楊燎原

(廣東南方堿業(yè)股份有限公司 安全環(huán)保部,廣東 廣州 510760)

淺析氨堿法環(huán)保工作面臨的形勢與對策

楊燎原

(廣東南方堿業(yè)股份有限公司 安全環(huán)保部,廣東 廣州 510760)

介紹氨堿法純堿工藝的概況及產污情況;分析了該工藝的環(huán)?，F狀及節(jié)能降耗、與國際先進環(huán)保水平的差距、行業(yè)內市場競爭等3方面面臨的挑戰(zhàn);提出氨堿法環(huán)保工作的對策與建議,淺析了蒸餾廢液、白泥、返砂碎石的處理方法。

氨堿法制堿;環(huán)保工作;清潔生產;循環(huán)經濟;可持續(xù)發(fā)展

1 氨堿法工藝概況及產污情況

1.1 氨堿法概況[1]

氨堿法制堿工藝是以氯化鈉和石灰石為原料,在氨的參與下,通過一系列反應而制得成品純堿。其反應流程如圖1。

氨堿法工藝主要化學反應如下:

1.2 氨堿法工藝產污情況

由前述的流程圖及查閱相關資料可知,國內氨堿法特征污染物排放情況如下:

1)蒸餾廢液,主要含有大量的 CaCl2、NaCl及少量的氨氮,與海水的物化性質相近,產生量約為13m3/t純堿;

2)白泥(堿渣),主要含有CaCO3、CaO、MgO和水,產生量約為350kg/t純堿;

3)返砂碎石,主要成分為 CaCO3、Ca(OH)2、CaO等,產生量約為165kg/t純堿。

2 氨堿法的環(huán)?，F狀及面臨的挑戰(zhàn)

2.1 國家在清潔生產及節(jié)能降耗方面的關注度空前提高

2005年10月召開的黨的十六屆五中全會首次提出,要把節(jié)約資源作為基本國策,發(fā)展循環(huán)經濟,保護生態(tài)環(huán)境,加快建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。在2007年10月召開的中國共產黨第十七次全國代表大會上,胡錦濤總書記在報告中明確提出,建設生態(tài)文明,基本形成節(jié)約能源和保護生態(tài)環(huán)境的產業(yè)結構、增長方式、消費模式。今年3月召開的第十一屆全國人民代表大會第三次會議,溫家寶總理在作政府工作報告時再次強調,要加快轉變經濟發(fā)展方式,調整優(yōu)化經濟結構,努力建設以低碳排放為特征的產業(yè)體系和消費模式。由此可見,自2005年以來我國的經濟發(fā)展思路已經實現了質的飛躍,徹底摒棄了傳統(tǒng)的粗放型發(fā)展模式,轉為綠色集約型戰(zhàn)略。

圖1 氨堿法工藝流程

隨著《清潔生產促進法》、《節(jié)約能源法》和《循環(huán)經濟促進法》等環(huán)保法律法規(guī)的相繼出臺、施行,特別是去年的哥本哈根氣候峰會之后,國家在節(jié)能降耗、清潔生產等方面的關注度空前提高了,因此屬于“兩高一資”型范疇的氨堿行業(yè)必須改變傳統(tǒng)的發(fā)展模式,大力踐行“低碳、循環(huán)經濟”的綠色發(fā)展理念,方能真正實現無障礙發(fā)展。

2.2 與國際先進水平相比,環(huán)保工作尚有不小的進步空間

2009年,全國純堿生產能力2100萬t,產量1872萬t,其中氨堿法純堿產量超過了1000萬t,均居世界第一位。通過分析上述一連串耀眼的數字之后,我國純堿工業(yè)生產現狀的特點如下:

1)產能和產量均位居世界第一;

2)行業(yè)內共有生產企業(yè)超過50家,數量也位居全球首位,但規(guī)模普遍遠低于世界平均水平,目前全球純堿企業(yè)生產能力平均規(guī)模為41萬t/a,相比而言,我國純堿生產企業(yè)規(guī)模普遍偏小,以生產能力氨堿30萬t/a為標準,我國未達到此規(guī)模的純堿企業(yè)有15家左右,占總生產能力的30%;

3)各制堿企業(yè)技術裝備水平參差不齊,因此本行業(yè)的整體規(guī)模效應不甚理想。

查閱《純堿行業(yè)清潔生產評價指標體系(試行)》及相關資料可知,我國氨堿法生產在清潔生產、節(jié)能減排方面與國際先進水平相比還存在不小的差距,詳見表1。

