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工业固废资源化利用现状与利废装备市场分析

2023-12-08 14:44:36作者:工程建材制品机械分会秘书处

【按】 2023年工程建材制品机械分会年会于11月27—29日在西安成功举办,此次会议以工业固废处理技术与市场为主题,是行业协会及其工程建材制品机械分会理事会审时度势做出的一个重要决策,会议的成功召开在全行业引起了强烈反响,会后分会秘书处收到了来自于行业企业的大量咨询。为向行业进一步深入介绍工业固废处理及其装备市场的现状及发展趋势,工程建材制品机械分会特撰写了两篇专题文章—《发展工程建材制品智能绿色装备,助力大宗工业固废资源化利用》《工业固废资源化利用现状与利废装备市场分析》,本文是第二篇,以引领行业向资源综合利用的深度及广度发展。

一、 工业固体废物资源化利用现状与特点

工业固体废弃物(简称工业固废)处理是我国固废处理行业的主要组成部分,工业固废分为一般工业固废和工业危废。一般工业固废的产量占比在固废废物总量80%以上,一般工业固废的产生趋势决定着固体废弃物的整体走向,本文重点仅就一般工业固废进行论述。

1.1、工业固废总体情况

近年来,我国的固体废物产生量总体呈增长趋势,其中2020年固体废弃物产生量达到37.5亿吨。面对固体废物对于环境和人民生活的威胁,我国出台了多项针对固体废弃物的回收与处理政策,以减缓固废带来的环境问题。2021年,我国固体废弃物产生量增幅有所下降,但仍维持向上趋势,产生量约为38亿吨。

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20152021年我国固体废弃物产生量情况(单位:亿吨)

在固体废弃物处理方面,根据中国统计年鉴的数据,2015—2020年,我国固体废弃物综合利用和处置量呈现出波动上升趋势,其中2020年我国共综合利用和处置固体废弃物30.36亿吨,2021年约32亿吨。

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20152021年我国固体废弃物综合利用和处置情况(单位:亿吨)

1.2、大宗工业固废及其利用现状

大宗工业固废(以下简称大宗固废),是指我国各工业领域在生产活动中年产生量在1000万吨以上、对环境和安全影响较大的固体废弃物,主要包括尾矿、粉煤灰、煤矸石、冶炼废渣、炉渣、脱硫石膏、磷石膏、赤泥和污泥等。相比工业危废而言,一般工业固废对环境危害性较低;而与生活垃圾相比,其堆肥或焚烧的利用率又较低。因此,目前我国一般工业固废处理的主流方式为资源化利用。

2018年曾开展大宗工业固废的详尽深度调查,其结果具有较强指导意义。

调查结果表明,大宗工业固废尾矿产生量为8.8亿吨,占一般固体废弃物产生量的27.4%;粉煤灰产量达到5.3亿吨,占比为16.6%;除此之外,产量较大的还有煤矸石、冶炼废渣以及炉渣,产量均在3亿吨以上。

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2018年调查大宗工业固废产生量情况(单位:亿吨,%)

2018年大宗固废综合利用量分别为尾矿2.4亿吨、粉煤灰4.0亿吨、煤矸石1.9亿吨、冶炼废渣3.3亿吨、炉渣2.2亿吨、脱硫石膏0.9亿吨。结合产生量来看,2018年大宗固废综合利用率较高,除尾矿和煤矸石之外,综合利用率均在70%以上,其中冶炼废渣综合利用率最高,达到88.7%。

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2018年大宗工业固废综合利用量(单位:亿吨)

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2018年大宗工业固废综合利用率(单位:%)

1)有色及黑色金属矿采选业尾矿

尾矿是矿山选矿过程中产生的有用成分含量低、在当前的技术经济条件下不宜进一步分选的固体废弃物,包括各种金属和非金属矿石的选矿。调查尾矿产生量最大的两个行业是有色金属矿采选业和黑色金属矿采选业,其产生量分别为4.0亿吨和3.7亿吨,综合利用率分别为23.4%和26.8%。

