加快赤泥綠色利用的思考
發(fā)布時間:2024-01-09 10:45:01      來源:中國有色金屬報

行業(yè)現(xiàn)狀

赤泥是氧化鋁工業(yè)產(chǎn)生的主要副產(chǎn)物,粒度較細(xì),組成復(fù)雜,主要含有鋁、鈉、鐵、鈣、硅、鈦等元素,各元素相對含量因礦石產(chǎn)地和工藝方法不同而有所差別。與普通鋁硅酸鹽固廢相比,赤泥強(qiáng)堿性是綜合利用難度較大的主要因素。目前,全球赤泥以安全堆存為主,隨著全球氧化鋁工業(yè)快速發(fā)展,赤泥已成為影響鋁工業(yè)健康發(fā)展的重要課題之一,大規(guī)模綠色利用赤泥已成為社會各界密切關(guān)注的事項。

從歷史上看,赤泥綜合利用的研究起步并不晚。100多年前,德國科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)硅鋁酸鹽膠凝材料的可行性。1978年,法國科學(xué)家成功制作鋁硅酸鹽地聚物,國際材料與結(jié)構(gòu)研究實驗聯(lián)合會開展了這一成果應(yīng)用的嘗試。由于原料供應(yīng)鏈的市場慣性及缺乏相應(yīng)的外添加劑等問題,一直沒有投入工業(yè)化生產(chǎn)。中國最早以聯(lián)合法生產(chǎn)氧化鋁,如山東鋁廠、鄭州鋁廠都配套建設(shè)了水泥廠,與氧化鋁生產(chǎn)同步開展赤泥作為建材原料的工業(yè)實踐。近年來,在中國有色金屬工業(yè)協(xié)會及國際鋁協(xié)的推動下,中外科學(xué)家、實業(yè)家做了大量工作,俄羅斯、巴西、印度、澳大利亞、挪威等國家,以力拓為代表的大型企業(yè)集團(tuán)積極行動,中外企業(yè)聯(lián)合推動赤泥在基體材料、建筑材料、功能材料等方面的研究和應(yīng)用,取得了諸多進(jìn)展。特別是中國氧化鋁企業(yè)立足前端減量化、中端無害化、末端資源化(以下簡稱三化),在有價元素提取、膠凝材料、交通建筑材料、粉體材料等領(lǐng)域取得了長足發(fā)展。

中國現(xiàn)有氧化鋁企業(yè)50余家,近年來,每年產(chǎn)生赤泥超過1億噸。2022年,氧化鋁產(chǎn)量約為0.82億噸,赤泥產(chǎn)生量約為1.05億噸,其中,黃河流域省份赤泥產(chǎn)生量近0.7億噸;截至2022年底,赤泥產(chǎn)生量累計約為13億噸,赤泥綜合利用量約為0.54億噸,堆存量約為12.46億噸。

中國作為全球鋁工業(yè)大國,一直是推動鋁工業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的重要力量,在習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想指引下,我國高度重視資源綜合利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展,出臺了系列政策,組織開展示范項目建設(shè)等工作,各地也陸續(xù)出臺相關(guān)政策規(guī)劃,大力推動赤泥等資源綜合利用。行業(yè)、企業(yè)等社會各界積極行動,加大源頭減量、推進(jìn)鋼鋁等跨行業(yè)協(xié)同等實質(zhì)性綜合利用。

基礎(chǔ)研究進(jìn)一步夯實,“鋁土礦拜耳法溶出赤泥源頭減量技術(shù)及大規(guī)模示范”等相關(guān)課題已被列入國家重點(diǎn)科技專項并啟動。“電石渣代替石灰工藝技術(shù)研究與應(yīng)用”“拜耳法赤泥低碳低鈣綜合利用新技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用”等新技術(shù)引領(lǐng)了行業(yè)發(fā)展;“赤泥等工業(yè)固廢協(xié)同材料化全組分利用研究與實踐”“氧化鋁赤泥深度選鐵技術(shù)研究及應(yīng)用”等關(guān)鍵技術(shù)成果獲獎;“赤泥分質(zhì)降堿工藝技術(shù)”“燒結(jié)法配置工藝技術(shù)”兩項赤泥綜合利用工藝技術(shù)入選《國家工業(yè)資源綜合利用先進(jìn)適用工藝技術(shù)設(shè)備目錄》。

