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        五蓮縣石材廢料的資源化利用

        2013-11-24 07:45:52李華董仲珍黃西宏郭和民
        再生資源與循環(huán)經濟 2013年11期
        關鍵詞:五蓮五蓮縣石粉

        李華,董仲珍,黃西宏,郭和民

        (日照市環(huán)境保護局,山東日照276826)

        我國的石材資源分布較廣,品種較多(主要以大理石與花崗石為主)?;◢徥Y源大部分集中分布在沿海各省。山東、浙江、福建、廣東四省及廣西自治區(qū)的生產量幾乎占到全國花崗石產量的70%。

        山東省日照市五蓮縣是江北最大的石材產業(yè)基地。五蓮縣石材資源豐富,石材資源以花崗巖為主,地質儲量達到50億m3,是建筑裝飾用的上乘材料。豐富的石材資源和廣闊的市場前景,帶動石材加工業(yè)不斷發(fā)展壯大。石材加工業(yè)已經成為五蓮縣重要的經濟支柱產業(yè)。目前,五蓮縣石材項目約900余家,大多以小作坊為主。

        石材工業(yè)是資源加工型產業(yè),生產過程仍普遍采用傳統的生產方式,加工技術、設備落后,不但影響了石材生產效率,造成石材荒料成材率低、產品質量參差不齊,而且在鋸切和研磨的過程中產生大量邊角料、鋸屑和磨屑等廢料,直接導致了石材資源的嚴重浪費[1]。生產加工過程產生大量廢棄物,對當地的生態(tài)環(huán)境產生嚴重破壞[2-4],尤其是石材廢水的偷排、漏排引起嚴重的地表水質污染,使原本清潔的河流變成“牛奶河”[5]。如何處理和合理利用石材廢料,變廢為寶,已經成為石材加工企業(yè)以及當地政府十分關注的問題。

        為此,五蓮縣委、縣政府對石材加工業(yè)進行綜合整治,最大限度地降低石材工業(yè)對周圍環(huán)境的影響。根據《中共五蓮縣委五蓮縣人民政府關于加快五蓮石材工業(yè)園建設的意見》(蓮發(fā)[2012]7號),石材業(yè)發(fā)展思路為:石材加工企業(yè)全部退路入園發(fā)展,實現石材加工企業(yè)規(guī)模發(fā)展、提檔升級和清潔生產,打造可持續(xù)發(fā)展的石材加工基地,爭創(chuàng)省級乃至國家級循環(huán)經濟示范園區(qū)。

        1 石材主要廢料的資源化利用

        石材加工廢料一般包括石材邊角料、石渣、廢粉及鋸泥等。

        1.1 國外對石材加工廢料的資源化利用

        (1)利用花崗巖碎石制取涂料[6]。首先按照不同粒徑要求粉碎,再經篩選成碎石顆粒,經防止風化處理后,加入特殊配方的亞克力樹脂調制而成。這種花崗巖碎石涂料具有天然石材的質感,且不褪色,涂刷性好,能有效防水、抗酸堿、附著力強、色彩多樣,不僅能改善涂料性能,涂刷效果逼真,還能使石粉得到增值,但是同樣對石粉的純度要求較高。

        (2)生產燒結磚[7]。意大利的UNIECO磚瓦設備公司采用不同百分比的廢漿(最高添加40%的廢漿)與黏土混合得到合格產品;P·Torres,H·R·Femandes等在原有瓷磚生產工藝下,成功利用廢花崗巖泥漿代替長石生產瓷磚。

        1.2 國內對石材加工廢料的資源化利用

        我國對石材加工廢粉的研究起步較晚,應用技術不成熟,導致我國目前大部分廢粉堆積成山,無法得到充分的利用。

        目前國內廢棄石料綜合利用的主要途徑如下。

        (1)石材邊角料可以用來生產小塊料及馬賽克等。由于這些廢石塊雖未成荒料,但仍有一定塊度,可以進一步加工,生成小石塊料或者馬賽克等。

        (2)利用廢石料、廢石粉生產人造石材。人造石材包括各種人造石的板材、異型材、人造雕、仿石用具及工藝品等。利用石材廢料生產人造石,廢料利用率較高且成本較低。儲凌等[8]以廢石粉、不飽和聚酯樹脂作為主要原料,采用常溫成型工藝制備了人造大理石,但是其增加的成本遠大于摻入廢料降低的成本,很難進行推廣生產。

        (3)廢料用于混凝土及專用砂漿制備。廢石粉由于其粒度很小,具有良好的微粒填充作用和微集料效益。胡紅梅、程瑤等[9]研究利用廢石粉生產綠色高性能混凝土,其研究表明,在合理的摻量范圍內(≤15%),可以利用廢石粉替代水泥作為混凝土摻合料,不僅能滿足高性能要求,同時可以節(jié)約水泥,充分利用礦產資源,減少環(huán)境污染,具有環(huán)境保護與混凝土綠色化的雙重效益[10]。林生鳳[11]通過對石材廢料制備蒸壓加氣混凝土專用砌筑砂漿的研究表明,廢石粉可作為粉煤灰的替代物,用于制備蒸壓加氣混凝土專用砌筑砂漿,石粉取代率25%~50%,砂漿的各項性能均符合行業(yè)標準JL890-2001的要求;但廢石粉不適宜取代水泥用于配制專用砂漿。

