开山炸石“贡献”了多少PM2.5?

　　——年排放PM2.5相当于640万辆机动车的总排放量

　　PM2.5，大概是近几年来最让人关注的一个词。如何减少PM2.5排放，也成为我国众多科技工作者的共同思考。日前，中国循环经济协会尾矿联盟的科技工作者将治理PM2.5的目光投向了很少引人关注的开山炸石。

　　“京津冀地区的雾霾问题已成为举世瞩目的重大环境问题。而粒径小于1微米的超细固体颗粒物、氮氧化物和硫化物向大气中的排放，是构成PM2.5的最主要组分。”北京科技大学博士生导师、尾矿综合利用产业技术创新战略联盟（以下简称尾矿联盟）首席专家倪文教授在接受记者采访时表示。

　　据倪文教授的调查研究显示，京津冀地区每年建设用砂石料的总消耗量约6亿吨，大部分是由开山炸石来取得。

　　而开山炸石也给环境带来了巨大的污染。“开山炸石生产6亿吨建设用砂石料约向大气中排放潜在的PM2.5形成物8457.6万公斤，这绝对是一个非常重大的污染源，而长期以来却被人忽视。”倪文说。

　　资料显示，2013年京津冀地区共有大小采石场近3000处。

　　由于工作原因，尾矿联盟副秘书长杜根杰也长期奔波在京津冀地区的各个矿区。“开山炸石可不仅是造成PM2.5这么简单。由开山炸石生产建设用砂石料造成的植被破坏总面积约20万亩，有的地方被破坏得惨不忍睹，满目疮痍，给京津冀地区生态环境的进一步恶化留下巨大隐患。”

　　能否为“开山炸石”找到替代品？

　　——尾矿资源完全可以替代“开山炸石”得来的砂石料

　　“2014年的政府工作报告就指出，要加强环渤海及京津冀地区经济协作。习近平总书记强调，实现协同发展是一个重大国家战略，要坚持优势互补、互利互赢，扎实推进，加快走出一条科学持续的协同发展路子。而实现京津冀地区的‘碧水蓝天’也是协同发展的重要内容之一。作为科技工作者来说，我们也一直在寻找‘开山炸石’的替代品。”倪文说。

　　在尾矿综合利用产业技术创新战略联盟的推动下，联合北京科技大学、武汉理工大学、大连海洋大学、中国建筑材料科学研究总院、中国铁道科学研究院、北京建筑材料科学研究总院有限公司、首钢集团、鞍钢集团、北京新奥混凝土集团有限公司、北京金隅混凝土有限公司、北京密云冶金矿山公司数十家单位，研发成功采用尾矿和废石全湿法生产高质量建设用砂和混凝土粗骨料的技术并得到大规模推广应用。

　　从全产业链协同利用尾矿和废石的角度，对尾矿和废石在混凝土中的应用技术进行了多方面的系统研发和产业化推进。在对磁铁石英岩型铁尾矿和废石进行系统工艺矿物学研究的基础上，充分利用其固有特征，因地制宜研发成功全湿法生产高质量建设用砂和混凝土粗骨料的技术，并得到大范围推广。其中所生产的尾矿砂符合GBT14684-2011《建设用砂标准》，废石骨料符合GBT14685-2011《建设用碎石、卵石标准》。

　　“也就是说，用利用尾矿资源完全可以替代‘开山炸石’得来的砂石料。”倪文说。

　　尾矿,是指矿山企业在选矿过程中排放的废弃物，多以砂浆或泥浆形式排到尾矿库。尾矿库占地面积大，而且极具安全隐患，另外在尾矿库中富含的选矿药剂的水有时渗透到地下，对环境、地下水也会造成较大污染。因此选矿尾矿处理是摆在矿山生产者面前的一大问题。

　　一方面是资源的大量浪费，伴随着产生大量污染；而另一方面，倪文给出的数字更让我们震惊：“我国是全球尾矿和废石堆存量最大的国家：2013年尾矿产生量16.49亿吨，金属矿采矿废石总产生量为49.47亿吨，其中仅铁尾矿产生量就超过8.39亿吨，产生铁矿废石超过40亿吨。我国尾矿和废石的堆存总量超过610亿吨，相当于满载的重载列车绕地球200圈。”

　　一组数据显示，目前在京津冀及周边的燕山和太行山区，就堆存有200亿吨以上的铁矿尾矿和废石。而京津冀地区每年开山炸石生产的6亿吨石灰岩质建设用砂石料也都来自周边的燕山和太行山区，特殊的区位优势使二者具有可替代性。

