五蓮縣石材廢料的資源化利用

李華，董仲珍，黃西宏，郭和民

（日照市環(huán)境保護(hù)局，山東日照276826）

我國(guó)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(chǎn)量幾乎占到全國(guó)花崗石產(chǎn)量的70%。

山東省日照市五蓮縣是江北最大的石材產(chǎn)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(zhì)儲(chǔ)量達(dá)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(chǎng)前景，帶動(dòng)石材加工業(yè)不斷發(fā)展壯大。石材加工業(yè)已經(jīng)成為五蓮縣重要的經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)。目前，五蓮縣石材項(xiàng)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(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)過程仍普遍采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，加工技術(shù)、設(shè)備落后，不但影響了石材生產(chǎn)效率，造成石材荒料成材率低、產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，而且在鋸切和研磨的過程中產(chǎn)生大量邊角料、鋸屑和磨屑等廢料，直接導(dǎo)致了石材資源的嚴(yán)重浪費(fèi)[1]。生產(chǎn)加工過程產(chǎn)生大量廢棄物，對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重破壞[2-4]，尤其是石材廢水的偷排、漏排引起嚴(yán)重的地表水質(zhì)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(jīng)成為石材加工企業(yè)以及當(dāng)?shù)卣株P(guān)注的問題。

為此，五蓮縣委、縣政府對(duì)石材加工業(yè)進(jìn)行綜合整治，最大限度地降低石材工業(yè)對(duì)周圍環(huán)境的影響。根據(jù)《中共五蓮縣委五蓮縣人民政府關(guān)于加快五蓮石材工業(yè)園建設(shè)的意見》（蓮發(fā)［2012］7號(hào)），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(shí)現(xiàn)石材加工企業(yè)規(guī)模發(fā)展、提檔升級(jí)和清潔生產(chǎn)，打造可持續(xù)發(fā)展的石材加工基地，爭(zhēng)創(chuàng)省級(jí)乃至國(guó)家級(jí)循環(huán)經(jīng)濟(jì)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(guó)外對(duì)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(jīng)篩選成碎石顆粒，經(jīng)防止風(fēng)化處理后，加入特殊配方的亞克力樹脂調(diào)制而成。這種花崗巖碎石涂料具有天然石材的質(zhì)感，且不褪色，涂刷性好，能有效防水、抗酸堿、附著力強(qiáng)、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(duì)石粉的純度要求較高。

（2）生產(chǎn)燒結(jié)磚[7]。意大利的UNIECO磚瓦設(shè)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(chǎn)品；P·Torres，H·R·Femandes等在原有瓷磚生產(chǎn)工藝下，成功利用廢花崗巖泥漿代替長(zhǎng)石生產(chǎn)瓷磚。

1.2 國(guó)內(nèi)對(duì)石材加工廢料的資源化利用

我國(guó)對(duì)石材加工廢粉的研究起步較晚，應(yīng)用技術(shù)不成熟，導(dǎo)致我國(guó)目前大部分廢粉堆積成山，無法得到充分的利用。

目前國(guó)內(nèi)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(chǎn)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(jìn)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(chǎn)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(chǎn)人造石，廢料利用率較高且成本較低。儲(chǔ)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(yuǎn)大于摻入廢料降低的成本，很難進(jìn)行推廣生產(chǎn)。

（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(chǎn)綠色高性能混凝土，其研究表明，在合理的摻量范圍內(nèi)（≤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(shí)可以節(jié)約水泥，充分利用礦產(chǎn)資源，減少環(huán)境污染，具有環(huán)境保護(hù)與混凝土綠色化的雙重效益[10]。林生鳳[11]通過對(duì)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(xiàng)性能均符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(shù)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(nèi)外的空氣質(zhì)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(jìn)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(chǎn)工藝及產(chǎn)污環(huán)節(jié)

五蓮石材工業(yè)園石材加工主要生產(chǎn)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(jìn)廠首先用鋸機(jī)切割，再用切機(jī)切片，然后用磨機(jī)將石片表面打磨后即成成品。

石材加工過程產(chǎn)生的主要污染物估算依據(jù)及產(chǎn)污量：

（1）根據(jù)《石板材行業(yè)環(huán)境問題及其對(duì)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(jù)《石板材加工廢水處理實(shí)用技術(shù)》：一般鋸機(jī)（10片，3臺(tái)鋸機(jī)配1臺(tái)切機(jī)）廢水產(chǎn)生量約14 m3/（臺(tái)·h）、磨機(jī)廢水產(chǎn)生量約0.7 m3/（臺(tái)·h），廢水循環(huán)利用時(shí)，補(bǔ)充水量為循環(huán)水量的1%。

（3）根據(jù)《石材加工行業(yè)防塵措施的效果和評(píng)價(jià)》：濕式鋸切作業(yè)場(chǎng)所粉塵產(chǎn)生濃度均值1.5 mg/m3、濕式磨光作業(yè)場(chǎng)所粉塵產(chǎn)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(chǎn)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(yàn)。

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(chǎn)生主要污染物為鋸泥（濕式粉塵）。針對(duì)鋸泥產(chǎn)生量大、水分大等特性，計(jì)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(shù)處理石材鋸泥，加工其為生產(chǎn)工程砌塊。此項(xiàng)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(jìn)而制成建筑行業(yè)所用的優(yōu)質(zhì)材料，不僅具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，而且在很大程度上減少了石材加工行業(yè)對(duì)環(huán)境的污染排放，同時(shí)具有良好的社會(huì)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(jié)束語

隨著科技的進(jìn)步，石材工業(yè)產(chǎn)品的廢料已實(shí)現(xiàn)由廢變寶，在很多行業(yè)中作為原料進(jìn)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(jìn)行混凝土砌塊生產(chǎn)，提高有限資源的利用率，提高石材加工附加值，有效實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]練國(guó)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(duì)策——以敖江流域?yàn)槔齕J].海峽科學(xué)，2008(6)：58-72.

[3]陳國(guó)本，陳欣.國(guó)外對(duì)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(shù)實(shí)現(xiàn)固體廢棄物石粉的綜合利用[N].中國(guó)建材報(bào)，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(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，2008.

[6]曾余姚，張秉堅(jiān).石材工業(yè)廢料的綜合利用技術(shù)[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(yīng)用研究[D].廣州：華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，2010.

[8]儲(chǔ)凌，張華，金江.利用石材廢料生產(chǎn)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(yàn)研究[C].第十屆全國(guó)水泥和混凝土化學(xué)及應(yīng)用技術(shù)會(huì)議·南京，2007：1-6.

[10]賀鴻珠.石粉與粉煤灰復(fù)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(shè)科技，2013(2)：49-51.

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

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