表1 國內外氨堿法清潔生產評價指標

差距越大,亦意味著本行業(yè)進步的可能性越大,我們有理由相信氨堿業(yè)只要在環(huán)保工作方面投入足夠的人力、物力,可挖掘的潛能還是相當可觀的。

2.3 行業(yè)內市場競爭異常激烈,環(huán)保工作或許成為贏得勝利的關鍵因素

自2000年以來,我國純堿工業(yè)保持著高速增長,年均增長率維持在11%以上。特別是2007年以后,純堿市場延續(xù)著之前的上升趨勢,價格一路攀升,出現持續(xù)火爆的行情,不斷刺激著各路資金進入純堿行業(yè)。不僅原有企業(yè)進行擴能改造,新企業(yè)亦雨后春筍般地涌現,而且規(guī)模一個比一個大。

2008年底,全球金融危機爆發(fā),不但純堿下游行業(yè)需求增速明顯放緩,而且以往靠出口調節(jié)國內純堿市場供求平衡的方法亦屢屢受挫——首先,美國最大的純堿出口經銷商安塞克公司為維持國際份額,采取降價措施增加對亞洲地區(qū)的出口量,由于美國純堿主要是以天然堿為主,無論從質量或是生產成本競爭上,我國純堿企業(yè)都處于下風,出口難度陡然增大。其次,我國純堿遭遇到了印度市場的“特?！闭{查。2009年11月5日,印度海關決定對原產于中國的純堿征收20%的保障稅,以從價稅方式征收,征稅期自2009年4月20日至2010年4月19日。這一特保措施使得中國純堿基本被印度市場拒之門外,而印度一直是是國際市場上純堿進口的主要消費國。

在接連遭遇多重打擊之后,我國純堿市場不可避免地出現了產能過?，F象,因此行業(yè)內的競爭異常激烈,為此發(fā)改委、工信部等部委連續(xù)發(fā)布了《關于加強純堿工業(yè)建設管理促進行業(yè)健康發(fā)展的通知》、《純堿行業(yè)清潔生產評價指標體系(試行)》、《純堿行業(yè)準入條件》等指導性文件,毫不夸張地說環(huán)保指標已成為了政府調控氨堿法行業(yè)發(fā)展的最大利器。站在企業(yè)自身的角度考慮,利潤的構成可概括為“開源節(jié)流”兩個方面,其一開拓市場、提高產品的附加值、從而贏得客戶的信賴,其次則是千方百計優(yōu)化各項消耗指標、竭盡所能地降低產品的制造成本,節(jié)能降耗工作明顯屬于后者。以前述的綜合能耗指標為例,若能與國際先進水平比肩,在現有基礎上每噸產品降低50kg標煤的消耗量,1kg標煤在市場上的采購價約為1元,一家30萬t/a產能的純堿廠由于節(jié)省下來的燃煤而產生的純利潤即高達1500萬元/a。由此可見,環(huán)保工作或許將成為左右市場競爭的“勝負手”。

3 氨堿法環(huán)保工作的對策與建議

我國分別于2000年7月頒布了《中華人民共和國清潔生產法》和2002年6月公布了《中華人民共和國清潔生產促進法》,明確鼓勵、支持我國的各類企業(yè)開展清潔生產,通過源頭控制、減少污染物的產生量;充分回收和合理利用工業(yè)廢渣、廢液(水)、廢氣等,減少污染物的排放量。堅持與結構調整相結合、與企業(yè)技術進步相結合,實現經濟效益、環(huán)境效益和社會效益的統(tǒng)一。所謂清潔生產是指運用一系列的方法和措施,既可滿足人們的需要,又可合理使用自然資源和能源并使環(huán)境得到保護,其實質是一種物料和能耗最少的人類生產活動的規(guī)劃和管理,將廢物減量化、資源化和無害化,或消滅于生產過程之中。對生產過程而言,清潔生產包括節(jié)約原材料和能源,淘汰有毒原材料并在全部排放物和廢物離開生產過程以前減少它們的數量和毒性。對產品而言,清潔生產策略旨在減少產品在整個生產周期過程(包括從原料提煉到產品的最終處置)中對人類和環(huán)境的影響。清潔生產不包括末端治理技術,如空氣污染控制、廢水處理、固體廢棄物焚燒或填埋,清潔生產通過應用專門技術,改進工藝技術和改變管理態(tài)度來實現。

為了適應國家在節(jié)能減排、循環(huán)經濟方面日趨嚴格的要求,氨堿行業(yè)必須改變傳統(tǒng)的污染末端治理觀念,用綜合預防的環(huán)境策略來指導開展環(huán)保工作,最終實現清潔生產的終極目標,下面結合行業(yè)的特點,按照“以廢治廢、雙向治理、變廢為寶”的治理方針,談談特征污染物的治理策略。

3.1 蒸餾廢液的處理

其主要成份為氯化鈣、氯化鎂及少量的氨氮,物化性質與海水相近。首先可采取廢水收集再利用措施、一水多用、重復利用,盡量減少廢水的外排量,其次可選用如下的綜合利用方案,變廢為寶。

