国家标准计划《钛石膏综合利用技术规范》由 TC579(全国钒钛磁铁矿综合利用标准化技术委员会)归口 ,主管部门为中国钢铁工业协会。
主要起草单位 生态环境部固体废物与化学品管理技术中心 、中国涂料工业协会 、北新集团建材股份有限公司 。
| 13 环保、保健和安全 |
| 13.030 废物 |
| 13.030.10 固态废物 |
钛白粉学名二氧化钛(TiO2),具有优异的光学特性、卓越的颜料性能和稳定的物理化学性质,成为继合成氨、磷酸之后的第三大无机化学品。
二氧化钛是将含钛矿物经过化学方法加工成具有200~350nm粒度尺寸,再经其他无机物或有机物组分进行包覆的超细颗粒材料。
当前,二氧化钛被认为是世界上性能最好的白色颜料,广泛用于生产涂料、塑料、印刷油墨、纸张、化纤、橡胶、医药、食品等产品,因此钛白粉的消耗总量已经成为衡量和评价国家工业化水平和人民生活水平的标志之一。
我国钛白粉生产始于上世纪50年代,随着国民经济的增长和人们消费水平的提高,近年来我国对钛白粉需求逐年增加,已成为钛白粉生产和消耗量最大的国家。
鉴于钛白粉在国民经济中的重要性,2021年8月25日工信部回复政协提案称,国家有关部门正在编制“十四五”国家储备发展规划,考虑将钛资源纳入国家战略资源储备,并开展资源综合利用立法研究,围绕全面提高资源利用效率,保障国家战略资源安全。
至2019年,全球钛白粉生产能力超过800万吨,年用量超过750 万吨。
而我国是世界上最大的钛白粉生产国与消费国,2020年产能、产量与表观消费量分别达到了403万吨、351万吨与251万吨。
我国钛白粉90%以上采用硫酸法工艺生产,生产过程中产生大量酸性废水。
酸性废水主要来自于酸解尾气处理废水、煅烧废气冷却洗涤废水、水洗工序浆料洗涤和后处理浆料洗涤废水、生产车间设备及地面冲洗水等环节,通常采用加入石灰(或电石渣)来中和酸性废水,会产生以二水硫酸钙(CaSO4?2H2O)为主要成分的副产物,即钛石膏。
目前,钛石膏绝大部分采用渣场堆存和填埋方式处置,占用大量宝贵的土地资源,同时钛白粉企业每年需要支付巨额的钛石膏转运费、渣场堆存费用和堆场建设维护费用。
按照工信部“工业绿色发展规划(2016-2020年)”的要求,工业副产石膏利用率要由“十二五”末的47%提高到十三五末的60%;2018年1月1日起实施的《中华人民共和国环境保护税法》规定工业副产石膏等废渣如得不到综合利用,将予以征收大额的环境保护税;2021年10月24日,国务院《2030年前碳达峰行动方案》(国发〔2021〕23号)的重点任务:循环经济助力降碳行动,加强大宗固废综合利用,提高矿产资源综合开发利用水平和综合利用率,以煤矸石、粉煤灰、冶炼渣、工业副产石膏等大宗固废为重点,支持大掺量、规模化、高值化利用,鼓励应用于替代原生非金属矿、砂石等资源。
加快大宗固废综合利用示范建设。
到2025年,大宗固废年利用量达到40亿吨左右;到2030年,年利用量达到45亿吨左右。
由于钛石膏综合利用率较低,大量的钛石膏排放严重制约了我国钛白粉行业的健康发展。
2020年我国硫酸法钛白粉产生量约320万吨,若按每产1吨钛白粉副产8吨钛石膏(干基)来计算,钛石膏排放量约2560万吨。
经中国涂料工业协会调研统计,目前我国钛石膏综合利用率仅为10%。
至2020年底,我国历年累积钛石膏堆存量已超过2亿吨,并呈现出逐年递增的趋势。
钛石膏的大量堆存还会对周边土壤、大气和水体等带来巨大环境污染风险。
因此,钛石膏综合利用问题如果得不到有效的解决,不仅会严重影响我国钛白粉企业的正常生产,还会对下游涂料、塑料、油墨、造纸等行业和全产业链的健康发展造成不利影响。
经过国内很多专家学者、大学及科研机构多年的科学研究,取得了丰硕的研究成果,一致认为钛石膏完全可以替代部分天然石膏进行综合利用。
例如,作为水泥缓凝剂、复合胶凝材料、建材石膏、建材砖、路基材料等建材领域进行利用,或进行园林绿化、土壤改良剂或肥料等土地利用。
由于钛石膏综合利用方面的标准缺失,钛石膏的市场认可度较差,严重制约了钛石膏的大规模综合利用。
虽然相关研究机构与社会团体分别启动了关于钛石膏产品及环境保护方面的标准制定,但都只是涉及一些具体技术指标值,而没有全面系统的对钛石膏综合利用全过程提出要求。
