中國粉體網訊  工業固廢資源化利用產業是綠色環保產業的重要子領域，可以節約大量的資源和能源，具有循環利用、節能減碳的優勢，對于推動形成綠色低碳生產方式、實現“雙碳”戰略目標、促進美麗中國建設具有重要意義。在“2024（第二屆）全國集成電路及光伏用高純石英材料產業發展大會”召開期間，中國粉體網專訪了固體廢物處理與資源化教育部重點實驗室常務副主任、西南科技大學孫紅娟教授，請她與我們分享在工業固廢資源化與高值化利用方面的研究心得。

據中國粉體網了解，孫紅娟教授在高純石英原料判別與提純、蒙脫石、蛭石和石墨等層狀礦物材料、典型工業固廢（石棉尾礦、粉煤灰、高爐渣、磷石膏等）資源化評價與開發利用關鍵技術研究等多項研究成果經鑒定達國內領先和國際先進水平，具有重要的理論意義和社會效益。

中國粉體網：如何判斷一種工業固廢是否值得開發利用？

孫教授：在評估工業固體廢棄物的開發利用價值時，需要綜合考慮其資源化利用潛力、環境影響、經濟效益等方面。

工業固廢的資源化利用是消除工業固廢不良影響的根本措施。工業固廢能否被資源化和高值化利用不僅取決于工業固廢本身的屬性，更取決于對工業固廢的認識和資源化的技術。資源化是將工業固廢由廢棄物變化資源的過程，目的是利用或高值化利用，是指通過特定的技術和工藝處理，將工業固廢轉化為具有經濟價值的原材料或產品生產過程，從而實現減排污染物、資源循環利用和經濟效益最大化的多重目標。例如，石棉尾礦、粉煤灰、高爐渣等工業固廢，經過適當的加工技術處理后，即可轉化為高附加值原材料，從而體現出工業固廢的資源化利用潛力。這種潛力的評估需要綜合考慮固廢的物理化學特性、開發技術水平以及潛在應用領域等因素。

環境影響評估是工業固廢資源化利用過程中不可忽視的關鍵環節。根據《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》的規定，工業固廢的綜合利用必須遵守相關生態環境法律法規，并符合固體廢物污染環境防治技術標準。同時，固體廢物綜合利用產物的使用應當符合國家規定的用途和標準，以防止對環境造成二次污染。評估過程中應充分考慮資源化利用全生命周期的環境影響，包括但不限于能源消耗、碳排放、有害物質釋放等方面。

經濟可行性是判斷工業固廢資源化利用價值的重要指標，最好能實現固廢資源的高附加值利用。這涉及多個方面的成本效益評估，包括技術研發投入、處理成本、最終產品的市場價值等。通過全面評估這些經濟因素，可以更準確地判斷工業固廢的開發利用是否具有經濟可行性，從而為實際的資源化利用實踐提供科學依據。

中國粉體網：目前有哪些種類工業固廢值得開發利用？

孫教授：單純從工業固廢的“資源”屬性出發，目前絕大多數的尾礦、工業生產的副產物都具有開發利用的潛力。

值得開發的工業固廢有:

（1）礦山剝離廢石和選礦尾礦，其成分、性質因礦種而異，這種多樣性為其高附加值應用提供了可能。通過適當的技術處理，這些固廢通過物理加工可制備砂石材料，通過化學處理可以提取有價組分制備高端粉體材料，通過熱加工可制備陶瓷、鑄石、礦棉纖維等高價值產品。更重要的是，礦山廢石和尾礦的資源化利用還能助力礦山治理和礦區生態環境恢復，減輕長期采礦活動帶來的生態壓力。