大規(guī)模低成本應(yīng)用的方向基本形成,山東、廣西、河南等地大規(guī)模利用示范項目建成投產(chǎn),典型模式彰顯特色,政策法規(guī)逐步完善,標(biāo)準(zhǔn)體系正在建立,專利成果不斷涌現(xiàn),赤泥利用指標(biāo)體系及信息數(shù)據(jù)庫初步建立,利用量快速增長。2022年,我國赤泥利用量約為800萬噸,綜合利用率為7.6%,較上年增長近40%,主要應(yīng)用在選鐵、建材、路基材料等領(lǐng)域。其中,選鐵等元素提取占比61%;水泥摻配料等膠凝材料占比25%;路基材料等路用材料占比7%;陶瓷、陶粒等建陶材料雖只占比5%,與占比2%的硅鐵粉、氧化鐵粉、高鋁鈣粉等粉體材料絕對量連續(xù)翻番增長。

現(xiàn)狀分析

由于關(guān)鍵技術(shù)、競爭優(yōu)勢、政策法規(guī)、社會氛圍等因素的影響,赤泥應(yīng)用速度滯后于氧化鋁發(fā)展速度,全球赤泥積累量將長期處于較高水平。

從關(guān)鍵技術(shù)上看,赤泥利用的理論研究引領(lǐng)作用突出,基本形成了多個大規(guī)模低成本應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域。但多數(shù)成果的實際應(yīng)用處于起步階段,各領(lǐng)域都存在技術(shù)系統(tǒng)提升的需要。如選鐵需突破成本的挑戰(zhàn);路用材料產(chǎn)品亟待加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化體系化建設(shè);膠凝材料和建材化利用需解決脫(固)堿便捷工程化的難題,加強(qiáng)外加劑的研究和多固廢協(xié)同耦合計算模型設(shè)計,赤泥規(guī)?;盗谢谜幱凇捌款i”突破的“前夜”。

從競爭優(yōu)勢上看,赤泥綠色利用項目投資回收周期長、對資本的吸引力不夠。對比傳統(tǒng)材料,赤泥產(chǎn)品附加值低,難以形成明顯優(yōu)勢;赤泥產(chǎn)出區(qū)域集中,物流成本決定了其應(yīng)用半徑。

從政策法規(guī)上看,推動赤泥綜合利用的政策法規(guī)多數(shù)是引導(dǎo)性的,未充分考慮赤泥等大宗復(fù)雜難用固廢的特殊性、針對性,對已有政策的解釋和執(zhí)行不一致。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系不完善、產(chǎn)品命名缺乏規(guī)范,設(shè)計施工缺乏相應(yīng)規(guī)程工法,赤泥綠色綜合利用還需開展一系列民主性、強(qiáng)制性、科學(xué)性、穩(wěn)定性工作。

從社會氛圍上看,跨界交流、協(xié)作少,公眾對赤泥利用產(chǎn)品的安全性仍然存有疑慮,社會認(rèn)可度不統(tǒng)一;跨行業(yè)應(yīng)用存在“壁壘”,協(xié)同應(yīng)用難度大,擴(kuò)大應(yīng)用受挫多,跨行業(yè)及潛在用戶認(rèn)可存在較多障礙。

發(fā)展建議

世界百年未有之大變局,意味著我們要接受百年未有之挑戰(zhàn)、解決百年未曾解決的難題。我們首先應(yīng)著手解決“赤泥零排放”這個重大長遠(yuǎn)課題。建議構(gòu)建全球化赤泥綠色利用產(chǎn)業(yè)體系,以解決赤泥綠色利用產(chǎn)業(yè)化動力。多方努力、長期堅持,按照“三化”全產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)理念,以推動赤泥產(chǎn)業(yè)化利用為核心,因企施策、協(xié)同耦合、多措并舉、就近消納,科技、政策雙管齊下,跨界協(xié)作創(chuàng)新發(fā)展模式,加快赤泥綠色利用。建議從今年起,開展3年行動計劃,制訂行動目標(biāo),出臺更為積極的政策,實施針對應(yīng)用的重點(diǎn)專項行動,系統(tǒng)地提高赤泥綜合利用水平。

