寧夏工業(yè)固廢處置與資源化利用戰(zhàn)略研究

唐志華，呼和濤力，郭華芳，熊祖鴻，魯 敏，陳 勇,3

(1.中國科學院廣州能源研究所，廣東省廣州市，510640；2.常州大學，江蘇省常州市，213164；3.中國科學院廣州分院，廣東省廣州市，510070)

0 引言

寧夏回族自治區(qū)(以下簡稱“寧夏”)位于中國西北部的黃河中上游地區(qū)，地處北緯35°14′-39°23′，東經(jīng)104°17′-107°39′，東鄰陜西省，西部、北部接壤內(nèi)蒙古自治區(qū)，南部與甘肅省相連，總面積為66 400 km2。寧夏下轄5個地級市，2019年常住人口694.66萬人，實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值3 748.48億元，人均生產(chǎn)總值54 217元。寧夏全境具有工業(yè)規(guī)模的固體礦產(chǎn)地共計225處。其中，煤礦產(chǎn)地112處，已探明儲量4×1010t，居全國第6位，遠景預測儲量2.03×1011t，居全國第5位，以煤炭為基礎的能源化工產(chǎn)業(yè)是寧夏的支柱產(chǎn)業(yè)。

近幾年，“西電東送”火電基地、國家大型煤炭生產(chǎn)基地和煤化工產(chǎn)業(yè)基地等大型工業(yè)基地的建設，推動了寧夏工業(yè)固體廢物排放規(guī)模的快速擴大，帶來的環(huán)境問題日益凸顯[1-2]?！吨腥A人民共和國環(huán)境保護稅法》和新修訂的《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》的實施無疑又給工業(yè)固廢的處置及資源化利用帶來了更大的壓力，依靠科技創(chuàng)新實現(xiàn)工業(yè)固廢的規(guī)?；幹门c資源化利用，探索工業(yè)固廢分類資源化利用的技術途徑是寧夏的必然選擇[3]。

為此，筆者及其所在的團隊在分析寧夏工業(yè)固廢排放特征、成分構成、處理和資源化利用狀況現(xiàn)狀的基礎上，總結存在的問題，結合國內(nèi)外相關技術，研究提出寧夏工業(yè)固廢處置與資源化利用戰(zhàn)略，給出了“十四五”及今后一個時期寧夏工業(yè)固廢處理與資源化利用相的關意見和建議。

1 寧夏工業(yè)固廢處置與資源化利用現(xiàn)狀

1.1 一般工業(yè)固廢的種類

2019年，寧夏煤炭產(chǎn)量為7.17×107t，火力發(fā)電量為1.42×1011(kW·h)，煤制柴油、煤制石腦油、煤制液化石油氣和煤制其他石油制品產(chǎn)量分別為7.52×105、1.32×106、3.95×105和1.40×106t，由此產(chǎn)生了大量的粉煤灰、煤矸石、鍋爐渣和脫硫石膏等工業(yè)固廢，2019年寧夏一般工業(yè)固廢的排放量為5.69×107t，工業(yè)固廢綜合利用率僅為32.43%，遠低于我國平均水平(54.6%)[4]。

根據(jù)2020年10月11日國家市場監(jiān)督管理總局(國家標準化管理委員會)批準發(fā)布的《一般固體廢物分類與代碼》(GB/T 39198-2020)，寧夏一般工業(yè)固廢的種類可分為煤矸石、其他尾礦、粉煤灰、脫硫石膏、磷石膏、鍋爐渣、高爐渣、鋼渣、其他冶煉廢渣等，其中煤矸石和其他尾礦主要產(chǎn)生于煤的開采、洗選過程，粉煤灰、鍋爐渣和脫硫石膏主要產(chǎn)生于燃煤發(fā)電、煤氣化等煤炭利用過程，高爐渣、鋼渣和其他冶煉廢渣主要產(chǎn)生于金屬冶煉行業(yè)，磷石膏等主要產(chǎn)生于化工行業(yè)。2010-2019年統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，寧夏一般工業(yè)固廢排放量最大的為粉煤灰、煤矸石、鍋爐渣和脫硫石膏，分別占2010-2019年一般工業(yè)固廢排放總量的36.46%、15.77%、19.38%和11.76%，合計占一般工業(yè)固廢排放總量的83.37%。由于其他尾礦、磷石膏、高爐渣、鋼渣等一般工業(yè)固廢種類龐雜，產(chǎn)生量相對較少，將其統(tǒng)稱為其他工業(yè)固廢(合計占2010-2019年一般工業(yè)固廢排放總量的16.63%)。寧夏各類一般工業(yè)固廢種類及占比如圖1所示。

