高長明：試論我國水泥工業(yè)的利廢發(fā)展方向

　　如今，水泥工業(yè)在發(fā)達國家已經(jīng)走上了循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展的道路。我國水泥工業(yè)在經(jīng)歷了近10年的現(xiàn)代化大發(fā)展與大力淘汰落后生產(chǎn)方式以后，也開始走上了這條正確的發(fā)展道路。水泥工業(yè)實現(xiàn)“四零一負”——對生態(tài)環(huán)境的零污染、對外界電能的零消耗、對廢物廢水的零排放、對天然化石燃料的零消耗，以及對全社會部分廢物的負增長（消納利用）——可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，已在國內(nèi)外大量成功實踐中逐步形成了中外業(yè)界人士的普遍共識。針對我國水泥工業(yè)消納利用廢棄物的現(xiàn)狀及其發(fā)展方向即所謂的“一負”潛力，本文在此作進一步的探討。

　　水泥工業(yè)的利廢功能

　　隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，全社會的三產(chǎn)（農(nóng)業(yè)、工業(yè)、服務(wù)業(yè)）所產(chǎn)生的廢棄物數(shù)量日益增加，如何綜合利用和高效消納這些廢棄物，減少或消除填埋，節(jié)省占地，保護環(huán)境，促進循環(huán)經(jīng)濟，已經(jīng)成為一項嚴峻而長期的挑戰(zhàn)和必須要妥善解決的問題。

　　鑒于水泥工業(yè)的固有特征，使其在利廢領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢。其利廢功能主要表現(xiàn)在3方面。首先是利用各種工業(yè)廢棄物作為混合材，摻入水泥熟料中一并粉磨成相應(yīng)品種的水泥。這種方式簡便易行，既可以利廢又能直接增產(chǎn)水泥，降低生產(chǎn)成本。其次是將有些廢物（赤泥、電石渣、有色冶煉渣、鑄造砂等）用作水泥原料，替代一部分或全部石灰石、砂頁巖、黏土等天然礦石。這種利廢方式往往會給原有的水泥生產(chǎn)工藝或水泥性能帶來某些難題，需要采用較高的技術(shù)和裝備，增加一定的投入才能實施。再次是利用各種含可燃物質(zhì)的廢物（工農(nóng)業(yè)廢料和城市垃圾等）作為水泥窯的燃料，替代一部分或全部的天然化石燃料。這種利廢方式不僅對水泥廠的技術(shù)裝備要求更高，而且更主要的是涉及全社會的政策導(dǎo)向、技術(shù)路線、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)保等諸多方面，沒有政府的引導(dǎo)與扶持，單靠水泥企業(yè)的努力是難以實現(xiàn)的。近10年來，德國和我國正反兩方面的實踐效果與經(jīng)驗教訓(xùn)足以說明這一點。

　　2010年我國水泥工業(yè)綜合利用社會廢棄物的基本數(shù)據(jù)及其與德國、日本和美國水泥工業(yè)的對比情況，如表1所列。應(yīng)該說明，表中所謂的噸水泥利廢量（kg/t），并不是一個科學(xué)、嚴謹、準(zhǔn)確的指標(biāo)，它只是整體綜合地表明，每生產(chǎn)1噸水泥總共利用消納了多少公斤的社會廢棄物。其中用作混合材（含替代石膏）、替代原料和替代燃料的數(shù)量分別有多少公斤。顯然這里并未考慮到混合材、替代原料，尤其是替代燃料等原始形態(tài)及品位差異的因素，只是一個單位水泥利廢量的重量概念。該值越大則利廢量越多，但并一定代表其利廢中的技術(shù)含量最高，難度最大，貢獻最大。

