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    石棉尾矿综合利用风险分析
    [点击量:788] [作者:求真] [日期:2018-06-21]


    石棉尾矿是石棉矿采选过程排弃的尾石,因含有石棉短纤维及重属等而被列入危险固废。同时,由于石棉尾矿的主要化学组成为硅、镁、铁、铝及镍、钴等,因此又具有一定的利用价值。近几年来,随着环保法规的日臻完善和环保要求的日益提高,对石棉尾矿的资源化利用引起了有关方面的高度重视。一些院校,如合肥工业大学、西南科技大学、中国矿业大学等做为教学题材纷纷进行了一些基础性研究;一些科研院所,如南阳东方应用化工研究所等本照环保、高效、实用原则开展了石棉尾矿综合利用工业技术的研究,并获得了实质性成果;一些企业,如内蒙古中晃集团、甘肃省阿克赛富利达公司等也分别采用不同技术路线进行了一些初步的工业化偿试;一些矿区所在地政府对石棉尾矿综合利用进行了宏大规划和可行性研究,如甘肃省阿克赛县政府公布了年处理1000万吨石棉尾矿综合利用项目发展规划西宁特钢对年处理10万吨石棉尾矿综合利用建设项目进行了中试研究和小型工业化生产验证,同时又以试产所得产品进行了长达二年的市场调研,以上述工作所获成果为依据进行了可行性论证和项目规划等。总之,投资建设石棉尾矿资源化综合利用项目符合国家产业政策,己为社会各界所关注。

    石棉尾矿是一种有利用价值工业固废。对其利用符合国家产业政策、有利于改善生态环境、能够创造可观的经济效益和环境效益。但是,在研究、决策投资建设石棉尾矿资源化综合利用项目时,要持一个冷静、认真、负责和实事求是的态度,不仅要考虑其可行性一面,更要考虑其风险一面。只考虑可行性而对风险因素视而不见或刻意掩盖,必将导致论证及评审结论失真,造成投资失误。笔者长期致力于石棉尾矿综合利用的研究,此就石棉尾矿综合利用所存在的风险谈谈自己的认识。

    1、决策风险

    决策风险产生于决策依据,决策依据的可靠性直接决定着决策风险程度的大小。要规避或降低决策风险就必须高度重视对决策依据可靠性的调研与考察,这是一项事关建设项目安全的基础性工作。就石棉尾矿综合利用建设项目而言,决策依据包括尾矿存量、化学与物相组成服务年限,产品方向,产品应用领域及市场前景预测,技术来源、技术可靠性、成熟性验证与比选,技术的经济性、环保性考察、论证与比选,其它还有原材料、能源动力来源及可供资源量调研,运输条件调研,项目建设地环境条件及基础设施分析等基础性信息。所述基础性信息的准确性决定着决策依据的可靠性。如果把项目决策建立在缺泛可靠性决策依据的基础之上,进行一些为满足政绩需要或作为宣传噱头而做的具有明显假空特征的规划,甚至脱离实际,数据凭理论推导估算,只阐述可行性,不关注风险性,甚至刻意掩蔽风险的所谓可行性论证,以及按组织者意图作结论的所谓的评审结果,只能误导投资者并给投资者带来巨大的投资风险,对石棉尾矿资源化综利用产业的发展没有任何益处。

    一些投资者在有关决策依据可靠性的考察与论证方面做得就比较扎实。如西宁特钢,他们拟利用茫涯石棉尾矿投资建设综合利用项目,进行了长达三年的技术调研与甄选,并根据调研结果将拟建规模由初期的100万t/年压缩为30万t/年。期间,在确认产品方向、技术路线的基础上,又耗资百万进行了工业化试产验证。他们还组织专职团队进行了为期二年的配套资源及产品市场调研。以试产验证所获笫一手资料、配套资源及产品市场调研结果为依据进行了可行性研究和专家评审。由于工作做得扎实,因此所做决策符合实际情况,具有较高的可靠性,由此最大限度地规避了来自于决策程序的风险。

     