圖1 寧夏各類一般工業(yè)固廢種類及占比

1.2 一般工業(yè)固廢成分分析

工業(yè)固廢的主要化學成分是決定固廢品質及資源化利用方式的主要因素，寧夏產(chǎn)生量最大的4類典型工業(yè)固廢的主要化學成分見表1。

表1 典型工業(yè)固廢主要化學成分[5-6] %

由表1可以看出，粉煤灰中SiO2和Al2O3的含量合計為80.7%，但CaO的含量較低(均值<10%)，根據(jù)國際粉煤灰的分類標準(ASTMC618)，寧夏粉煤灰為低鈣(F類)粉煤灰，寧夏粉煤灰的平均燒失量低于2%，說明寧夏火電廠鍋爐設備先進，煤燃燒充分；寧夏煤矸石中SiO2和Al2O3的含量合計為82%，F(xiàn)e2O3、CaO和MgO的含量合計為5.4%，其余主要為碳含量；鍋爐渣中SiO2和Al2O3的含量合計為69.6%，F(xiàn)e2O3、CaO和MgO等金屬氧化物的平均含量超過20%；脫硫石膏的化學成分與天然石膏基本相同，其主要化學成分為CaSO4·2H2O和CaSO3, 寧夏脫硫石膏 CaSO4·2H2O 的含量均在 93% 以上，表1中顯示的燒失量主要是水分，CaO和SO3主要是CaSO4分解產(chǎn)生的。綜合來看，寧夏工業(yè)固廢主要產(chǎn)生于煤的開采利用過程，其化學成分主要是煤中的無機礦物和煤炭利用過程中產(chǎn)生的氧化物，化學成分以SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等為主，還含有硫化物及少量有毒微量元素。

寧夏粉煤灰、煤矸石和鍋爐渣的主要成分與黏土類似，具有較好的耐火性和高溫燒結性能，可以替代黏土配料生產(chǎn)水泥、混凝土、燒結磚、陶粒等各類建材產(chǎn)品，也可以替代砂石骨料用于鋪路、礦井填充、壩堤修筑等建筑工程。結合態(tài)CaO的含量影響建筑材料自硬性和混凝土的早期強度，CaO含量低則建筑材料的自硬性和混凝土早期強度較差，寧夏粉煤灰、煤矸石和鍋爐渣中CaO含量相對較少，這在一定程度上影響了建材產(chǎn)品的品質及其在工程領域的應用。粉煤灰和鍋爐渣顆粒具有大的比表面積，且含有少量殘?zhí)己痛罅縎iO2、Al2O3和CaO 等活性基團，顆粒表面具有Fe、Al等多金屬活性點位，具有良好的吸附性能和催化性能，可以用于生產(chǎn)吸附劑和催化劑及廢水處理。煤矸石中有機碳的含量影響其資源化的利用方式，當有機碳含量大于20%時，煤矸石可以用作燃料；有機碳含量在6%～20%時，可以作為礦物燃料摻和料；有機碳含量低于6%時，不具能量直接回收的價值，但將其用于生產(chǎn)水泥或燒結磚時，煤矸石自身的發(fā)熱量可以節(jié)省能源消耗。Si、K、Ca、Mg是植物生長所需的元素，粉煤灰、煤矸石、鍋爐渣和脫硫石膏主成分中的SiO2、CaO、MgO和K2O可以用于生產(chǎn)農(nóng)用硅肥和化肥。粉煤灰、鍋爐渣和脫硫石膏可以生產(chǎn)土壤改良劑，用于調節(jié)土壤pH值，增加土壤孔隙度，促進土壤中微生物活性，使水、肥、氣、熱趨向協(xié)調。一般工業(yè)固廢中稀有金屬或稀土元素的含量達到工業(yè)級品味(Fe2O3為7%，Al2O3為35%，重稀土為0.06%，輕稀土為0.08%)才有提取價值，寧夏有少量粉煤灰中Al2O3的含量達到了35%，鍋爐渣中Fe2O3的含量均值超過了7%，有一定的Fe和Al提取價值，但絕大部分工業(yè)固廢不具備高值化利用條件。

1.3 一般工業(yè)固廢排放、處置與資源化利用情況

2010-2019年，寧夏一般工業(yè)固廢排放量逐年快速增長，2019年的排放量達到5.69×107t/a，相比2010年增長了1倍多，特別是2016年后，隨著寧夏煤炭、電力和能源化工等重點項目的投產(chǎn)建設，一般工業(yè)固廢的年排放量快速且穩(wěn)定增長，2016年、2017年和2018年的一般工業(yè)固廢排放量的年增長率分別為36.18%、34.80%和18.74%，2019年一般工業(yè)固廢排放量的增速稍有降低，排放總量比2018年減少了9.80×104t。

2010-2014年，寧夏一般工業(yè)固廢的綜合利用率不斷升高(從57.69%升高到76.42%)，處置率不斷降低(從19.86%降至8.91%)，而從2014-2019年，一般工業(yè)固廢的綜合利用率不斷降低(從76.42%降至32.43%)，處置率不斷升高(從8.91%升高到60.00 %)，2010-2019年寧夏一般工業(yè)固廢排放、處置與資源化利用情況[4]如圖2所示。

圖2 2010-2019年寧夏一般工業(yè)固廢排放、處置與資源化利用情況

造成這一現(xiàn)象的主要原因可能是2014年之后寧夏一般工業(yè)固廢排放量大規(guī)?？焖僭鲩L，原有的資源化利用模式和規(guī)模體量難以及時消納如此快速增長的工業(yè)固廢，只能通過無害化處置的方式來解決增量排放的工業(yè)固廢。2019年，寧夏各市一般工業(yè)固廢排放、處置與資源化利用情況[4]見表2。