2)粉煤灰

粉煤灰,是从燃煤过程产生烟气中收捕下来的细微固体颗粒物,不包括从燃煤设施炉膛排出的灰渣。粉煤灰生产量最大的行业是电力、热力生产和供应业,其产生量为4.5亿吨,综合利用率为75.7%;其次是化学原料和化学制品制造业,有色金属冶炼和压延加工业,石油、煤炭及其他燃料加工业,造纸和纸制品业,其产生量分别为2565.3万吨、1560.9万吨、887.8万吨和656.0万吨,综合利用率分别为61.8%、62.1%、68.8%和78.2%。

3)炉渣

炉渣,是企业燃烧设备从炉膛排出的灰渣,不包括燃料燃烧过程中产生的烟尘。炉渣生产量最大的行业同样是电力、热力生产和供应业,其产生量为1.6亿吨,综合利用率为71.5%;其次是黑色金属冶炼和压延加工业,产生量为 7261.2万吨,综合利用率为82.5%;第三位的行业是化学原料和化学制品制造业,产生量为 3761.4万吨,综合利用率为56.0%。

4)脱硫石膏

脱硫石膏,是废气脱硫的湿式石灰石/石膏法工艺中,吸收剂与烟气中二氧化硫等反应后生成的副产物。脱硫石膏产生量最大的行业是电力、热力生产和供应业,其产生量为1.0亿吨,综合利用率为74.3%;其次为黑色金属冶炼和压延加工业,有色金属冶炼和压延加工业,化学原料和化学制品制造业,其产生量分别为746.0万吨、575.7万吨和388.7万吨,综合利用率分别为73.9%、66.4%、62.7%。

(5)其他

2018年,重点调查工业企业的煤矸石产生量为3.5亿吨,综合利用量为1.9亿吨(其中利用往年贮存量380.8万吨),综合利用率为53.7%。煤矸石主要是由煤炭开采和洗选业产生,其产生量为3.4亿吨,综合利用率为53.1%。冶炼废渣产生量为3.7亿吨,综合利用量为3.3亿吨(其中利用往年贮存量491.9万吨),综合利用率为88.7%。冶炼废渣产生量最大的行业是黑色金属冶炼和压延加工业,其产生量为3.3亿吨,综合利用率为91.8%;其次是有色金属冶炼和压延加工业,其产生量为2691.7万吨,综合利用率为60.5%。

二、“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见

2021年,国家发改委联合九部门印发《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》(以下简称《意见》),其中指出,到2025年,新增大宗固废综合利用率达到60%,存量大宗固废有序减少。《意见》明确了7大类固废的综合利用方式,指出要建设大宗固废综合利用基地、加大资源综合利用产品推广力度,要求进一步提升大宗固体废弃物综合利用水平。

2.1、提升固废综合利用水平形势紧迫

《意见》指出,2019年,大宗固废综合利用率为55%。尽管“十三五”期间,我国已累计综合利用各类大宗固废约130亿吨,但仍面临严峻挑战,目前我国大宗固废累计堆存量仍有约600亿吨,年新增堆存量近30亿吨。堆放处置不仅占用大量土地资源,而且环境影响突出。例如,每生产1吨氧化铝将产生1吨—1.8吨赤泥;尾矿、煤矸石、粉煤灰、冶炼渣、炉渣、脱硫石膏等6类固废约占我国每年工业固废总量的80%,产生量大、处理困难,近四成不能综合利用;建筑垃圾、农作物秸秆等大宗固废涉及城乡人居环境,又关乎人民群众对优美生态环境的需要。

同时,部分大宗固废资源化处置能力也有较大缺口。以建筑垃圾为例,2019年,35个开展建筑垃圾治理试点城市(区)建筑垃圾产生量为13.7亿吨,已建资源化利用项目445个,总处理能力3.12亿吨/年,资源化利用率达22%。试点区域外,尚有22.3亿吨建筑垃圾。按资源化率13%算,有近2.9亿吨建筑垃圾要进行资源化处置,减去现有不足1亿吨的处置能力,还有近两亿吨建筑垃圾有待资源化处置,需增加处置能力100万吨以上的生产线近200条。