（2）冶煉廢渣，如高爐渣和鋼渣。冶煉廢渣化學組分和礦物組成比較復雜，除與被冶煉的精礦有關外，在冶煉過程中還加入了球團粘結劑、助熔劑和除渣劑等，通常對于某冶煉廠某一種工藝排除的廢渣其成分是比較穩定的，相當于規模化穩定化的產出，因而具有顯著的利用價值。這些廢渣中不僅含有大量可供利用的金屬和非金屬礦物組分，而且通過熱處理過程使廢渣含有較高的內能，具有較高的活性，可通過適當處理用作水泥輔料、堿激發膠凝材料、道路工程材料與建筑材料等，也可用做土壤改良劑或微肥等。其應用不僅能創造經濟效益，還能有效減少天然資源開采，減少固廢堆存量。

（3）煤矸石與粉煤灰。煤矸石是煤層中矸石，因熱值低被廢棄，因煤的成因不同，可主要含高嶺石、石英或蒙脫石、石英等，我國北方產出的煤矸石主要含高嶺石，經煅燒處理后可得到白度較高的煅燒高嶺土，用作涂料、油漆、造紙及橡膠和塑料聚合物填料等；粉煤灰是煤中存在的或添加的在燃燒過程中殘留的不能燃燒和未燃燼的物質，因其大量可得性和獨特的物理化學性質而具有利用價值，如粉煤灰憑借其火山灰活性可用作高品質水泥和混凝土添加劑，也可提取其中的氧化鐵、三氧化二鋁和二氧化硅組分等。

（4）化工廢渣，如磷石膏和鈦石膏等。雖然因其復雜的化學組成和潛在的環境風險而被視為棘手問題，但恰恰是這些特性使其成為資源化利用的重要對象。如利用磷石膏和鈦石膏制備石膏晶須材料和碳酸鈣粉體材料等。通過不斷創新的處理技術，化工廢渣可在建材生產、土壤改良、甚至稀土元素提取等多個領域發揮作用。化工廢渣的資源化利用不僅能解決其處置難題，還能創造新的經濟價值，同時減少原生資源的開采，體現了化工行業向綠色循環方向轉型的努力。

此外，電子廢物、廢橡膠等，也是值得開發利用的工業固廢。這些工業固廢的資源化利用是一個多贏的策略，它不僅能解決固廢處置問題，還能創造經濟價值，節約自然資源，減少環境污染。

中國粉體網：工業固廢開發利用過程中有哪些關鍵的點需要注意？

孫教授：表面上看制約工業固廢開發的關鍵因素是經濟成本，因為工業固廢資源化生產的產品都是市場上已經存在的、技術很成熟的穩定產品，它們兩者開展競爭，當然以固廢為原料就沒有優勢，但其實透過現象看本質，最根本的還是技術問題。

對于工業固廢的資源化利用，我們不能僅僅依托其“資源”屬性，更應該著眼于其整個產業全流程，其是如何產生的？最初的原料是什么？采用的何種工藝產生的？主要有用的化學成分或性質有哪些？采用何種關鍵技術才能實現固廢的高值化利用？我們在制定工業固廢資源化利用技術路線時必須全盤考慮，盡可能讓工業固廢的資源化利用融入整個產業，并做到整體利用。

舉個簡單的例子：電石渣是電石生產乙炔氣時產生的一種以氫氧化鈣為主要成分的固體廢棄物，由于其鈣含量較高，目前大部分企業都是用于燒水泥，附加值極低。如果我們著眼于電石渣的形成過程，以及它整個的產業鏈就會發現：乙炔氣是生產聚氯乙烯的主要原料，而聚氯乙烯就是PVC，我們日常生活中用的大量塑料制品的原料；PVC的制品需要填充大量的碳酸鈣粉體用于增強、降低成本。基于此我們就給出了電石渣生產高純異型碳酸鈣用于PVC填料的資源化方案；這樣既實現了電石渣的資源化利用，又避免了后端PVC制品生產時對碳酸鈣粉體的外購，一舉多得。

中國粉體網：工業固廢開發之后面向的應用市場主要有哪些？

孫教授：工業固廢開發后的應用市場可以分為以下幾個主要方向:

（1）建筑材料市場是工業固廢利用的最大市場。許多工業固廢，如冶煉廢渣、粉煤灰、煤矸石等，可以用來生產水泥、混凝土和磚瓦等。這不僅降低了建筑成本，還解決了大量工業固廢堆存問題。