表2 2019年寧夏各市一般工業(yè)固廢排放、處置與資源化利用情況 104 t

由表2可以看出，2019年一般工業(yè)固廢排放量最多的為寧東地區(qū)(1.95×107t)，其次為銀川市(1.24×107t)和石嘴山市(1.16×107t)，固原市的工業(yè)固廢排放量最小(9.52×105t)；一般工業(yè)固廢綜合利用量最多的是寧東地區(qū)(6.00×106t)，其次為石嘴山市(4.06×106t)和吳忠市(3.16×106t)，綜合利用量最少的為固原市(2.52×105t)；一般工業(yè)固廢貯存量最多的是吳忠市(5.14×106t)，其次為中衛(wèi)市(4.23×106t)和銀川市(1.02×106t)，固原市一般工業(yè)固廢貯存量最少(4.66×104t)；一般工業(yè)固廢處置量最多的是寧東地區(qū)(1.30×107t)，其次為中衛(wèi)市(1.21×107t)和石嘴山市(9.28×106t)，一般工業(yè)固廢處置量最少的為固原市(6.62×105t)。

寧夏一般工業(yè)固廢排放相對集中，2019年一般工業(yè)固廢排放量超過106t的企業(yè)共有19家，合計排放一般工業(yè)固廢3.57×107t，占寧夏全區(qū)一般工業(yè)固廢排放總量的62.75%。其中寧東地區(qū)有國家能源集團寧夏煤業(yè)有限責任公司煤制油分公司等9家企業(yè)，主要為煤炭開采和洗選、煤電生產(chǎn)和煤化工企業(yè)，合計排放一般工業(yè)固廢1.96×107t；銀川市有華電寧夏靈武發(fā)電有限公司等4家企業(yè)，主要為煤電生產(chǎn)企業(yè)，合計排放一般工業(yè)固廢7.12×106t；石嘴山市有國電寧夏石嘴山發(fā)電有限責任公司和國電大武口熱電有限公司共2家企業(yè)，分別為煤電和熱力供應企業(yè)，合計排放一般工業(yè)固廢2.89×106t；吳忠市有寧夏大唐國際大壩發(fā)電有限責任公司、華能寧夏大壩發(fā)電有限責任公司和申能吳忠熱電有限責任公司共3企業(yè)，分別為煤電和熱力供應企業(yè)，合計排放一般工業(yè)固廢3.92×106t；中衛(wèi)市有寧夏天元錳業(yè)集團有限公司共1家企業(yè)，主要從事金屬冶煉加工，排放冶煉廢渣2.22×106t。

2019年寧夏各市/區(qū)不同工業(yè)固體廢物排放量及典型企業(yè)排放情況見表3。

表3 2019年寧夏各市/區(qū)不同工業(yè)固體廢物排放量及典型企業(yè)排放情況 104 t

1.4 一般工業(yè)固廢處置與綜合利用產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

寧夏工業(yè)固廢處置方式以衛(wèi)生填埋為主，全區(qū)共有27座渣場，分布在寧東地區(qū)、石嘴山市、銀川市、吳忠市、中衛(wèi)市和固原市，分別各有渣場12座、5座、3座、3座、2座和1座，庫容總量為3.95×108m3，除寧東地區(qū)部分渣場仍在運行外，其他各渣場已基本飽和。寧夏工業(yè)固廢資源化利用方式以生產(chǎn)水泥、混凝土及傳統(tǒng)建材為主[7-10]，共建立了各類循環(huán)經(jīng)濟試點34個，建設了蒸壓加氣混凝土砌塊、蒸壓粉煤灰磚、石膏基干混砂漿、煤矸石發(fā)電、水泥熟料和超細粉煤灰生產(chǎn)等多條生產(chǎn)線，基本形成電石渣制水泥、粉煤灰、爐渣、脫硫石膏生產(chǎn)墻材等循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈，但由于資源化產(chǎn)品附加值較低、技術裝備落后和市場容量有限等原因，固廢資源化企業(yè)數(shù)量從2015年末的554家降至目前的443家，整個產(chǎn)業(yè)鏈的價值有待提升。

1.5 一般工業(yè)固廢處置與綜合利用方面主要存在的問題

寧夏一般工業(yè)固廢處置與綜合利用方面主要存在以下突出問題：

(1)快速增長的工業(yè)固廢排放量和逐漸縮小的消納能力之間的矛盾日益凸顯。寧夏現(xiàn)有渣場的庫容已經(jīng)接近飽和，但每年工業(yè)固廢排放量在持續(xù)增長，需要不斷挖掘新的空間才能消納日益增長的工業(yè)固廢，不僅占用了大量的土地資源，而且環(huán)境壓力會持續(xù)增大。

(2)一般工業(yè)固廢品質較低，資源化產(chǎn)品附加值低，銷售半徑小，產(chǎn)能嚴重過剩。寧夏絕大部分一般工業(yè)固廢的品質較低，資源化利用價值不高，目前最常見的方式是將符合粒度、活性等指標的一般工業(yè)固廢分選出來直接添加到水泥和混凝土中，不符合要求的一般工業(yè)固廢則堆放貯存。一般工業(yè)固廢改性的技術，無論是化學法還是物理法，均不成熟，加上企業(yè)研發(fā)投入不足，銷售半徑小，產(chǎn)能嚴重過剩。

(3)一般工業(yè)固廢綜合利用企業(yè)的規(guī)模小，研發(fā)投入不足，資源化產(chǎn)品單一，同質化競爭嚴重。目前，寧夏大部分一般工業(yè)固廢綜合利用企業(yè)規(guī)模較小、缺乏核心技術、研發(fā)投入不足。一般工業(yè)固廢綜合利用途徑單一，以生產(chǎn)水泥以及各類新型磚瓦砌塊、建筑石膏墻板為主，資源化產(chǎn)品單一，同質化競爭嚴重。建材行業(yè)是一般工業(yè)固廢資源化產(chǎn)品消納的主要市場，受到市場、季節(jié)、社會接受程度等因素的影響，行業(yè)利潤空間被進一步壓縮，企業(yè)可持續(xù)發(fā)展困難。