因此,推进大宗固废综合利用,对降低资源消耗强度,“减污降碳”的意义重大,是引领“十四五”资源综合利用产业绿色发展的重要抓手,也将为经济社会及相关行业企业发展带来重大利好。

2.2、大宗固废利用存在的问题

就工业固废综合利用状况而言,2019年,煤矸石、粉煤灰、工业副产石膏、秸秆利用率分别为70%、80%、70%、86%,赤泥、磷石膏、钢渣等固废利用水平较低,大宗固废综合利用不充分。究其原因,企业从源头减量的压力不够,利用难度和成本较高,主要表现在以下三点:

首先,从前端的产生环节看,我国工业产业结构仍然偏重,《环保法》《固废法》执法守法的各项制度落实不到位,企业从源头减少工业固废产生的压力不够、动力不足、清洁生产积极性不高,导致大宗工业固废产生量仍处于高位增长态势。同时,大宗工业固废大多成分复杂、来源多样,利用难度和成本较高,部分工业固废因含有放射性物质等也不具备资源化利用条件等。

第二,从中间的利用环节看,大宗固废的综合利用还受限于运输半径、适用技术、产业规模等限制。如煤矸石、粉煤灰等大宗工业固废主要产生和堆存地在中西部地区,区域内的城市大多产废相似、产业同质化,而建材化产品的市场需求主要集中在中东部地区,市场销售半径及运输成本限制了大宗固废综合利用的比例。

第三,从末端的产品市场看,资源综合利用产品的出路仍不畅通。一方面,目前大宗固废的主要综合利用方式是建材化,相关产品技术含量低、附加值不高,市场容量容易受限。另一方面,相关综合利用产品标准尚不完善,资源综合利用产品市场的认可度受限。

目前,国内大多数建筑垃圾资源化等项目的运营状况不佳,在实际运营过程中,由于没有保底量,难以给运营企业提供生存保障,其商业模式仍在进一步探索。

2.3、《意见》对相关企业的利好因素

《意见》的出台,一方面是落实新《固废法》的重要体现。新《固废法》将工业固废、建筑垃圾、农业固废等单列成章,明确了有关主管部门,要求组织开展工业固废资源化综合利用评价,强化固体废弃物污染环境防治坚持减量化、资源化、无害化以及污染担责的原则。

另一方面,《意见》也是协同推进经济社会高质量发展和生态环境高水平保护的具体举措。大宗固废具有资源属性,是资源综合利用的核心领域,也是部分紧缺原材料的有效补充。我国多省天然砂石已经禁采,利用尾矿砂、废石、煤矸石等制备粗细骨料,替代天然砂石,可解决砂石资源短缺的问题。

对大宗固废综合利用企业而言,最紧要的是既能从前端降低成本,又能从后端挖掘价值,疏通消纳渠道。在前端降低成本方面,《意见》鼓励大宗固废就地消纳,能有效降低运输成本。在后端疏通消纳渠道方面,《意见》特别强调拓宽大宗固废综合利用渠道,并详细给出了7类大宗固废的多种利用途径。例如,推进煤矸石和粉煤灰在工程建设、塌陷区治理、矿井充填以及盐碱地、沙漠化土地生态修复等领域的利用;探索尾矿在生态环境治理领域的利用;探索磷石膏在土壤改良、井下充填、路基材料等领域的应用,这些举措可有效消纳煤矸石、粉煤灰、磷石膏等大宗工业固废的历史存量。

同时,《意见》明确要加大资源综合利用产品推广和应用力度,引导畅通市场出路,提出“加大政府绿色采购力度;推广使用资源综合利用产品纳入节约型机关、绿色学校等绿色生活创建行动”。与绿色生活创建、绿色采购等当前工程项目相结合,将有效提升大宗固废综合利用产品市场需求的刚性。