因此,制定钛石膏综合利用技术规范国家标准迫在眉睫。
对于规范钛石膏的产生、综合利用方法,明确钛石膏在各领域的应用要求,拓宽钛石膏资源化利用途径,促进钛石膏在生产水泥和新型建筑材料等领域的大规模应用,在确保环境安全的前提下,推进钛石膏在土壤改良、井下充填、路基材料等领域的应用。
通过制定钛石膏综合利用技术规范国家标准,能够促进钛石膏在不同领域的应用,降低环境风险,促进我国钛白粉行业的绿色高质量发展,引导企业规范产生和综合利用钛石膏,提高钛石膏资源化利用途径和高值化利用规模。
因此,钛石膏综合利用技术规范国家标准的制定具有重大的现实意义。
1.范围 本文件规定了钛石膏的综合利用的术语和定义、要求、方法原理、工艺流程、原辅材料、主要设备、工艺路线和操作步骤、安全以及环境保护。 本文件适用于以钛矿或富钛料为原料,硫酸法工艺制备钛白粉时为处理酸性废水而产生的以二水石膏(CaSO4?2H2O)为主要成分的一般工业固体废物的综合利用。 经鉴别属于危险废物的,不适用于本文件。 2.主要技术内容 1)原理与主要技术路线 钛石膏的综合利用是将其进行干燥、煅烧、除杂等预处理,使其作为石膏建材、水泥缓凝剂、复合胶凝材料等建材利用,或进行园林绿化、土壤改良剂或肥料等土地利用等。 2)总体要求 钛石膏综合利用应遵循“性能稳定、环境安全”的原则,实现综合利用产品的标准化,保证综合利用过程中的环境安全与人体健康。 钛石膏综合利用应预先调查钛石膏来源,确定其化学组成、固体废物属性、附着水含量、烧失量等。通过分析钛石膏的理化特性,确定综合利用方式与环境健康风险管理技术要求。 钛石膏进行建材利用与土地利用时,应对钛石膏进行无害化预处理。 钛石膏建材综合利用时的放射性核素限量应符合GB 6566的要求,超过放射性核素限量的禁止建材利用。 3)技术要求 钛石膏在不同领域的利用应满足以下要求: 利用钛石膏生产石膏砌块、抹灰石膏、蒸压加气混凝土砌块时,相关产品性能应分别满足GB/T 21371、JC/T 698、GB/T 28627、GB 11968的要求,产品中的砷、铅、镉、铬、铜、镍、锌、锰含量应满足GB 30760-2014中表2的限值要求,同时重金属污染物可浸出浓度应满足GB 30760-2014中表3的限值要求。 利用钛石膏制备建筑石膏时,应根据要求对钛石膏进行除铁预处理,使其组成、物理力学性能,以及氧化钾、氧化钠、氧化膜和氟组分的含量满足GB/T 9776-2008中第6章的技术要求。 利用钛石膏生产砖瓦、作为水泥混凝剂,以及水泥窑协同处置钛石膏时,产品中的砷、铅、镉、铬、铜、镍、锌、锰的含量应满足GB 30760-2014中表2的限值要求,同时重金属污染物可浸出浓度应满足GB 30760-2014中表3的限值要求。 利用钛石膏生产硫酸盐水泥时,应经过验证,证明对水泥性能无害,满足GB 20472的要求。产品中的砷、铅、镉、铬、铜、镍、锌、锰的含量应满足GB 30760-2014中表2的限值要求,同时重金属污染物可浸出浓度应满足GB 30760-2014中表3的限值要求。 利用固化/稳定化方式将钛石膏用于道路工程,道路工程材料中的砷、镉、铬(六价)、铜、铅、汞、镍等污染物含量应满足GB 36600的筛选值要求。根据HJ/T 299制备的固体浸出液中,砷、锰、汞、铁浓度不应超过GB/T 14848中III类水的浓度限值。 利用预处理后的钛石膏单独或掺杂其他泥质用于园林绿化、土壤改良时,应分别满足GB/T 23486、GB/T 24600的污染物控制要求,同时不应对植物生长造成负面影响。 4)污染控制要求 钛石膏建材利用设施应配备必要的废气处理、防止或降低噪声与粉尘处理等污染防治设施。利用过程应采取防扬散、防流失、防渗漏等防护措施,在易产生粉尘的区域应配备除尘装置,除尘装置收集的钛石膏应返回贮存或利用工艺环节。 水泥窑协同处置钛石膏过程的大气污染物排放,应满足GB 30485、HJ 662的要求。 利用钛石膏生产水泥缓凝剂、石膏制品、建筑石膏、砖瓦、硫铝酸盐水泥、道路工程材料等建材过程的污染控制应执行相关行业污染物的排放要求。 钛石膏土地利用污染物防治应满足HJ 1091的要求。为防范钛石膏土地利用的环境风险,应按照GB 15618、GB 36600和GB/T 14848的要求对土地利用区域内的土壤和地下水进行采样监测。