(4)部分類型的一般工業(yè)固廢資源化利用途徑未打通，處理難度大，造成了巨大的資源浪費。據(jù)統(tǒng)計，百萬噸級煤間接制油工藝將排放約9×105t/a左右的煤氣化鍋爐渣。寧東基地是我國煤制油、煤制烯烴規(guī)模最大的基地之一，煤氣化鍋爐渣排放量巨大。寧夏天元錳業(yè)有限公司渣場堆放的金屬氧化物廢物(錳渣)超過1×106t，且還在以2×105t/a的排放量繼續(xù)累積；中衛(wèi)市的魯西化工化肥公司磷石膏渣場臨時堆存的磷石膏接近7×105t。而目前這些工業(yè)固廢尚未打通資源化利用的技術途徑。

2 國內(nèi)外技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

2.1 國內(nèi)外一般工業(yè)固廢綜合利用現(xiàn)狀

2018年，我國一般工業(yè)固廢排放量為3.316×109t，其中綜合利用量為1.812×109t，處置量為7.98×108t，貯存量為7.84×108t，丟棄量為7.3×105t，綜合利用率為54.64%[11]。我國的粉煤灰、煤矸石、鍋爐渣和脫硫石膏等一般工業(yè)固廢主要應用于水泥、混凝土、各類建材制品、土壤改良、道路工程和礦井回填材料等領域。世界先進水平國家一般工業(yè)固廢的資源化率為70%～80%，日本一般工業(yè)固廢綜合利用率高達97.4%，德國等歐洲發(fā)達國家一般工業(yè)固廢綜合利用率在85%以上，美國一般工業(yè)固廢綜合利用率為80%左右，中國臺灣地區(qū)一般工業(yè)固廢資源化率也達到了80%。目前，這些發(fā)達國家和地區(qū)一般工業(yè)固廢綜合利用方式主要為生產(chǎn)建材或用于建筑填料，如生產(chǎn)水泥、混凝土及各類建材制品，用于建筑工程(路基、壩基)、土壤改良和礦井回填等，高值化利用所占比例非常少[12-13]。

我國一般工業(yè)固廢資源化利用率與發(fā)達國家差距較大的主要原因是我國一般工業(yè)固廢排放體量巨大且排放集中，大宗工業(yè)固廢資源化利用技術途徑單一；其次為區(qū)域分布失衡，我國一般工業(yè)固廢主要分布于經(jīng)濟社會發(fā)展相對落后的西北地區(qū)。

2.2 國內(nèi)外技術現(xiàn)狀與未來發(fā)展方向

目前，國內(nèi)外一般工業(yè)固廢資源化利用技術有200余項，其中得到實際應用的有近70項，應用范圍涉及水泥行業(yè)、土木工程、建筑材料、環(huán)保行業(yè)、農(nóng)業(yè)、陶瓷工業(yè)和能源化工等多個領域[14-27]。目前應用最廣泛的技術為生產(chǎn)水泥、混凝土和各類建材產(chǎn)品，約占工業(yè)固廢資源化利用總量的45%～50%；其次為鋪路、礦山修復、采空區(qū)回填等，約占工業(yè)固廢資源化利用總量的20%～25%；農(nóng)業(yè)領域的應用主要是改良土壤和生產(chǎn)肥料，約占工業(yè)固廢資源化利用總量的15%～20%；其他領域的應用如廢水治理、煙氣脫硫等約占工業(yè)固廢資源化利用總量的5%，提取稀有金屬和稀土元素等高值化利用占比不足工業(yè)固廢資源化利用總量的1%。

大宗工業(yè)固廢處置與資源化利用技術是解決我國工業(yè)固廢處置難題的關鍵。一是要大力發(fā)展工業(yè)固廢源頭減量技術，通過采礦裝備的信息化、智能化，實現(xiàn)尾礦和煤矸石等工業(yè)固廢的井下就地掩埋[28]；二是應重點突破工業(yè)固廢深層礦井高效安全填充技術[29-32]、工業(yè)固廢軟土固化和沙漠治理關鍵技術[33]，實現(xiàn)工業(yè)固廢大規(guī)模就近消納與處置；三是發(fā)展工業(yè)固廢梯級管理和多元化綜合利用技術，如低品質一般工業(yè)固廢改性提質技術[34]、高品質工業(yè)固廢高值化利用技術等[17]。

3 寧夏一般工業(yè)固廢處置與資源化發(fā)展戰(zhàn)略建議

3.1 寧夏一般工業(yè)固廢處置與資源化利用技術方向選擇

工業(yè)固廢處置與資源化利用技術方向的選擇應充分考慮當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展的實際情況和地理環(huán)境因素[35]，選擇減量能力強、產(chǎn)業(yè)協(xié)同度高、經(jīng)濟性可以接受、技術成熟度較高、無環(huán)境二次污染風險和符合政策扶持的技術方向[36]。結合目前工業(yè)固廢處理技術及未來發(fā)展方向，分別對粉煤灰、煤矸石、鍋爐渣和脫硫石膏這4類典型固廢處置與資源化利用技術方向進行評價，經(jīng)專家研討選擇了技術成熟度、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益、減量能力、社會發(fā)展和地理條件以及政策扶持方向這6大評價指標，各指標對應的評價準則與等級的定義見表4。