    2、技术风险

    技术风险来自所采用技术路线的成熟性、可靠性、经济性和产品与市场需求之间的适用性

    近几年来,涉及石棉尾矿综合利用技术的研究活动较为活跃,发表了一些论文,公开了一些专利,所有这些为后续研究奠定了一定基础。然而,纵观已报道的文献、专利,笔者认为,目前的研究成果距工业化应用尚有不小的距离,其原因,一是已发表的论文大部分系教研成果,充其量是课堂技术或实验室技术,而且数据的真实性也值得怀疑。尤其是在学术腐败盛行的今天,数据造假、论文抄袭、论文凑、论文代撰现象屡见不鲜。二是大部分研究成果处于实验室阶段,没有进行中试研究和进一步的工业化放大生产试验,不具备工业化可行性。三是有些单位、个人为了团体及个人利益对所谓的研究成果进行不负责任的夸大宣传,制造轰动效应。四是一些论文、专利产生的背景是为了满足职称评定与晋升评申高新技术企业的需要,所涉及的成果根本没有实用价值。

    针对上述情况,如果在确定技术方案时不做可靠性、成熟性验证与甄别,盲目信任媒体、平台的宣传与推介,其势必将所存在的巨大技术风险带入工业化过程,造成投资失误,酿成重大经济损失。近十年来,一些单位在石棉尾矿综合利用方面所进行的工业化实践之所以最终归于失败,其根本原因在于忽视了对拟采用技术的可靠性的验证与甄别。因此,认真搞好技术调研,本照眼见为实,看得见,摸得着,实事求是的原则对石棉尾矿综合利用技术进行可靠性、成熟性、实用性考察比选,是规避技术风险的迫切需要。

     

    3、资源风险

    对石棉尾矿的高附加值化、精细化综合利用,主要涉及对石棉尾矿中硅、镁、铁、铝、镍、钴等有价元素的浸出、分离与化合物制备。处理过程除了要消耗基本原料石棉尾矿外,还要消耗大量的酸、碱等原、辅材料,同时还要消耗大量的水、电、天然气等。所述原、辅材料和能源动力的来源、供应与运输必须能够满足建设项目正常运行的需要。如果不考虑项目建设地及周边地区的资源条件、能源动力条件和交通运输条件,盲目确定建设规模,那么必将带来重大资源风险。

    2015年,有新疆托里县某公司委托某单位进行蛇纹石综合利用建设项目可行研究,委托方确定建设规模为年处理蛇纹石矿200万吨,产品方向为硫酸镁、氧化镁、沉淀法白炭黑、氧化铁红工业颜料和镍钴精矿。按所述规模,建设项目投产后每年将消耗浓硫酸300万吨,氢氧化钠30万吨,原煤360万吨(热值5000大卡),水1200万m³。结合项目建设地及周边地区的资源条件和交通运输条件,经研究确认所述项目缺乏可行性。其中无法解决建设项目投产后对原、辅材料及能源动力的需求是构成其不行可行性的主要因素。

    2017年,青海某公司以顺利通过中试研究和工业化试产验证为前提,确定项目建设规模为年处理石棉尾矿100万吨,产品方向为一水硫酸镁、无水硫酸镁、医用食品级碳酸镁、高纯氧化镁、高分散性白炭黑、氧化铁工业颜料和镍精矿,并委托某单位进行可行性研究。研究认为,所述建设规模具有较高的投资风险,其原因除了市场因素外,就是无法解决建设项目投产后物资、能源动力的供应问题。根据论证方建议,青海某公司及时作出决策,将年处理石棉尾矿100万吨调整为30万吨,并将一期工程建设规模确定为10万吨,由此使建设规模与当地资源条件相一致,规避了所存在的资源风险,使建设项目免于在建成投产后陷于无米下锅的囧境。

    2017年,有单位提出了建设年处理200万吨以上石棉尾矿综合利用项目规划,委托有关方面进行了可行性研究并组织了专家评审,但从产品方向、工艺路线和资源配置(指石棉尾矿以外的原辅材料、能源动力等)等方面考虑,笔者认为存在着较大的投资风险,不可行性大于可行性。

