生橡膠及防水卷材；在邊坡防護上，將廢輪胎用于坡面土體固定以及落石滾石的緩沖物，具有良好的效果。

天然纖維

秸稈、芭蕉、椰絲、竹子、棕櫚等植物纖維，在每年的農業生產中大量產出，其處置常常成為讓人們頭疼的問題。傳統農業常常使用的焚燒處理，會產生大量煙霧污染空氣；而若采用堆填處理，則不僅占有土地，也有發生火災的風險。實際上，天然植物纖維擁有巨大的利用價值，被廣泛的利用在各個領域。

利用天然植物纖維，可以生產一系列產品。如，秸稈等纖維經過微生物分解后，可以用于生產飼料；壓制炭化后，可以生產生物質炭作為燃料；而造紙、生產布料、制成板材等更不必說，相信大家在日常生活中早已有所體會。

工程上，用天然纖維代替人造纖維作為加筋材料，已經被廣泛的應用。在土壤中加入麥秸稈等纖維，可以大大提高土體的強度，且不會對土壤造成任何污染；在水泥和混凝土、石灰土中添加植物纖維，也具有同樣的效果。這些成果被廣泛的應用在道路、地基、橋隧等工程建設中。

固廢資源化意義

隨著世界經濟的高速發展、城市化進程不斷加快，固體廢棄物，特別是城市生活垃圾的產量在不斷增加，對環境造成的污染也日益嚴重。在可持續發展的新世紀，固體廢棄物熱解資源化處理技術的應用及產業化將具有廣闊的前景，其意義就在于在發展經濟的過程中，最大限度的減少資源與能源的消耗，使資源與能源得到充分、有效的利用，同時最大限度的減少廢物的產量，使廢物中有用資源得到最大限度的回收與綜合利用，從而取得最大的經濟效益。

固體廢物的資源化在保護環境的同時，還節約了資源。原始意義上的環境污染物可能通過資源化的方式得到了重復利用，這不僅減少了污染物向環境中的排放，保護了自然環境不被污染，而且資源化后的廢物得到利用就意味著減少了其它可能不可再生資源的使用，極大促進社會的可持續發展。