因地制宜、因企施策。一是明確處理原則,基于區(qū)域產(chǎn)業(yè)特色、固廢資源特點(diǎn)和減污降碳協(xié)同增效的集群產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑,對新、老赤泥進(jìn)行分類處理,穩(wěn)步提高綜合利用能力。二是“廢料變原料、原料變產(chǎn)品”,新增赤泥根據(jù)礦石來源和工藝方法進(jìn)行科學(xué)分類,按照“三化”原則利用及與現(xiàn)有的大工業(yè)產(chǎn)業(yè)體系“嫁接”,變成產(chǎn)品做到“從大工業(yè)來,到大工業(yè)去”的思路,依靠技術(shù)進(jìn)步做好赤泥源頭減量;從鋁土礦采購等原材料進(jìn)廠環(huán)節(jié),物料破碎、工藝配料等生產(chǎn)流程環(huán)節(jié)把關(guān),以控制赤泥中的鉻等重金屬元素含量標(biāo)準(zhǔn),通過脫堿或固堿、脫水等預(yù)處理方式,實現(xiàn)赤泥滿足固廢標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)排放,實現(xiàn)無害化;通過采用現(xiàn)有五大應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)路線和技術(shù)迭代提升,選擇針對性固廢,對不同類型的赤泥進(jìn)行分類協(xié)同耦合利用,把赤泥做成標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品或者商品,變固廢為資源,實現(xiàn)資源化。尤其要積極開展綠色建材產(chǎn)品認(rèn)證、大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化示范和工程建設(shè),鼓勵采用海外礦赤泥選鐵后的尾渣與其他多固廢協(xié)同耦合生產(chǎn)地聚物、裝配式建材、復(fù)合材料等,在赤泥產(chǎn)出集中地生產(chǎn)赤泥基產(chǎn)品并大規(guī)模應(yīng)用于工程領(lǐng)域。例如,在山東生產(chǎn)路用材料修路,在廣西、云南協(xié)同甘蔗濾泥等固廢協(xié)同耦合后土壤化利用,在河南協(xié)同秸稈等固廢耦合后修路和礦山修復(fù)等。三是“變堆場為綠地,變山溝為林場”,對存量赤泥堆場采取原位修復(fù)等技術(shù),開發(fā)利用為草地、林地或工業(yè)用地,研究探索建設(shè)光伏項目等。

協(xié)同耦合、多措并舉。一是探索建立上下游長期合作模式,赤泥產(chǎn)生在氧化鋁行業(yè),而消納和利用則需要多個行業(yè)密切配合。氧化鋁企業(yè)要起到表率作用,秉持開放心態(tài),引入合作機(jī)制,因地制宜聯(lián)合優(yōu)勢市場主體,主動介紹赤泥的性質(zhì)、規(guī)模和應(yīng)用環(huán)境,主動為下游企業(yè)創(chuàng)造發(fā)展環(huán)境、提供穩(wěn)定原料,充分發(fā)揮其產(chǎn)品的銷售能力。二是建立“命運(yùn)共同體”合力組織攻關(guān),多行業(yè)聯(lián)動、跨專業(yè)配合,多固廢協(xié)同耦合。圍繞赤泥產(chǎn)品的應(yīng)用市場,充分發(fā)揮國際組織、各國政府、行業(yè)協(xié)會、大型企業(yè)和專業(yè)機(jī)構(gòu)作用,相關(guān)行業(yè)聯(lián)合推動,形成上中下游聯(lián)合體,構(gòu)建命運(yùn)共同體,開展全球化聯(lián)合攻關(guān),建設(shè)赤泥多元素提取、全量化利用、分質(zhì)利用、復(fù)合材料、回填材料、建陶材料、土壤調(diào)理劑制備和選鐵、脫堿、筑路、場坪、礦坑回填、井下充填、鹽堿地改良、污染土壤修復(fù)等鋼鐵、交通、建筑、市政、礦山、土地、水利、港口等工程示范項目應(yīng)用,加快創(chuàng)新成果全球化轉(zhuǎn)化和共享。三是共同促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)體系研究、制訂和互認(rèn),加強(qiáng)對赤泥綠色利用的共性技術(shù)、基礎(chǔ)管理、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等基本條件和工藝設(shè)計、設(shè)備選型等基本要素的研究,健全赤泥綠色利用全過程標(biāo)準(zhǔn)體系,強(qiáng)化與應(yīng)用領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)間銜接,開展赤泥綠色利用分類評估,提高強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)占比。