    总之,投资建设石棉尾矿综合利用项目,要充分结合项目建设地及周边地区的资源条件,实事求是,合理选址,合理确定建设规模,规避建设项目资源风险。


    4、市场风险

    对石棉尾矿的高附加值、精细化利用,其产品方向不外乎以下几种:

    一是浸出、分离其中的金属元素,如镁、铁、镍、钴等,制备相应的化合物,所述化合物包括镁系列产品中的硫酸镁、碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁等。铁化合物中的聚合硫酸铁、高纯氧化铁、氧化铁工业颜料及其它电池用铁盐等。对镍和钴的利用主要是通过分离富集制得镍钴精矿。

    二是浸出其中的非金属元素——硅,制备相应的硅化合物。所述硅化合物包括水玻璃、沉淀法橡胶配合剂用白炭黑、超细白炭黑、气象法白炭黑、高分散性轮胎用白炭黑及其它各种硅酸钠盐等。

    长期以来,提及石棉尾矿的利用,大家容易想到的是分离其中的镁元素生产氧化镁,但却忽视了硅、铁、镍、钴的存在与利用。事实上,从石棉尾矿中分离提取氧化镁,首先要对石棉尾矿进行预处理,并以此为基础采用酸浸的办法将金属元素,如镁、铁、镍、钴等浸出,所残余的酸浸废渣主要成分为SiO2,呈强酸性。对所得酸浸出液进行净化是一个必然过程,也是最终制得合格氧化镁产品的前提。如果单纯地去分离、提取氧化镁而不对已浸出的铁、镍、钴等进行综合利用,会因酸性废水的产生与排放对环境造成严重污染。同时,所得酸浸残渣为具有较高活性的SiO2,如不进一步综合利用,不仅会造成硅资源的流失,而且会因二次废渣的产生与排放对环境造成污染。不仅如此,还将增加氧化镁的生产成本。因此,对石棉尾矿的综合利用应走全元素利用的路子,这是实现石棉尾矿综合利用效益化、无害化重要途径。

    石棉尾矿中的主体元素是SiO2MgO,约占总质量的80%。对其进行综合利用,所得主要产品一是硅化合物,二是镁化合物。其中硅化合物有代表性的是白炭黑,镁化合物则是氧化镁。


    关于硅化合物:

    2016年底,我国沉淀法白炭黑生产总能力达到199万吨,实际产量126万吨,开车率63%。“十一五”以来,我国沉淀法白炭黑生产能力一直处于过程状态,产大于求,行业形势不容乐观。尤其是国家发改委所颁布的《国家产业调整指导目录》(2013年修订)已明确的将沉淀法白炭黑项目归入限制类,因此也存在着政策瓶颈。

    但是,白炭黑生产能力的过剩是结构性的。近几年来,随着轿车的普及,我国轮胎产业发展迅速。而绿色轮胎标签制度的实施,又将加速绿色轮胎行业的发展。绿色轮胎行业的发展,将为高分散性轮胎专用白炭黑产业的发展带来空前商机。因此,作为一种新型功能材料,我国无机硅行业“十三五”发展规划已将高分散性白炭黑生产的发展列入产业结构调整的主要方向之一。据有关方面预测,到2020年,我国轮胎行业对高分散性白炭黑的需求将达到75万吨。利用石棉尾矿中的硅元素生产符合市场需要、附加值较高的高分散性白炭黑具有十分广阔的发展前景。

    此外,超细白炭黑和气相法白炭黑也具有一定应用与市场空间。但由于这两种硅化合物归属精细化学品范畴,市场用量不大,因此不适宜于规模化生产。

    水玻璃也是一种重要的硅化合物,由石棉尾矿制备水玻璃,通常采用湿法工艺,由于受工艺条件的限制,所得水玻璃往往浓度和模数较低,无法直接作为商品出售。同时,目前我国水玻璃产能已达到300万吨/年,市场处过剩状态。此外,如将由石棉尾矿制得的浓度较低的水玻璃转化为浓度较高的液体水玻璃或固体水玻璃,需要消耗大量的能源,生产成本高,无法获得经济效益。不仅如此,水玻璃的消纳途径还受销售半径的影响。因此,由石棉尾矿生产的水玻璃,适宜于就地加工为白炭黑或其它硅化合物产品,而不不适于作为产品销售。