表4 技術方向評價指標及評價準則與等級定義

基于寧夏特殊的地理位置和經(jīng)濟社會發(fā)展程度，邀請了10名專家對各技術方向進行指標評分，并繪制成雷達圖，粉煤灰、煤矸石、鍋爐渣和脫硫石膏的綜合利用技術評價結果分別如圖3～圖6所示。

圖3 粉煤灰綜合利用技術評價

圖4 煤矸石綜合利用技術評價

圖5 鍋爐渣綜合利用技術評價

圖6 脫硫石膏綜合利用技術評價

由圖3可以看出，粉煤灰在生產(chǎn)建材產(chǎn)品和鋪路方面，具有技術成熟、經(jīng)濟效益較差、環(huán)境效益好和減量能力強的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件比較相符，與政策扶持方向基本相符；粉煤灰在生產(chǎn)土壤改良劑和肥料技術處于發(fā)展階段，具有經(jīng)濟效益好、環(huán)境效益差和減量能力一般的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件相符，政策扶持方向不明確；粉煤灰在礦井、壩堤回填技術處于發(fā)展階段，具有經(jīng)濟效益較差、環(huán)境效益差和減量能力強的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件相符，與政策扶持方向基本相符；粉煤灰在物質提取、生產(chǎn)功能材料和工業(yè)原料技術方面處于起步階段，具有經(jīng)濟效益好、環(huán)境效益和減量能力差的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件比較相符，與政策扶持方向非常相符。

由圖4可以看出，煤矸石在發(fā)電技術方面相對成熟，具有經(jīng)濟效益和環(huán)境效益一般、減量能力差的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件比較相符，與政策扶持方向非常相符；煤矸石在回填煤礦采空區(qū)技術方面相對成熟，具有經(jīng)濟效益較差、環(huán)境效益差和減量能力強的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件相符，與政策扶持方向非常相符；煤矸石在做路基材料的技術方面相對成熟，具有經(jīng)濟效益較差、環(huán)境效益好和減量能力強的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件比較相符，與政策扶持方向基本相符；煤矸石在生產(chǎn)建材產(chǎn)品技術方面相對成熟，具有經(jīng)濟效益一般、環(huán)境效益好和減量能力強的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件比較相符，與政策扶持方向基本相符；煤矸石在生產(chǎn)肥料技術方面處于發(fā)展階段，具有經(jīng)濟效益好、環(huán)境效益差、減量能力一般的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件相符，政策扶持方向不明確；煤矸石用于物質提取的技術處于起步階段，具有經(jīng)濟效益好、環(huán)境效益和減量能力差的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件比較相符，與政策扶持方向非常相符；煤矸石用于生產(chǎn)功能材料和工業(yè)原料的技術處于起步階段，具有經(jīng)濟效益好、環(huán)境效益一般和減量能力差的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件比較相符，與政策扶持方向非常相符。

由圖5可以看出，鍋爐渣在生產(chǎn)建材產(chǎn)品技術方面比較成熟，具有經(jīng)濟效益一般、環(huán)境效益好和減量能力強的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件比較相符，與政策扶持方向基本相符；鍋爐渣在回填采礦區(qū)技術方面比較成熟，具有經(jīng)濟效益較差、環(huán)境效益差和減量能力強的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件相符，與政策扶持方向基本相符；鍋爐渣在鋪路技術方面比較成熟，具有經(jīng)濟效益較差、環(huán)境效益好和減量能力強的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件比較相符，與政策扶持方向基本相符；鍋爐渣在生產(chǎn)土壤改良劑技術方面處于發(fā)展階段，具有經(jīng)濟效益一般、環(huán)境效益差和減量能力一般的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件相符，政策扶持方向不明確；鍋爐渣在用于廢水處理技術方面處于發(fā)展階段，具有經(jīng)濟效益好、環(huán)境效益好和減量能力一般的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件相符，政策扶持方向不明確；鍋爐渣在用于物質提取技術方面處于起步階段，具有經(jīng)濟效益好、環(huán)境效益和減量能力差的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件比較相符，與政策扶持方向非常相符；鍋爐渣在用于生產(chǎn)功能材料和工業(yè)原料技術方面處于起步階段，具有經(jīng)濟效益好、環(huán)境效益一般和減量能力差的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件比較相符，與政策扶持方向非常相符。

由圖6可以看出，脫硫石膏在生產(chǎn)建材產(chǎn)品和水泥緩凝劑技術方面比較成熟，具有經(jīng)濟效益一般、環(huán)境效益好和減量能力強的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件比較相符，與政策扶持方向基本相符；脫硫石膏在回填采礦區(qū)的技術方面比較成熟，具有經(jīng)濟效益較差、環(huán)境效益差和減量能力強的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件相符，政策扶持方向不明確；脫硫石膏在鋪路技術方面比較成熟，具有經(jīng)濟效益較差、環(huán)境效益好和減量能力強的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件比較相符，與政策扶持方向基本相符；脫硫石膏在生產(chǎn)土壤改良劑技術方面處于發(fā)展階段，具有經(jīng)濟效益一般、環(huán)境效益差和減量能力一般的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件相符，政策扶持方向不明確；脫硫石膏在生產(chǎn)肥料技術方面處于發(fā)展階段，具有經(jīng)濟效益好、環(huán)境效益差和減量能力一般的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件相符，與政策扶持方向非常相符；脫硫石膏在用于生產(chǎn)功能材料和工業(yè)原料的技術方面處于起步階段，具有經(jīng)濟效益好、環(huán)境效益和減量能力差的特點，與寧夏社會發(fā)展及地理條件相符，與政策扶持方向非常相符。