政策扶持、加快利用。一是通過制度創(chuàng)新推動赤泥大規(guī)模低成本應(yīng)用,建議建立跨行業(yè)督導(dǎo)機(jī)制,從全局整體高質(zhì)量發(fā)展角度出發(fā),開展赤泥跨行業(yè)綠色利用定期協(xié)調(diào)協(xié)商,形成全社會重視和主動配合赤泥綜合利用的氛圍。二是通過政策創(chuàng)新推動赤泥大規(guī)模低成本應(yīng)用,針對赤泥等復(fù)雜難用的工業(yè)固廢,制訂實施在一定期限內(nèi)差異化、針對性更強(qiáng)的專項扶持政策,并監(jiān)督嚴(yán)格執(zhí)行到位,設(shè)立赤泥綠色利用專項基金,增強(qiáng)赤泥綜合利用產(chǎn)業(yè)對社會資本的影響力,加大對聯(lián)合攻關(guān)項目的資金支持力度;從招投標(biāo)、保險、資金、稅收等方面加大支持赤泥綠色利用首臺(套)重大技術(shù)裝備以及產(chǎn)品、技術(shù)裝備研發(fā)、推廣應(yīng)用力度,建設(shè)政府采購和項目建設(shè)同等條件下必須采用赤泥產(chǎn)品和裝備。三是通過運(yùn)營模式創(chuàng)新推動赤泥大規(guī)模低成本應(yīng)用,探討按照“誰產(chǎn)生誰治理”的原則建立政策倒逼機(jī)制,對氧化鋁企業(yè)逐步實施“以用定產(chǎn)”,根據(jù)企業(yè)赤泥綜合利用率決定其氧化鋁許可產(chǎn)量,或采取其他相應(yīng)的措施;督促氧化鋁企業(yè)落實“三化”理念,加快技術(shù)升級,強(qiáng)化生產(chǎn)管理,突破復(fù)雜難用綜合利用技術(shù)。

行動計劃

加快赤泥綠色利用,建議從培養(yǎng)產(chǎn)品體系、發(fā)展系統(tǒng)性產(chǎn)業(yè)和建立全球創(chuàng)新聯(lián)盟等方面,制訂實施3年行動計劃,解決“攔路虎”,暢通各環(huán)節(jié),提升綜合利用水平。

培養(yǎng)赤泥基生態(tài)產(chǎn)品體系。一是產(chǎn)品引領(lǐng),按照“三化”理念,突破技術(shù)、行業(yè)、企業(yè)、政策、標(biāo)準(zhǔn)等障礙,在赤泥重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域分別建設(shè)典型示范工程,加快推進(jìn)規(guī)?;⒏咧祷?,培養(yǎng)粉體材料、有價元素提取、膠凝材料、路用材料、建陶材料五大領(lǐng)域赤泥基生態(tài)產(chǎn)品體系。二是科技賦能,形成上下游聯(lián)合體、產(chǎn)學(xué)研用命運(yùn)共同體,制訂近、中、遠(yuǎn)期科技研發(fā)目標(biāo),減少分散性重復(fù)性研究,每年、每一階段組織開展聯(lián)合攻關(guān)項目,并安排專項資金支持;加快建設(shè)赤泥綠色利用實驗室,設(shè)立關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)專項,系統(tǒng)開展關(guān)鍵技術(shù)裝備攻關(guān),賦能產(chǎn)業(yè)模式和路徑,開發(fā)具有市場競爭力的產(chǎn)品和應(yīng)用場景,打造產(chǎn)業(yè)化示范項目和產(chǎn)業(yè)全生命周期創(chuàng)新生態(tài)體系。三是標(biāo)準(zhǔn)迭代,建立完善赤泥綜合利用技術(shù)規(guī)范和產(chǎn)品、工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),將赤泥作為原料標(biāo)準(zhǔn)化,形成赤泥基產(chǎn)品預(yù)處理、無害化處置、生產(chǎn)、產(chǎn)品、設(shè)計、施工、驗收、檢測、評價、使用維護(hù)、信息調(diào)查和碳減排核算等全過程標(biāo)準(zhǔn)體系,強(qiáng)化與下游應(yīng)用領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)之間的銜接,提升標(biāo)準(zhǔn)層級;修改相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范赤泥利用產(chǎn)品名稱,與稅收優(yōu)惠政策目錄進(jìn)行對應(yīng);編制赤泥產(chǎn)品應(yīng)用計價依據(jù),發(fā)布赤泥產(chǎn)品造價信息。

