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石材资源高效利用与节能减排

2013-09-29
  • 建国初期,我国石材工业开始起步,改革开放后中国石材产业得到迅速发展,到20 世纪90 年代我国石材的出口量、产量和消费量已经达到世界第一位。近年来,在国民经济快速发展的带动下,石材产业努力克服国际金融危机的影响,进出口量持续增长,2010 年全国石材进出口总额、数量均比2009年有较大增长,分别为63.95 亿美元、3386 万t,比2009 年分别增长26.26%和15.41%。2011 年,中国石材进出口累计3 720 万t,同比增长9.5%;进出口额累计76 亿美元,同比增长18.0%。石材进出口量的持续增长,说明了我国有着巨大的石材消费市场和强大的石材加工能力,中国已成为真正意义上的世界石材大国。
    但是, 随着石材工业的快速发展, 石材加工中的一些问题也逐渐显露出来,在石材矿石加工过程中资源浪费严重,石材废料的任意排放造成环境污染和生态破坏等问题严重制约着石材产业的可持续发展。
    1 石材加工中存在的问题
    我国有着丰富的石材资源,但是在石材资源的开采和加工过程中仍普遍采用传统的生产方式,加工技术、设备落后,不但影响了石材生产效率,造成石材荒料成材率低、产品质量参差不齐,而且在锯切和研磨的过程中产生大量边角料、锯屑和磨屑等废料,直接导致了石材资源的严重浪费。
    此外,许多石材加工企业没有充分利用加工过程中产生的废料,造成资源浪费严重,石材加工废水的排放给周边水体造成了严重的污染,生产过程中粉尘的任意排放对工作人员、周边群众的身体产生了极大的伤害。
    总体而言,目前我国石材业对资源的控制力还不够强,石材的加工生产对环境的保护较差。走资源节约、环境友好、可持续发展之路是石材行业发展的必然,也是时代提出的最基本的要求。高效利用石材资源,提升创新石材加工工艺,减少石材加工污染对资源节约型、环境友好型社会的建设具有十分重要的意义。
    2 石材资源高效利用及节能减排措施
    2.1 提高石材加工技术水平在加工过程中降低石材资源消耗的措施在于减少石材废料的产生。石材废料大多来源于石材锯切和抛磨的过程,除去人的因素外,主要是由加工设备及工艺决定的。改善锯切方法和采用锯缝窄的锯切工具、加工精度高的抛磨设备是石材企业有效降低荒料损耗率、提高生产率和增加经济效益的途径。随着新技术的出现,石材加工设备已不断得到改进,加工工艺也不断得到提高。砂锯、拉锯、组合锯的出现更使板材的加工技术向前推进了一大步,生产效率显着提高, 资源浪费现象也得到有效控制。如近年来超薄高效组合圆锯片的研制成功、全自动连续抛磨机的应用等都使得生产效率得到大幅提升,加工过程中产生的废料也大量减少。
    降低石材消耗的另一主要措施在于节约使用石材用料。随着加工技术水平的提高,石材产品也越来越向薄型化发展,相对于传统装饰石材板,薄型、超薄型石材节约石材资源、节能环保、在实际应用中能够大大减轻主体负荷、降低工程造价。随着超薄对剖与定厚技术、板面自动抛光及磨边等关键技术的日趋成熟,目前大理石板材最薄可达2 mm,规格最大可做到1 200 mm×2 400 mm, 花岗岩板材厚度最薄可达3 mm,规格可大至1 200 mm×1 200 mm。由超薄石材和基板复合而成的一种新型石材装饰材料超薄石材复合板。 经过近几年的快速发展,加工技术水平不断提升,逐渐呈现出重量轻、强度高、利废环保、节约矿产资源等非复合天然石材产品难以媲美的显着优点。如南京工业大学和广东云浮市金瑞石材有限公司联合开展研发,利用石材废料为主要原料研制出一种可作石材复合板基材的低成本免烧板,为石材复合板的生产提供了一种成本低廉、性能较好的基板。同时利用改进的新型生产设备、新型粘结技术对超薄石材的对破、定厚以及复合技术等进行了研究开发,最终研制出一种资源节约型超薄石材复合板,其成品的石材面板厚度仅为2~3 mm。