綜合上述分析，粉煤灰、煤矸石、鍋爐渣和脫硫石膏在用于生產(chǎn)建材產(chǎn)品和鋪路，脫硫石膏用于水泥緩凝劑方面，其生產(chǎn)功能材料和工業(yè)原料等技術方向的各指標均無最低得分，即無明顯短板，是目前寧夏相對最佳的技術選擇；鍋爐渣用于廢水治理政策扶持方向不明確，其余5大指標均無最低得分，是次佳的技術選擇。

粉煤灰生產(chǎn)肥料和土壤改良劑、煤矸石生產(chǎn)肥料、鍋爐渣生產(chǎn)土壤改良劑、脫硫石膏生產(chǎn)土壤改良劑和生產(chǎn)肥料的短板是環(huán)境效益差、存在重金屬二次污染的風險，寧夏共有鹽堿地1 850 km2，對土壤改良劑和肥料有一定需求，但采用這些技術方向需承擔一定的環(huán)境風險；粉煤灰用于礦井和壩堤回填、煤矸石回填煤礦采空區(qū)、鍋爐渣和脫硫石膏回填采礦區(qū)技術的短板也是環(huán)境效益差，這些技術方向雖然可以大規(guī)模消納寧夏的工業(yè)固廢，但可能對地下水造成重金屬污染的風險；粉煤灰、煤矸石、鍋爐渣用于物質提取的短板是減量能力差和環(huán)境效益差，該技術方向提取了工業(yè)固廢的高價值組分，但工業(yè)固廢體積無明顯變化，同時提取過程中會產(chǎn)生廢水、廢酸或廢堿，容易造成環(huán)境二次污染；鍋爐渣生產(chǎn)功能材料和工業(yè)原料技術的短板是減量能力差，鍋爐渣制備吸附劑、催化劑和橡膠填料等功能材料和工業(yè)原料后體積無明顯減少；脫硫石膏生產(chǎn)功能材料和工業(yè)原料主要是化工原料，該技術的短板是環(huán)境效益差，有SO2氣體和廢酸產(chǎn)生。

因此，寧夏工業(yè)固廢處置及資源化利用要依靠科技創(chuàng)新，通過技術研發(fā)、工藝改進和裝備升級突破上述技術的短板，同時需要結合技術發(fā)展方向合理規(guī)劃和布局，不斷提高資源化利用率和安全處置效率。

3.2 階段發(fā)展目標及技術路線圖

到2025年，工業(yè)固廢源頭減量技術、工業(yè)固廢改性提質技術及高性能綠色建材生產(chǎn)技術水平顯著提升，產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模持續(xù)擴大，產(chǎn)業(yè)鏈的價值進一步提升，初步形成資源高效循環(huán)的發(fā)展模式，工業(yè)固廢綜合利用率將達到80%，工業(yè)固廢資源化產(chǎn)業(yè)發(fā)展達到目前國際中高端水平；到2030年，多種工業(yè)固廢協(xié)同填充礦井技術、軟土固化技術及沙漠治理技術取得重大突破，工業(yè)固廢高值化利用水平大幅提升，工業(yè)固廢資源化產(chǎn)業(yè)形成多元化集群發(fā)展的態(tài)勢，工業(yè)固廢綜合利用率將達到90%；到2035年，工業(yè)固廢源頭減量技術達到國際先進水平，工業(yè)固廢綜合利用率將達到100%，全面實現(xiàn)“無廢礦山”和“無廢社會”的發(fā)展目標。寧夏工業(yè)固廢處置及資源化技術路線如圖7所示。

圖7 寧夏工業(yè)固廢處置及資源化技術路線

3.3 重點任務及優(yōu)先發(fā)展的重大工程

3.3.1 重點任務建議

(1)構建以企業(yè)為主體的科技創(chuàng)新體系，加快傳統(tǒng)工業(yè)固廢資源化產(chǎn)業(yè)的轉型升級。目前，寧夏大部分工業(yè)固廢綜合利用企業(yè)的規(guī)模較小，創(chuàng)新驅動力不足，缺乏先進的工程技術和裝備，產(chǎn)業(yè)鏈處于中低端發(fā)展階段，應加快構建以科學研究為先導、以標準化為軸心、以信息化為載體的科技創(chuàng)新體系，形成以企業(yè)為主體，政府、高校、研究所和社會資本共同參與的產(chǎn)學研用創(chuàng)新模式。強制淘汰落后設備和工藝，研發(fā)先進的技術、工藝和設備，推動傳統(tǒng)工業(yè)固廢資源化產(chǎn)業(yè)的轉型升級，提升整個產(chǎn)業(yè)鏈的價值。