　　對水泥工業(yè)3種利廢方式的分析

　　1.用作混合材

　　這是一種最簡便最粗放的利廢方式，實際上就是把礦渣、粉煤灰、石灰石、火山灰、頁巖等當(dāng)作填充料摻于熟料中一并粉磨直接增加水泥產(chǎn)量的辦法，談不上什么技術(shù)難度和技術(shù)含量問題。對立窯熟料來說，礦渣或粉煤灰的摻入還有補救其固有缺陷的“救命稻草”之功效。上世紀50年代開始，在我國水泥工業(yè)立窯一統(tǒng)天下的發(fā)展中，“小水泥”不顧國家水泥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，故意超標(biāo)濫摻混合材的“積極性”一貫就十分高漲。加之后來國家原意為鼓勵水泥企業(yè)利廢，規(guī)定利廢率超過30%的才能獲得獎勵的政策，無形中就把我國水泥中的混合材摻入量提高到了30%左右。否則那些混合材摻不到30%的水泥企業(yè)就領(lǐng)不到利廢補貼。在行業(yè)生態(tài)扭曲，某些經(jīng)營者逐利的驅(qū)使下，市場監(jiān)管缺失，原本鼓勵利廢的政策卻部分地走向了自己的反面，變成了刺激某些人超標(biāo)濫摻混合材，制造假冒偽劣水泥的動因。筆者贊成多摻混合材，但是必須以誠信為本，必須遵守國家水泥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，加強市場監(jiān)管，確保水泥品質(zhì)。[Page]

　　2.用作替代原料

　　因為多數(shù)替代原料往往含水分高，易粘堵，難儲運，有的還含有若干影響正常生產(chǎn)或水泥性能的少量有害物質(zhì)（鉀、鈉、氯、硫、磷、鋅……）或影響環(huán)境安全的重金屬等，可能會提高技術(shù)裝備的投資和生產(chǎn)成本。全社會對此應(yīng)該進行技術(shù)、經(jīng)濟和環(huán)保等各方面的綜合考量；水泥企業(yè)也要作出相應(yīng)的協(xié)作，在政府激勵政策下履行一定的社會責(zé)任。

　　顯然，這種利廢方式是有其技術(shù)難點和技術(shù)含量的，而且在我國還有較大的改進完善發(fā)展空間。這里有必要重申筆者的一個觀點，那就是電石渣的問題。我國現(xiàn)在已經(jīng)成功地在新型干法水泥窯上采用電石渣100%的替代石灰石生產(chǎn)出熟料，這一成果值得稱贊。但是從全社會的節(jié)能減排環(huán)保來考察，我們并不希望再產(chǎn)生更多的電石渣。因為電石渣是由電石（CaC₂）加水（H₂O）生成有機化工所需的原料乙炔氣（C₂H₂）后所剩余的殘渣氫氧化鈣（Ca（OH）₂）。電石則需要用石灰石和焦炭在電爐中高溫煅燒而成，在該過程中要消耗大量的電能，排放大量的CO₂。這種電石法生產(chǎn)乙炔氣的工藝，在30多年前已經(jīng)開始被由石油裂解直接生成乙炔氣的方法所取代。這就是現(xiàn)如今發(fā)達國家之所以沒有電石渣的原因。筆者的體會是，電石法生產(chǎn)乙炔氣猶如立窯生產(chǎn)水泥，均屬應(yīng)抓緊淘汰之列。我們的目標(biāo)就是要把我國還存在的每年產(chǎn)出近2500萬噸電石渣及其存量全部消納干凈。今后我國電石渣的產(chǎn)出量應(yīng)該漸趨減少。

　　3.用作替代燃料

　　發(fā)達國家水泥工業(yè)采用可燃燒廢物作為替代燃料已有30年的歷史，在這期間全球有約300臺水泥窯燃燒了近3億噸廢物，進行過約7000套次排放廢氣的環(huán)境安全檢測和近8000套次水泥混凝土制品的重金屬浸析檢測。實踐表明，水泥窯協(xié)同燃燒廢棄物不會影響窯的正常生產(chǎn)和熟料品質(zhì)，對環(huán)境安全也是有充分保障的。