    2.2 综合利用石材废料为减少石材资源在加工过程中的损失,除了采用新设备、提高加工技术水平以外,最重要的就是研究开发石材废料的综合利用技术,使石材废料资源化、高值化。目前废弃石料综合利用的主要途径有:利用石材边角料生产石材马赛克,利用废石料、废石粉生产人造合成石和人造异型石材。近年来,南京工业大学和广东云浮市相关企业开展了紧密的产学研合作, 针对当地每年产生的约40 万t 的废石粉、废石料进行了一系列综合利用的研发工作。如利用废石料作为无机填料,不饱和聚酯树脂为粘合剂,加入适量的颜料、固化引发剂及其他辅助试剂,经固化成型制得聚酯型人造大理石。这一技术的实施可消耗大量的废石料,不仅为石材企业解决石材废料问题提供了一个较好的途径,同时也实现了石材资源的高效利用。周忠华等发表的关于利用废石料生产水泥基人造石的工艺流程,利用废石料替代颜料生产水泥基人造石,既解决了原来的色彩不均的问题, 同时也使废石料得到了有效利用。
    石材废渣、废石粉等还可用于生产铸造用砂、化工产品填充剂、建筑粉刷涂料和防水材料等。如曾余姚等介绍的以废石粉为主要原料,加入粘接剂及助剂研制成仿石涂料,该生产工艺简单, 生产设备投资小, 石材废料利用率高。此外,在石粉、石渣中加入适当的水泥、固化剂经搅拌压胚,可制成新型材料,如前述利用废石料、废石粉制备石材复合板的免烧基板。
    此外,废石料、废石粉用于生活用煤中,不但能够减少用煤量, 还可以起到助燃和脱硫的作用,降低SO2有害气体逸出量, 改善室内外的空气质量;在电焊条的制造中加入适量的石粉, 可起造渣作用,防止焊接熔池及空气进入到电弧中。石材加工中产生的废石浆,经过固液分离、干燥后可用作水泥原料,也可以作为生产涂料、塑料、橡胶等的填充原料。
    2.3 石材粉尘、废水的污染防治在石材加工过程中往往伴随着大量粉尘、废水的产生,随着社会的发展,对石材加工业的环境保护呼声不断提高, 改善石材工厂环境、减少粉尘及废水污染越来越受到石材加工企业的重视。在防治粉尘污染的措施上,一些石材企业在使用先进防尘加工设备,配备相应的吸尘装置的同时,也组织技术人员研究改进生产技术,创新加工工艺,从根本上减少污染物的排放。如在人造石粒状材料输送过程中,开放式输送环境容易造成大量粉尘。广东云浮市百里通新型建筑材料有限公司通过技术创新,使用能够保证石材粒料在密闭状态下输送、技术比较成熟的气送技术和设备来输送石材粒料,技术人员在几大关键技术上对气送系统进行了创新改造, 最终解决了石材粒料输送方式存在的污染环境和浪费资源问题,同时降低了生产能耗,提高了生产效率。
    绝大多数石材加工企业均采用切割机加工石板材, 在加工过程中清水冷却刀具(磨具)、排除磨屑和清洗表面,产生大量工业废水。由于石材加工废水的主要污染物为固体悬浮物, 在处理加工废水的技术中,采取絮凝、沉淀等处理工艺,可实现石材加工废水的达标排放和厂区回用。如张云峰等报道采用絮凝沉淀及过滤工艺对石材加工废水进行处理。上海飞宙公司引进意大利BM 技术, 建立了石材加工厂污水集中处理系统,应用于国内石材加工企业, 减少了粉尘的污染, 同时提高了加工废水的循环利用。
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