（2）道路建設也是一個重要的應用領域。如鋼渣和礦渣等固廢可以作為優質的路基材料或瀝青混凝土骨料，不僅能提高道路的耐久性和穩定性，還能顯著減少道路建設對自然資源的開采需求。

（3）化工領域是工業固廢高值化利用的一個重要方面。工業固廢中的有價組分或有價礦物可以回收利用，生產工業原料。例如，冶煉廢渣中的有價金屬可以被回收并重新投入工業生產。石棉尾礦中的硅、鎂組分也可以被提取制備成白炭黑、堿式碳酸鎂等粉體材料。

（4）農業領域也逐漸成為工業固廢應用的新興市場。部分經過處理的工業固廢可以轉化為肥料或土壤改良劑，既能提高土壤質量，又能減少化肥使用，促進農業可持續發展。

（5）能源產業對工業固廢的需求也在不斷增加。比如，從含稀土元素的工業固廢中提取稀土元素，可用于生產高性能電池等新能源設備，為綠色能源發展提供原料支持。

（6）環保產業本身也是工業固廢應用的重要市場。利用工業固廢進行鹽堿地生態修復可促進環境修復和生態平衡，制備吸附劑等環保產品，在治理環境污染方面發揮著重要作用，形成了“以廢治廢”的良性循環。

此外，工業固廢開發后還可以應用在冶金、陶瓷等工業領域。隨著技術進步和環保意識的提高，相信未來會有更多創新的應用方向被開發出來。

中國粉體網：在工業固廢領域，您的研究方向和特長是什么？

孫教授：我和我的團隊在工業固廢方面的研究方向有：典型工業固廢（石棉尾礦、粉煤灰、高爐渣、工業副產石膏等）資源化評價與開發利用關鍵技術研究。

主要包括三個方面：

一是提取有價組分制備高附加值微納粉體材料，如石棉尾礦制備含硅鎂系列化合物粉體材料，如高純氧化鎂、堿式碳酸鎂、氫氧化鎂、超細白炭黑等；粉煤灰制備4A沸石、三氧化二鋁粉體、白炭黑等；

二是制備系列建筑材料，如石棉尾礦、提鈦渣制備微晶陶瓷、泡沫陶瓷、道路工程材料、建筑砌塊、墻體材料等；

三是在固廢資源化和高值化利用的同時充分考慮節能降碳或固碳材料，如工業副產石膏制備微納石膏或硬石膏晶須、碳酸鈣晶須或納米粉體等，以及我們最近鑒定的“攀鋼含鈦渣的非金屬礦資源屬性與開發利用基礎研究”項目，專家給出的鑒定意見中研究成果達到國際先進水平，其中一項成果是將提鈦渣處理后用作膠凝材料，與生產水泥相比，可大大減少二氧化碳的排放。

中國粉體網：您怎么看工業固廢資源化利用的行業現狀和發展趨勢？

孫教授：不管是什么行業產生的工業固廢，其資源化利用是大勢所趨。一方面，這些工業固廢都是來自于天然礦產或天然礦產經過加工后產生的，而這些天然的礦產資源都是不可再生的，用一點就少一點，社會的持續發展需要尋找替代資源，而各種類型的工業固廢是一個巨大的“礦產資源”寶庫；另一方面，工業固廢的存在也確實一定程度上威脅著人類的生存環境，所以十八大以來，國家出臺了很多支持工業固廢資源化利用的政策、法規。

當然隨著技術的不斷發展，我們對工業固廢的處理就不是等其已經產生了，已經對環境產生污染了，之后再對其進行資源化；而是“追根溯源”，從源頭出發，著眼整個工藝全流程，讓其每一步轉化為市場需要的“副產品”，而不是污染環境、給企業帶來負擔的“副產物”。最終，真正實現我們工業生產的“無廢排放”。

（中國粉體網編輯整理/平安）

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