    关于镁化合物:

    镁化合物,尤其是氧化镁氢氧化镁、碳酸镁市场并不像有关人士介绍的那样乐观。我国镁化合物产能较大,应在千万吨/年以上,但主要产品构成是由菱镁矿煅烧制得的初级产品——轻烧氧化镁和重质氧化镁。同时,还有层次稍高的电熔镁砂、镁质耐火材料等。此外,还有附加值较低的七水硫酸镁等。由石棉尾矿生产的氧化镁、氢氧化镁、碳酸镁属化学法镁化合物,具有纯度高、物理与化学性能好、色泽洁白等特点,在工业、医药、农业、环保、航天、耐火材料等领域有着广泛应用。目前我国化学合成法氧化镁、氢氧化镁、碳酸镁生产能力分别为26万吨/年、50万吨/年(含由苦土粉水化法氢氧化镁)、6万吨/年,2015年实际产量分别为15万吨、27万吨和2.2万吨,消费量分别23.5万吨、21.6万吨和1.76万吨,产能、产量均处过剩状态。同时,从一个时期以来镁化合物生产企业的经营规模和状态来看,我国镁化合物行业的景气状态不尽人意。

    投资建设石棉尾矿综合利用项目,镁化合物是主要产品之一,由于镁化合物市场有一定的局限性,因此存在着相应的风险。氧化镁是石棉尾矿中的主要元素之一,含量通常在35%以上,如果投资建设年处理30万吨石棉尾矿综合利用项目,将其中的镁分离后全部用于生产氧化镁,那么氧化镁年产量将在9.5万吨以上。项目一旦投产,不仅将使本以供过于求的氧化镁市场雪上加霜,而且还将使建设项目陷入销售受阻困境,可以说,石棉尾矿综合利用的市场风险主要来自于镁化合物。


    5、环境风险

    对石棉尾矿的综合利用,尤其是高附加值、精细化利用,涉及到尾矿的预处理、酸碱联合浸出、有价元素的提取、化合物的制备的等工艺过程,在所述过程中必然有扬尘、尾气、废渣、废水产生,因此存着在较大的环境隐患。在项目实施过程如果不采取行之有效措施进行控制和循环利用,那么必将会给环境造成影响。虽然石棉尾矿为危险固废,但由此给环境造成的危害较之于处理前有过之而无不及。

    化解石棉尾矿综合利用环保风险的有效办法,一是要走全元素综合利用的路子,二是在甄选技术方案时,要选择“三废控制与循环利用手段完善,并经实践验证为行之有效的综合利用技术。

    6、结语

    综上所述,石棉尾矿是一种危险固废,但又因含有多种有价元素而具有一定的利用价值。对石棉尾矿的综合利用存在着决策、技术、市场和环境风险,必须予以高度关注。只考虑石棉尾矿的利用而忽视对所述风险因素的分析、论证与化解,将会给项目建设带来无法预判的后果。投资建设石棉尾矿综合利用建设项目,不仅要搞可行性论证,更要重视风险及风险控制论证,只有这样才能确保项目安全,有利于石棉尾矿综合利用事业的发展。

     

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    肖景波,高级工程师,中国化工学会无机酸碱盐专业委员会第三、四届硼化物专家组副组长,中国绿色建材产业发展联盟工业固废专业委员会学术委员会委员,《硼化合物生产与应用》第一副主编,中国硼工业新人贡献奖获得者,全国无机盐先进科技工作者。曾参与了《无机盐工艺学》等学术专著的编写,发表学术论文40余篇。多年来主要从事非金属矿综合利用、湿法冶金、工业废弃物综合利用、硼、镁化合物制备工艺研究。拥有40余项科技成果,具有扎实的理论基础和丰富的工业实践经验。

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