        (4)廢料用于制造玻璃。在廢石粉中添加一些氧化物(二氧化硅),再與沙子、碳酸鈣等混合,按照一定的比例混合制造玻璃,其抗水性、透光性等性能都已通過技術鑒定。廢石粉的加入可以減少沙子的使用量。俞祚華等[12]研究采用花崗巖廢料制備微晶玻璃,并取得一定成功。

        (5)廢料的其他利用。廢石料、廢石粉用于生活用煤中,不但能夠減少用煤量,還可以起到助燃和脫硫的作用,降低SO2有害氣體逸出量,改善室內外的空氣質量;在電焊條的制造中加入適量的石粉,可起造渣作用,防止焊接熔池及空氣進入到電弧中。

        2 五蓮石材工業(yè)園廢料的資源化利用

        2.1 石材加工主要生產工藝及產污環(huán)節(jié)

        五蓮石材工業(yè)園石材加工主要生產工藝為鋸切、打磨,具體加工工藝流程如圖1所示。

        石材原料為花崗巖石,來自五蓮縣,來料進廠首先用鋸機切割,再用切機切片,然后用磨機將石片表面打磨后即成成品。

        石材加工過程產生的主要污染物估算依據及產污量:

        (1)根據《石板材行業(yè)環(huán)境問題及其對策》、《石材加工冷卻水的循環(huán)使用》:石板材邊角料和石渣分別占板材原料的27%和6%,鋸泥中石粉量一般為石材原料的7%,冷卻劑使用量為0.7~1 kg/m2毛板,鋸泥量約等于石粉量和冷卻劑量。

        (2)根據《石板材加工廢水處理實用技術》:一般鋸機(10片,3臺鋸機配1臺切機)廢水產生量約14 m3/(臺·h)、磨機廢水產生量約0.7 m3/(臺·h),廢水循環(huán)利用時,補充水量為循環(huán)水量的1%。

        (3)根據《石材加工行業(yè)防塵措施的效果和評價》:濕式鋸切作業(yè)場所粉塵產生濃度均值1.5 mg/m3、濕式磨光作業(yè)場所粉塵產生濃度均值1.2 mg/m3,鋸、切、磨均為濕法。

        由上可知,石材加工過程產生大量的石材廢料,如何資源化處理這些固體廢料,成為石材工業(yè)園面臨的最大問題與考驗。

        2.2 石材加工廢料的資源利用

        五蓮石材工業(yè)園采用濕法加工工藝(鋸切、打磨均采用濕法加工),產生主要污染物為鋸泥(濕式粉塵)。針對鋸泥產生量大、水分大等特性,計劃采用翟玉波[13]等人蒸壓鋸泥混凝土砌塊及其加工專利技術處理石材鋸泥,加工其為生產工程砌塊。此項專利充分利用了石材加工行業(yè)所生成的大量廢棄物——鋸泥,進而制成建筑行業(yè)所用的優(yōu)質材料,不僅具有可觀的經濟效益,而且在很大程度上減少了石材加工行業(yè)對環(huán)境的污染排放,同時具有良好的社會效益。

        玉蓮石材工業(yè)園鋸泥資源利用工藝流程圖見圖2所示。

        3 結束語

        隨著科技的進步,石材工業(yè)產品的廢料已實現由廢變寶,在很多行業(yè)中作為原料進行再使用,一定程度上解決了資源匱乏問題。五蓮石材工業(yè)園將石材廢料作為原料進行混凝土砌塊生產,提高有限資源的利用率,提高石材加工附加值,有效實現了資源的循環(huán)利用和社會的可持續(xù)發(fā)展。

        [1]練國峰,張華,金江.石材資源高效利用與節(jié)能減排[J].江蘇建材,2012(1):42-44.

        [2]吳春山.石板材行業(yè)環(huán)境問題及其對策——以敖江流域為例[J].海峽科學,2008(6):58-72.

        [3]陳國本,陳欣.國外對大理石、花崗石加工廢漿的開發(fā)利用[J].石材,2012(12):12-14.

        [4]許江林.利用新技術實現固體廢棄物石粉的綜合利用[N].中國建材報,2009-08-11(5271).

        [5]趙慧.利用花崗巖石粉等工業(yè)廢棄物制備地聚合物材料的研究[D].昆明:昆明理工大學材料科學與工程學院,2008.

        [6]曾余姚,張秉堅.石材工業(yè)廢料的綜合利用技術[J].石材,2002(5):48-50.

        [7]孫虎.石材加工業(yè)廢料在水泥混凝土工業(yè)中的應用研究[D].廣州:華南理工大學材料科學與工程學院,2010.

        [8]儲凌,張華,金江.利用石材廢料生產聚酯型人造大理石[J].廣東建材,2010(3):22-24.

        [9]胡紅梅,程瑤,林可.廢棄石粉配制綠色高性能混凝土的試驗研究[C].第十屆全國水泥和混凝土化學及應用技術會議·南京,2007:1-6.

        [10]賀鴻珠.石粉與粉煤灰復合作水泥混凝土摻合料的性能研究[J].粉煤灰,2005(6):14-19.

        [11]林生鳳.利用石材加工廢棄物制備蒸壓加氣混凝土專用砌筑砂漿[J].福建建設科技,2013(2):49-51.

        [12]俞祚華,王亞,廖運茂.用花崗巖廢料制備微晶玻璃[J].合成化學,2004(1):5-16.

        [13]翟玉波.蒸壓鋸泥混凝土砌塊及其加工技術:中國,201010248078[P].

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