　　現(xiàn)今水泥窯兼燒廢棄物的技術(shù)與裝備已相當(dāng)成熟，發(fā)達國家的相關(guān)法規(guī)、規(guī)章、制度也較完善。我國為此轉(zhuǎn)輾了近10年，如今終于盼到了開始正式啟動之勢。然而政府的引導(dǎo)協(xié)調(diào)與扶持尚亟待給力，真正落實。顯然這種利廢方式是涉及全社會的一項系統(tǒng)工程，政府的作為既是不可缺失的，也是責(zé)無旁貸的；同時也是對政府預(yù)見力、判斷力、領(lǐng)導(dǎo)力、執(zhí)行力的現(xiàn)實考驗。我國水泥工業(yè)在采用替代燃料方面已經(jīng)延誤了好多年的時間，現(xiàn)在該到了總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)、正確決策的時候了。2011年4月國務(wù)院批轉(zhuǎn)了住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、環(huán)保部等16部門《關(guān)于進一步加強城市生活垃圾處理工作的意見》，對處置不力的省市要追究責(zé)任。看來水泥窯燒垃圾等廢棄物的潮流即將來到。

　　對我國水泥工業(yè)利廢水平的分析

　　1.處于粗放型的初級階段，過分偏重于多摻混合材

　　表面上看，我國水泥工業(yè)噸水泥利廢量達445kg/t，與德、日的相接近，比美國的高不少，似乎還挺不錯。實際上，這445kg/t之中有336kg/t來自混合材的大量摻用，替代燃料幾乎沒有，替代原料也很少。與德、日、美3國幾種利廢方式相對較均衡的數(shù)據(jù)相比較，可以看出我國的差距不小，尤其與德國的差距更甚。何況，混合材還有超標(biāo)濫摻之嫌，豈不令人堪憂。所幸隨著立窯水泥的大量淘汰出局和水泥質(zhì)量監(jiān)管的加強，這種混合材超標(biāo)濫摻的現(xiàn)象有望得到一定的管控。

　　2.開展混合材深加工，提高混合材品質(zhì)

　　面對我國水泥工業(yè)大量摻用混合材的事實，我們更應(yīng)加緊混合材深加工的研發(fā)工作，例如對礦渣和粉煤灰等的超細粉磨，將混合材由填充料轉(zhuǎn)變成提高或改進水泥某些品質(zhì)的“激發(fā)劑”，或改性成為可以基本替代熟料的新材料，這方面的工作我國有些單位已經(jīng)取得一定進展，還有許多研發(fā)要做。

　　3.成功地采用電石渣100%替代石灰石，為推廣各種高水分尾礦用作替代原料創(chuàng)造了良好的開端

　　雖然電石渣的產(chǎn)出量勢將縮減，但是該項研發(fā)的技術(shù)含量將為其他各種高水分、難儲運的冶煉尾礦用作替代原料提供了有益借鑒。我們應(yīng)該在開拓替代原料方面繼續(xù)研發(fā)，努力爭取在“十二五”之內(nèi)把噸水泥替代原料的利廢量由2010年的80kg/t提高到現(xiàn)今德日的水平即200kg/t左右。[Page]

　　4.我國替代燃料的水分高，熱值低，其消納廢物的環(huán)保意義或者更甚于節(jié)省熟料燒成用煤。

　　2010年美、德、日3國水泥工業(yè)采用替代燃料的大致情況，如表2所列。

　　可以看出，美國的替代燃料以廢輪胎為主，平均熱值高于標(biāo)煤，噸固廢相當(dāng)于1.1噸標(biāo)準(zhǔn)煤；德國則以家俱、廢油、垃圾等各占25%。噸固廢相當(dāng)于0.8噸標(biāo)準(zhǔn)煤；日本則以家具、塑料、廢油、溶劑為主，平均熱值較低，噸固廢相當(dāng)于0.35噸標(biāo)準(zhǔn)煤。而我國當(dāng)前急需消納的則是城市垃圾和下水污泥，其平均水分高達30%左右，平均熱值僅約10500KJ/kg?？鄢渲兴终舭l(fā)所須的熱耗，其可用作替代燃料的熱值僅剩5000~7000kJ/kg，噸固廢相當(dāng)于0.18~0.24噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