　　技术是否成熟？

　　——在北京已有多年的成功应用经验

　　“我们要通过科技创新，一方面要减少开山炸石及其带来的严重污染，另一方面，将庞大的‘尾矿和废石山’利用起来，实现从源头上减排PM2.5。”倪文表示。

　　杜根杰还告诉记者，该团队还研发成功了100%采用铁矿尾矿和废石作为骨料配制C30—C80预拌泵送混凝土技术和高强高性能混凝土预应力构件技术，在尾矿联盟的推动下，已在北京地区大范围推广应用。目前累计生产预拌混凝土及预应力构件约1.8亿立方米，并经历了12年的应用考验。

　　同时，倪文和他的团队在研究中还发现，京津冀地区铁矿尾矿和废石的硅酸盐属性表面有大量的硅氧和铝氧断键,在低钙硅比和低水胶比的胶凝材料体系中能够重新键合,形成硅氧四面体的重新链接。

　　“最新的技术成果表明，利用这种含大量硅氧和铝氧断键的尾矿和废石做砂石料，能够和矿渣、钢渣、粉煤灰和脱硫石膏实现多组分协同，具有大幅度降低混凝土中水泥熟料的用量和提高混凝土性能的潜力。”倪文说。

　　倪文教授长期从事矿物材料和固体废弃物资源化的研究工作。他在研究中发现，如果能将钢渣粉磨成微米级细粉，并与高炉水淬矿渣微粉、尾矿微粉和脱硫石膏微粉协同作用，可制成高性能的混凝土和用于地下充填采矿的充填料的胶凝材料。

　　据介绍，在已完成的小规模工程试验中，混凝土中的水泥熟料用量可以比目前降低50%~90%，同时能使混凝土的耐久性显著提高。在这种协同作用下采用尾矿和废石作为混凝土骨料，效果好于由开山炸石取得的石灰岩质砂石料。

　　“如果全国的高炉矿渣、钢渣、尾矿粉、脱硫石膏与尾矿和废石制成的砂石料能够实现良好的全产业链协同利用，每年不仅能节省5亿吨至10亿吨的水泥熟料，还能减少数十亿吨的开山炸石。”倪文说。

　　根据密云冶金矿山公司提供的用户意见显示，仅该公司下属的5家矿山企业在2013年就生产尾矿、废石骨料2800万吨，95%以上销售给北京市的混凝土搅拌站或预制件厂。由此可以计算，这些尾矿和废石骨料可以生产混凝土1200万立方米，总产值可达40多亿元。该技术在北京市自2006年到2013年8年间逐步推广扩散，约创造产值1278亿元，总利润约66亿元。

　　“利用尾矿来替代砂石料，既保护了环境，消除了安全隐患，又从源头上减少了PM2.5的排放，盖房子质量还好，何乐而不为呢？”倪文说。

　　未来能做些什么？

　　——“十三五”期间尾矿联盟将带动京津冀利用尾矿每年达到3亿吨

　　“尾矿联盟成立以来，一直在组织相关成员单位开展尾矿综合利用及技术攻关，从尾矿提取有价组分、尾矿制备建材，尾矿农用及填充等方面，进行技术研究和工程项目实施，同时结合尾矿联盟为区域编制的发展规划，推动当地尾矿综合利用产业的发展，推广尾矿综合利用先进技术，缓解尾矿堆存带来的安全隐患，其社会、经济及环境效益显著。”杜根杰说。

　　杜根杰同时表示，“十三五”期间，如何利用尾矿来减少开山炸石，减少京津冀地区的PM2.5排放也将是联盟的重点工作之一。

　　据介绍，尾矿将围绕铁尾矿与废石资源进行重点研究，比如“典型地区铁尾矿和废石资源中有价组分回收与优质建材原料协同优化清洁生产技术”研究，重点研发有价组分回高效回收与优质建材原料生产的协同技术、粉尘污染高效低成本控制技术、废水高效回用技术、超细尾矿泥（粉）高效回收与利用技术。“无水泥微膨胀胶结充填料专用胶凝材料生产技术”，重点研究充填料水化硬化过程中硅的四配位同构化效应和复盐效应调控技术、钢渣微粉在矿渣微粉与脱硫石膏的协同作用下微粒微膨胀高效利用技术、提高充填料的可控性及强度发展规律对采矿工艺的适应性技术等。