为进一步推动落实,《意见》还提出“聚焦重点产废行业,培育50个大宗固废综合利用基地和50个工业资源综合利用基地”。固废综合利用基地建设行动将有力推动产业集聚发展,以园区、基地为载体的大宗固废综合利用产业发展模式,将是未来城市环境治理的主要路径和建设趋势,可有效促进产业与上下游相关产业的协同链接,工业产业与城市治理的生态耦合,以及园区内企业间的原料和资源共享。

《意见》明确要“培育50家综合利用骨干企业”,对手握“变废为宝”技术的大宗固废利用企业来说,这无疑是一种挑战性机遇,企业前期对科技的投入将渐渐进入“战略产出期”。 如行业中的综合利用赤泥生产岩棉工艺技术,核心原料赤泥占比70%以上,既能产出绿色建材“赤泥岩棉”,又能回收单质铁,在矿渣中高效提取钪、钇、铈等稀有金属氧化物,实现对赤泥的“吃干榨净”。这对以自然矿石资源为主原料的岩棉行业来说,既符合高质量发展要求,又形成了新的经济增长点,也是对行业的绿色升级。

三、利废装备与技术市场需求分析

各种工业固废处理与再生利用工艺过程的实现均需要装备支撑,而且固废处理与再利用工艺属于典型“危繁脏重”过程,尤其对智能化、少人化甚至部分环节的无人化技术需求迫切,因此特别是《意见》提出的2025年大宗固废综合利用率达到60%的目标,催生了庞大的利废装备市场需求,具体将包括以下几个环节的装备需求:

(1)前端精准拆除设备。除了原有改装挖机等拆除设备,目前业内已经形成一些先进的建构筑物解体拆除工艺理念,其针对目前建构筑物简单破拆,统筹规划建筑拆除与再利用,可实现有序化拆除,从而使建筑垃圾分类清晰,降低预处理成本,主要包括地面长臂拆除机、楼面小型移动拆除设备、混凝土破拆与切割设备、高处作业平台、运输平台与起重设备等。

(2)中端破碎筛分及预处理设备。主要包括固废输送、分拣、破碎、筛分或其一体机,以及水洗、粉磨、除铁、压滤、喷砂除杂、风选等工艺预处理设备。

(3)后端固废再生制品成型设备需求。包括固废原料搅拌、成型、养护、码垛、输送系列设备及其生产线。针对固废的深度利用目标,工程建材制品机械行业近年研发形成了适用于常规固废再生制品的振动、静压、压振、真空吸水等原理或其复合原理的成型设备,以及适应现场原位再生的移动成型机、翻转成型机,但部分固废的高品质再生利用制备技术仍存在缺口。

(4)非水泥基的固废资源化利用装备需求。市场存在固废利用的多元化需求,如利用炉渣等固废原材料通过特殊工艺生产非水泥基的高品质板材、装饰性饰面制品等,可以取得特殊的性能效果,目前此类技术也取得了突破性进展,其发展方兴未艾。

利用固废生产绿色工程建材制品,是当前大宗工业固废最重要的消纳途径之一,因此对于固废处理的智能化绿色工程建材制品机械的需求非常迫切,相关装备企业要依靠技术创新和模式创新,发挥示范引领优势,加快资源化、现代化产业链布局,推动建立高质量发展的循环产业新模式、新生态,助力提升大宗固废综合利用水平。

四、结语

“十四五”时期,是我国进一步深化供给侧结构性改革,实现制造大国向制造强国转变的重要时期,也是推进高质量发展,提前实现碳达峰目标的关键阶段。根据《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》《2030年前碳达峰行动方案》《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》等重要文件精神,工业固废资源化利用时间紧、任务重,形势紧迫,作为实现这一使命任务的利废装备市场需求巨大,工程建材制品机械行业应抓住新一轮科技革命与产业变革带来的新机遇,加快高端化、智能化、绿色化转型,进一步提高行业产业基础能力和产业链现代化水平,全行业要贯彻落实好党中央、国务院各项决策部署,加大双碳工作力度,推动行业绿色发展,前瞻布局、抓住机遇、加快发展,统筹实现质的有效提升和量的合理增长,推动行业高质量发展。

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