(2)構建工業(yè)固廢精細分類、分級管理、梯級利用的綜合管理體系。圍繞“無廢礦山”和“無廢社會”的發(fā)展目標，進一步提升工業(yè)固廢精細化管理水平，對工業(yè)固廢種類、品質、技術、工藝、工程裝備和資源化產(chǎn)品進行精細化分類，按照專業(yè)基地、園區(qū)和企業(yè)進行分級管理，讓各類不同品質的工業(yè)固廢都得到低、中、高值的梯級綜合利用，提升工業(yè)固廢資源化綜合利用效率。

(3)完善財政補貼制度和標準體系建設，建立一套成熟、完整的運作體系。結合現(xiàn)行利益疏導為主的綜合財政補貼方式，開展工業(yè)固廢綜合利用的生態(tài)環(huán)境效益評價并設立專項補貼資金，建立“利益疏導與生態(tài)效益”并重的財政補貼制度。進一步完善大宗工業(yè)固廢綜合利用標準體系，完善技術、工藝和產(chǎn)品的標準化體系，充分發(fā)揮標準、導則、指南的技術支撐作用，進一步規(guī)范工業(yè)固廢資源化產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

(4)優(yōu)化工業(yè)固廢資源化產(chǎn)業(yè)布局，提升產(chǎn)業(yè)協(xié)同度、拉大產(chǎn)業(yè)鏈。加強頂層設計，根據(jù)工業(yè)固廢排放特點、資源品質、市場需求、國土空間和產(chǎn)業(yè)基礎，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局，建立產(chǎn)業(yè)協(xié)同共生的發(fā)展格局，促進工業(yè)固廢在企業(yè)之間小循環(huán)、產(chǎn)業(yè)之間的中循環(huán)和區(qū)域之間大循環(huán)，不斷提升工業(yè)固廢資源化利用率，促進固廢資源化產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展。

3.3.2 重大工程建議

(1)采空區(qū)工業(yè)固廢回填工程。由于常年大規(guī)模的煤炭開發(fā)利用，寧夏產(chǎn)生了大量的地下采空區(qū)，容易造成地面下沉，引發(fā)地質災害。如固原市王洼煤礦采空區(qū)導致道路斷裂、土地塌陷，塌陷區(qū)影響面積7.07 km2，其中耕地2.49 km2，涉及農(nóng)戶380多戶，造成了巨大的經(jīng)濟損失。工業(yè)固廢回填采空區(qū)不僅可以將其作為資源暫時封存起來，有效解決工業(yè)固廢處理難題，而且可以防止采空區(qū)塌陷。在采空區(qū)周邊開展詳細地質勘測，科學評估工業(yè)固廢回填對地下水及地質環(huán)境的影響，開展惠農(nóng)區(qū)、采空區(qū)工業(yè)固廢充填示范工程。

(2)高性能綠色建材生產(chǎn)示范基地建設。突破傳統(tǒng)思維模式，發(fā)展高性能綠色建筑材料，生產(chǎn)符合綠色建材標準的產(chǎn)品。在寧東、石嘴山地區(qū)建設“高性能綠色建材生產(chǎn)示范基地”，重點推廣粉煤灰生產(chǎn)新型無機保溫材料、高性能建筑材料示范工程，“煤矸石發(fā)電-粉煤灰或陶粒-建筑材料”循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈示范工程，電石渣生產(chǎn)輕質碳酸鈣示范工程，錳渣生產(chǎn)礦棉制品示范工程，工業(yè)副產(chǎn)石膏生產(chǎn)的高檔裝飾材料示范工程，逐步實現(xiàn)傳統(tǒng)工業(yè)固廢資源化產(chǎn)業(yè)的轉型升級。

4 政策建議與保障措施

4.1 政策建議

(1)完善科技政策，健全創(chuàng)新機制，加強體系建設。充分調動市場主體的積極性，發(fā)展一批企業(yè)主導、產(chǎn)學研用緊密結合的產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新聯(lián)盟，支持聯(lián)盟成員建立專利池、制定技術標準等，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)信息互通和資源共享；加強平臺建設，依托科研院所、大學和大型骨干企業(yè)，聯(lián)合國內(nèi)相關機構，組建工程技術中心及重點實驗室；構建科技服務體系，加強知識產(chǎn)權體系建設。加大企業(yè)技術創(chuàng)新的投入力度，鼓勵企業(yè)建設技術研發(fā)中心，支持企業(yè)與高校、研究所共建聯(lián)合實驗室和工程技術中心，鼓勵企業(yè)申報市級、省級和國家級技術中心、重點實驗室、工程中心和工程實驗室，建立完善以企業(yè)為主體的產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新體系。設立工業(yè)固廢資源化利用的重大科技專項或重點項目，加快突破關鍵技術，打通產(chǎn)業(yè)關鍵環(huán)節(jié)，降低產(chǎn)業(yè)鏈的綜合成本。

(2)因地制宜地制定地方法律法規(guī)，營造有利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境。結合國家固體廢物分類資源化法律法規(guī)體系，研究制定具有寧夏特色的地方法律法規(guī)，營造有利于固廢資源化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境。要加大財稅優(yōu)惠力度，擴大資源化產(chǎn)品的稅收優(yōu)惠、綠色采購、政府補貼等優(yōu)惠政策覆蓋范圍，建立靈活的資源化利用和無害化處置價格調節(jié)機制，建立“誰利用、誰受益”“誰回收、誰受益”的政策環(huán)境；建立政府各部門聯(lián)合監(jiān)管懲戒機制，根據(jù)資源化利用產(chǎn)業(yè)市場發(fā)展基本規(guī)律，以解決“部門墻”制約為重點，合理配置不同部門的管理責權，形成分工明確、相互銜接、充分協(xié)作的聯(lián)合監(jiān)管工作機制，加強對工業(yè)固體非法拋棄、轉移、利用、處置等行為的打擊力度，提高企業(yè)守法自覺性。