建設(shè)赤泥綠色利用系統(tǒng)性產(chǎn)業(yè)。一是骨干企業(yè)帶動,充分發(fā)揮赤泥利用企業(yè)主觀能動性,培育選樹骨干企業(yè)并給予重點(diǎn)扶持,加大赤泥利用企業(yè)集團(tuán)式發(fā)展和上市推動力度,支持打造赤泥綠色利用產(chǎn)業(yè)集團(tuán)及在重要鋁工業(yè)地區(qū)設(shè)立基地,帶動全行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。二是產(chǎn)業(yè)園區(qū)示范,深入推進(jìn)赤泥綠色利用產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè),積極借鑒政府購買服務(wù)的“江陰—清華創(chuàng)新引領(lǐng)行動計劃”模式,探索形成基于區(qū)域產(chǎn)業(yè)特色、減污降碳協(xié)同增效的產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑,推動在赤泥重點(diǎn)產(chǎn)區(qū)建設(shè)百萬噸級綜合利用產(chǎn)業(yè)園區(qū),提高對地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)度。三是供應(yīng)鏈體系構(gòu)建,選擇成熟度高、經(jīng)濟(jì)可行、規(guī)?;贸嗄嗟牡湫图夹g(shù)與產(chǎn)品,創(chuàng)新合作模式,引領(lǐng)帶動產(chǎn)業(yè)體系集聚式發(fā)展,提升赤泥資源化協(xié)同利用水平;基于區(qū)域產(chǎn)業(yè)特色和赤泥特點(diǎn),探索生態(tài)環(huán)境導(dǎo)向的開發(fā)模式等,構(gòu)建赤泥跨產(chǎn)業(yè)循環(huán)鏈接、耦合共生的減污降碳協(xié)同增效利用格局,從而建立相對穩(wěn)定的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈體系。

建立全球赤泥綠色利用創(chuàng)新聯(lián)盟。一是納入“一帶一路”生態(tài)文明建設(shè),氧化鋁的發(fā)展增量基本都在“一帶一路”國家,充分挖掘赤泥資源化稟賦,規(guī)劃協(xié)同以鋼鐵、建材、交通、住建、市政等重點(diǎn)應(yīng)用行業(yè)需求為導(dǎo)向,及早聚焦技術(shù)集成、同步產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用具有重要意義;要全鏈條、多領(lǐng)域全球合作創(chuàng)新,發(fā)掘新的增長點(diǎn),規(guī)范市場秩序,形成具有社會、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)價值的產(chǎn)業(yè)格局,打造跨行業(yè)、跨區(qū)域全球化赤泥綠色利用產(chǎn)業(yè)體系,定期舉辦國際論壇,深化國際交流合作。二是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),牽頭開展國際赤泥綜合利用標(biāo)準(zhǔn)和碳減排規(guī)則制訂,做好國內(nèi)赤泥綜合利用技術(shù)輸出,開拓赤泥基產(chǎn)品國際市場。三是共享數(shù)據(jù)庫,推動建設(shè)若干產(chǎn)業(yè)合作示范園區(qū),推動研究成果在相關(guān)國家產(chǎn)業(yè)化,梳理形成典型示范項目匯編,編制典型應(yīng)用場景和技術(shù)產(chǎn)品型譜名錄,建設(shè)信息體系,建立赤泥綜合利用全球信息數(shù)據(jù)庫。