1)廢液用于制二水氯化鈣,通過增加相關的篩選、提煉裝置,回收廢液中的CaCl2,一方面降低了廢液的含固量,另一方面為其重復利用、減少排放提供了平臺。

2)廢液用于鹽鹵脫硝,由于鹽鹵中含有的主要雜質為 Na2SO4,根據方程式 Na2SO4+CaCl2→2NaCl+CaSO4可知,完全可以用廢液來進行鹽鹵的預處理及提純,不但可以大幅度地降低其雜質含量,同時可以得到工業(yè)鹽及石膏,最為關鍵的是進一步提高了原料食鹽的利用率,理論上可達到95%以上,從而有望解決氨堿法工藝的一大瓶頸問題。

3)廢液用于制作水泥砂漿的稠化水泥,由于廢液中含有大量的活性Ca2+,濃縮后理論上可用于生產特種砂漿水泥。

3.2 白泥的處理

經查閱白泥分析報告后得知,其主要成分為氧化鈣(其中有相當數量是以碳酸鈣的形式存在)、氧化鎂和水,根據國家環(huán)?？偩帧蛾P于純堿生產企業(yè)廢渣液堆放場適用標準問題的復函》(環(huán)函[2006]369號)的文件精神,白泥屬于一般的工業(yè)固體廢物,完全可進行填埋、堆存處置及綜合利用。

1)白泥用于生產土壤調理劑,由于其含有大量活性極好的Ca2+、Mg2+、K+,因此完全可用于生產鈣鎂鉀復混肥,事實上此法乃目前唯一實現了產業(yè)化的白泥綜合利用途徑[2]。

2)白泥用于鍋爐煙氣脫硫,由于其含有比表面積相當理想的大量堿性物質,就化學反應原理而言完全可用于煙氣脫硫,因此國家發(fā)改委在《純堿行業(yè)清潔生產技術總體目標指導意見》里明確提出——到2012年,力爭50%氨堿企業(yè)采用“氨堿廠白泥用于鍋爐煙氣濕法脫硫生產石膏技術”,并實現與行業(yè)外企業(yè)合作[3]。

3)白泥用于制特種水泥、石膏球、人工魚礁等,由于其特有的物化性質,國內外專家就上述3方面的綜合利用亦進行了有益的探索。

3.3 返砂碎石的處理

因煅燒石灰石及生產石灰乳過程中產生的返砂和碎石,其主要成份為CaCO3、Ca(OH)2、CaO等,其與石灰石的物化性質相近,可進行綜合利用的途徑如下:

1)替代部分石灰石用于新型干法回轉窯水泥生產,只要妥善解決了其含有的過燒CaO、MgO、Cl-等對水泥熟料煅燒和性能方面的影響,得出最佳的配料條件后即可進入工業(yè)化生產,若能取得突破則此法乃目前最便捷的利用途徑。

2)用于混凝土和干粉砂漿摻合料,實現此種綜合利用需要增加設備投入及加工成本,以對返砂碎石進行粉磨預處理,使其滿足后續(xù)的使用需求。

3)用作脫硫劑,目前燃煤發(fā)電廠所使用的石灰石、石灰脫硫劑中CaO含量大于45%,比表面積達500m2/kg,因此返砂碎石經粉磨預處理后可望實現此利用途徑。

若上述3大類的特征污染物能按照相應的綜合利用方案進行分項治理、全面突破,則掣肘氨堿行業(yè)的環(huán)保軟肋將可望解決,行業(yè)將力爭實現無障礙發(fā)展,朝綠色無機化工的終極目標前進。

4 結 語

純堿乃許多產品的基本原料之一,廣泛使用于國民經濟的諸多領域,為我國經濟的騰飛發(fā)揮了不可替代的作用;在短期內找不到純堿替代品的客觀前提下,行業(yè)的健康有序發(fā)展亦顯得順理成章、意義非凡。隨著競爭日益激烈的全球化時代的到來,行業(yè)內必然會重新進行洗牌,產能偏小的企業(yè)不可避免地會被整合兼并,最后剩下5～10家綜合實力較強的制堿企業(yè),尤其是采用氨堿法工藝的企業(yè)只有以清潔生產、節(jié)能降耗、循環(huán)經濟的理念來指導開展環(huán)保工作,或許才能成為在市場中最終活下來的強者,真正實現綠色發(fā)展。

[1] 中國純堿工業(yè)協(xié)會.純堿工學[M].北京:化學工業(yè)出版社,1990

[2] 柯玉詩,黃志紅.堿渣及鈣鎂多元復混肥農用研究[J].純堿工業(yè),2001(4):3～7

[3] 王文宗,王君璋,朱群益.海水白泥乳煙氣脫硫試驗研究[J].節(jié)能技術,2004(1)

TQ114.1;X5

C

1005-8370(2011)05-08-04

2011-06-17

楊燎原(1982-),環(huán)境工程碩士,環(huán)境管理工程師;現任廣東南方堿業(yè)股份有限公司環(huán)保顧問。