(3)出臺促進工業(yè)固廢資源化產(chǎn)業(yè)多元發(fā)展、融合發(fā)展和集群發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策。結合區(qū)域資源環(huán)境承載力和產(chǎn)業(yè)基礎，統(tǒng)籌規(guī)劃布局工業(yè)固廢資源化產(chǎn)業(yè)，并出臺相應的產(chǎn)業(yè)政策，創(chuàng)造多元化的投融資渠道，充分發(fā)揮政策的引導和激勵作用，形成“政府主導、市場運作、全社會參與”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展氛圍，構建工業(yè)固廢多元化資源利用的工業(yè)生態(tài)網(wǎng)絡，不斷拓展產(chǎn)業(yè)鏈條，提升產(chǎn)業(yè)鏈價值，形成集約化、特色化、差異化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。

4.2 保障措施

(1)加強頂層設計，統(tǒng)籌礦山開發(fā)與工業(yè)固廢綜合利用戰(zhàn)略。貫徹落實國家“創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享”的發(fā)展理念，結合國家宏觀戰(zhàn)略，將工業(yè)固廢分類資源化戰(zhàn)略與產(chǎn)業(yè)結構調整、清潔生產(chǎn)、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標相統(tǒng)籌。銜接生態(tài)紅線、國土空間規(guī)劃，統(tǒng)籌礦山開發(fā)和工業(yè)固廢綜合利用戰(zhàn)略，從空間布局角度出發(fā)，科學管控礦山資源開發(fā)和工業(yè)固廢處置活動，引導小型礦山兼并重組，關閉技術落后、破壞環(huán)境的礦山，提高礦產(chǎn)資源開采率、選礦回收率和源頭減量率；統(tǒng)籌考慮工業(yè)固廢處置及資源化利用水平，實行“以廢定產(chǎn)”，綜合平衡工業(yè)固廢的排放量和消納能力。

(2)加大科技投入，推動工業(yè)固廢綜合利用產(chǎn)業(yè)高端發(fā)展。加大科技投入，重點支持工業(yè)固廢分類資源化利用關鍵共性技術和重點裝備研發(fā)；支持前瞻性關鍵技術聯(lián)合攻關，有序安排先進裝備集成及其產(chǎn)業(yè)化示范，促進產(chǎn)業(yè)高端發(fā)展。加強信息技術與工業(yè)固廢分類資源化利用的深度融合，依托云計算、“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化信息技術手段，構建工業(yè)固廢綜合管理體系，加強工業(yè)固廢產(chǎn)生、回收、資源化利用的信息采集、數(shù)據(jù)分析和流向監(jiān)測，提升工業(yè)固廢分類資源化過程環(huán)境風險防控水平，提高申報登記、行政審批等管理工作信息化水平，提高工作效率，加速推動工業(yè)固廢綜合利用項目的落地。

(3)充分發(fā)揮經(jīng)濟杠桿的調節(jié)作用，激發(fā)工業(yè)固廢資源化企業(yè)的內(nèi)生動力及市場外生動力。充分發(fā)揮財政專項資金、政府性投資對市場的帶動作用，加大財政預算在工業(yè)固廢分類資源化利用領域的投入，引導社會資本進入產(chǎn)業(yè)市場。推進稅制改革，將工業(yè)固廢分類資源化利用的綜合成本納入資源開發(fā)、利用、消費的全過程，強化資源稅、環(huán)境稅對工業(yè)固廢源頭減量和填埋處置的限制作用，促進精細分類、充分資源化。要建立污染者付費制度，從全生命周期的角度綜合權衡產(chǎn)業(yè)成本和財政補貼的力度，激發(fā)工業(yè)固廢資源化企業(yè)的內(nèi)生動力及市場外生動力。

5 結語

以煤炭為基礎的能源化工固廢主要為粉煤灰、煤矸石、鍋爐渣和脫硫石膏4大類，由于寧夏工業(yè)固廢排放量巨大且排放集中、固廢資源品質不高及資源化利用技術單一等多重因素的影響，造成寧夏工業(yè)固廢處置困難，給生態(tài)環(huán)境帶來了巨大壓力。必須依靠科技創(chuàng)新實現(xiàn)寧夏工業(yè)固廢的規(guī)?；幹门c資源化利用，應從三大戰(zhàn)略層面重點布局寧夏工業(yè)固廢的解決方案：一是工業(yè)固廢源頭減量；二是結合寧夏的地理條件和地形地貌積極探索工業(yè)固廢大規(guī)模就近消納方案，如工業(yè)固廢深層礦井充填和工業(yè)固廢治沙等；三是應充分結合工業(yè)固廢的物理化學特性、寧夏經(jīng)濟社會發(fā)展和產(chǎn)業(yè)布局發(fā)展多元化的綜合利用技術，實現(xiàn)工業(yè)固廢的梯級管理和分級資源化利用。寧夏工業(yè)固廢處置與資源化利用的戰(zhàn)略研究，對我國其他煤炭基地的大宗工業(yè)固廢處置與資源化利用具有一定的參考價值和借鑒意義。