據統計,我國每年新增固廢100億噸左右,其中工業固廢、建筑垃圾占50%以上,當下固體廢物處理行業主要由生活垃圾處理市場和危險廢物市場組成,然而目前,各類固廢綜合利用附加值低、方式單一,資源節約、環境保護仍面臨巨大挑戰,亟需創新更多固廢處置途徑。
常見的工業固廢綜合利用途徑
工業固體廢棄物,是指在工業生產活動中產生的固體廢棄物,是固體廢棄物的一類,可分為一般工業固體廢棄物(如高爐渣、鋼渣、赤泥、有色金屬渣、粉煤灰、煤渣、硫酸渣、廢石膏、脫硫灰、電石渣、鹽泥等)和工業有害固體廢棄物。
工業固體廢棄物數量龐大,種類繁多,成分復雜,處理相當困難。工業固體廢棄物經過適當的工藝處理,可實現資源化利用,如制成水泥、混凝土骨料、磚瓦、纖維、鑄石等建筑材料;提取鐵、鋁、銅、鉛、鋅等金屬和釩、鈾、鍺、鉬、鈧、鈦等稀有金屬;制造肥料、土壤改良劑等。此外,還可用于處理廢水、礦山滅火,以及用作化工填料等。
看似已經實現工業固廢的綜合利用與資源化,但是這些處理方式存在治理費用投入較大、效益較低、附加產品市場占有率較低等問題。
煤矸石的綜合利用
在煤炭資源開采、洗選加工過程中,產生了大量的煤矸石固體廢棄物,據統計,煤矸石的產生量約占原煤產量的15%~20%,在部分中小型煤礦,該比例超過30%。目前,全國煤矸石累計堆存量超過70億噸,且每年以3億~3.5億噸的體量在持續增加,煤矸石的綜合利用主要有露天填埋、發電、制磚、生產水泥、燒制白色陶瓷、提取有價元素等。
過去露天填埋的處理方式,衍生出諸多環境問題,近年來雖然對煤矸石山的治理取得了一些成效,但要滿足國家相關標準和規范要求,涉及到煤矸石自燃處理、邊坡覆土、綠化、復墾等工程,治理費用投入較大。
另外,煤矸石制磚是現在主要的利用方式,但是,利用煤矸石制磚或其它建材產品前,要對所用煤矸石的化學成分、發熱量、物理性能等指標進行綜合性分析評價,并做小試;如果原料成分復雜、波動較大時,應進行半工業試驗(即中試),并對煤矸石做放射性元素含量的檢測,符合相關要求才能使用。
煤矸石發電雖然是較為理想的資源化利用方式,但是存在著前期成本投入高,產能較低;由于煤矸石熱值低,含灰量大,含硫量高,鍋爐點火過程復雜,發電廠能耗較大,尾氣處理需要投入大量資金等。
總而言之,煤矸石的正確處理方式應該是盡量將其資源化,以減少對生態環境的污染。
建筑垃圾處理的幾大方式
當前,我國建筑垃圾生產量持續增加,占城市垃圾的30%~40%,造成了嚴重的生態危機。同時,因為缺乏統一完善的建筑垃圾管理辦法與科學有效、經濟可行的處置技術,絕大部分未經任何處理運往市郊露天堆放或簡易填埋,目前,建筑垃圾的存量已達到200多億噸。另外,我國建筑產業處于快速發展時期,建筑垃圾資源化推進嚴重滯后,資源化利用率不足5%,遠遠低于發達國家和地區,如歐盟(90%) 、日本(97%)、 韓國(97%)。
近幾年來中國在建筑垃圾處理方面也有非常大的進步,但現階段中國對建筑垃圾的主要處理方式一般有下列幾種:填埋、亂堆濫放、建筑垃圾再利用制磚、制干粉砂漿等方式,其中,填埋、亂堆濫放或是一般的處理方式,建筑垃圾利用率依然很低。
固廢處置亟需創新多種途徑
3D打印“油墨”技術,能夠將各類固廢變成膠凝材料替代水泥。將各類固廢研發處置為多達156種3D打印數字新材料,其性能可由常規的C30達到C150,可滿足各種應用場景的性能需求。這項技術為工業、建筑等領域的固體廢物高附加值綜合利用提供了創新思路。
首先,將固廢轉變為建筑3D打印“油墨”原材料,隨后,依托建筑3D打印數字移動工廠,就地打印建筑、盈恒石建筑材料,并用于城市更新、農業農村、新基建等領域,如3D打印核酸檢測屋、城市景觀小品、文旅藝術構筑物、聲屏障等市政設施,固廢附加值成倍增長!
建筑3D打印數字技術不僅能夠將工業固廢、建筑垃圾、礦山尾砂等“吃干榨盡”,將固廢轉化為建筑行業萬億產值,還能為當地鋼鐵、礦廠、建筑行業數字化賦能,同時,還可達到節能減碳、資源再生并改善環境的目標,為實現兩山雙碳目標、促進全數字建筑轉型貢獻盈創力量。
目前,3D打印建筑技術已迎來難得的機遇。在美國,每年有200萬套住房的缺口,3D打印建筑已經進入產業爆發階段。在國內,我國的建筑行業每年實現產值29.3萬億元,且有研究認為,我國未來每年有8億平方米的存量需要更新,城市更新將是一個10萬億級的市場。