　　因而一臺5000t/d水泥窯，消納垃圾300t/d（水分30%，熱值10500kJ/kg），理論上其對煤的替代率可達11.5%，實際上其節(jié)煤為4%～5%（銅陵CKK數(shù)據(jù)）。這種情況下其消納垃圾的環(huán)保價值或大于節(jié)煤。所以更須要政府的扶持政策才能推進。看來銅陵市政府給予海螺每燒1噸垃圾190元補貼，相對于全國一般垃圾發(fā)電廠所得到的總補貼來說，是比較公平合理的，而且是有遠見的。我們呼吁國家主管部門，總結(jié)10多年來垃圾發(fā)電項目的經(jīng)驗教訓(xùn)，公平、公正地審視水泥窯協(xié)同消納垃圾的項目，并給以必要的扶持政策。2015年水泥工業(yè)采用替代燃料的替代率有望達30%左右，相當(dāng)于節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤4500萬噸，在替代燃料平均品位較低的條件下，噸水泥替代燃料量約100kg/t。

　　5.對我國水泥工業(yè)利廢激勵政策導(dǎo)向的淺見

　　我國水泥工業(yè)利廢激勵政策以30%利廢量為門檻的辦法已實施了多年，總體上看正面效果是肯定無疑的。這里筆者提出幾點不成熟的改進想法，僅供參考。

　　1）加大對采用替代燃料和替代原料的獎勵力度；

　　2）增設(shè)對采用深加工混合材的獎勵條款及驗證制度；

　　3）削減甚至取消對通用混合材的獎勵，加強對超標(biāo)濫摻的監(jiān)管與懲處；

　　4）根據(jù)其利廢量，更主要的是其在技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)保、社會責(zé)任等各方面貢獻的大小制定不同等級的獎勵辦法，逐步改變籠統(tǒng)地按30%利廢量來規(guī)定有或無獎勵的辦法，爭取修訂得更科學(xué)精確一些。

　　當(dāng)然修訂利廢獎勵辦法，其工作量肯定不小，需要落實到具體的部門和人員。另外我們是否可以考慮勤修訂的方法，不求面面俱到，一步到位，是否可以根據(jù)形勢要求和出現(xiàn)的新問題及時進行修訂。

　　應(yīng)該指出，我國水泥行業(yè)利廢量竟占全國利廢總量的55%，這種情況揭示了我國許多其他行業(yè)的利廢功能尚沒有發(fā)揮到其應(yīng)有的水平；相反地卻是各種廢棄物似乎都可以往水泥這個巨大的麻袋里裝，對照德國和日本，雖然其水泥工業(yè)也屬利廢大戶，但利廢量達全國總量的18%~20%，說明其他行業(yè)的利廢功能也有較均衡的發(fā)揮。我國水泥工業(yè)如此熱衷于“利廢”所造成的“一枝獨秀”局面，值得全社會各行各業(yè)，特別是水泥工業(yè)本身認真反省。2005年筆者曾提出過要注意扭轉(zhuǎn)這種傾向，考慮到熟料質(zhì)量提高的因素后，至今仍未見好轉(zhuǎn)趨向。懇請有關(guān)主管部門關(guān)注并采取切實措施，科學(xué)引導(dǎo)，具體指導(dǎo)落實，必須要花大力氣剎住超標(biāo)濫摻之歪風(fēng)，把這個問題牢牢地置于市場和政府的共同掌控之中，不能放任。