　　“我们计划到‘十三五’末期，带动京津冀及周边地区减排PM2.5，每年利用尾矿达到3万吨，新增消纳尾矿废石每年达到3亿吨，为在京津冀地区全面停止开山炸石提供具有国际领先水平的成套技术和示范工程；支撑全国胶结充填采矿生产成本平均降低30%，尾矿充填采空区消纳尾矿总量从现在的1.6亿吨增加到3亿吨以上。”杜根杰说。

　　代表、委员建议

　　全国人大代表王守东：

　　尾矿利用还需调整和发展铁路运力

　　采用铁矿尾矿和废石生产混凝土骨料与开山炸石相比，在部分地区会发生运距增加的问题。例如，由于目前在北京市全部禁止开山炸石生产砂石料，原来靠昌平供应砂石料的北京市北部区域改由密云供应铁矿的尾矿和废石生产的砂石料，运距增加了30~50公里。按目前实际公路运输价格计算，增加运费约15~25元/吨。再如，目前北京东部区域大部分是从河北省三河市运入石灰岩质砂石料，而离北京东部较近的河北省境内铁矿尾矿和废石主要产于兴隆、遵化、迁西、迁安等县市，比从三河运入远50~100公里。按目前实际公路运输价格计算，增加运费约25~50元/吨。

　　但是尾矿利用的运输问题也不是不可解决。

　　如果改为采用铁路运输，运费只增加8~13元/吨（铁路运费为公路运费的1/3~1/4）。并且，采用铁路将铁矿的尾矿和废石生产的砂石料运入北京，与采用公路从三河运入开山炸石生产的砂石料相比，成本持平，甚至略有降低。一些大型矿山（如首钢迁安铁矿）有自建铁路与国家骨干铁路相连，具备很好的铁路运输条件。因此，只要在京津冀一体化的框架下，调整和发展铁路运力，完全可以实现尾矿和废石与开山炸石生产砂石料之间的成本零增加替换。另外，实现京津冀地区的砂石料以电气化铁路运输为主，还能大幅度减少汽车运输对大气的污染。

　　全国政协委员刘建平：

　　争取在10年内京津冀地区停止开山炸石

　　建议有关部门进一步出台有利于在京津冀地区减少开山炸石生产砂石料的限制性政策和减少开山炸石过程中污染物排放的环保强制性政策，逐年减少开山炸石生产砂石料的总量。

　　同时出台在京津冀地区利用尾矿和废石生产砂石料和混凝土的进一步鼓励政策，特别要鼓励清洁生产成熟技术的推广，逐年增加采用铁矿尾矿和废石代替开山炸石生产砂石料的总量，争取在10年内在京津冀地区100%停止开山炸石生产砂石料。

　　加快多种固废协同利用减少混凝土中水泥熟料用量并提高混凝土的力学性能、耐久性和环境安全性的新技术研发和工程示范。加快配套技术标准、施工规范的制定。争取10年内实现在京津冀地区减少5000万吨/年水泥熟料的生产。

　　把采用铁矿尾矿和废石代替开山炸石生产建设用砂石料、大力发展电气化铁路运输和减少水泥熟料产量作为京津冀地区产业结构调整、能源结构调整和推进城镇化进程的重要抓手之一，纳入京津冀协同发展重大国家战略的优先部署，建成国家创新驱动战略、区域协同发展战略和主体功能区战略协调推进的重大示范工程。

　　部委声音

　　工信部：2015年实现

　　京津冀尾矿等固废综合利用约6000万吨

　　日前，工信部下发了《2015年工业绿色发展专项行动实施方案》（以下简称《方案》）。《方案》指出，将通过实施2015年工业绿色发展专项行动，实现到2015年底，减少煤炭消耗400万吨以上，初步建立京津冀及周边地区工业资源综合利用协同发展机制，完善产业链。实现京津冀及周边地区尾矿、冶炼渣等工业固废综合利用量约6000万吨/年。

　　《方案》提出，2015年将提升重点区域重点行业煤炭清洁高效利用水平，指导京津冀及周边地区、长三角等重点工业企业实施清洁生产技术改造，预计全年削减二氧化硫7万吨、氮氧化物6万吨、工业烟（粉）尘4万吨、挥发性有机物2万吨。

　　工信部将组织推进京津冀地区工业资源综合利用协同发展。研究制定《京津冀及周边地区工业资源综合利用协同发展行动计划》，明确京津冀地区工业资源综合利用产业协同发展的思路，推进尾矿、废石、粉煤灰、废旧电子电器等资源跨区域协同利用，加强产业对接，探索大宗工业固废及资源化产品区域协同发展新模式，完善工业资源综合利用产业链。

(来源:人民政协报)