固废处置与资源化利用
1 同济大学环境科学与工程学院二级教授、博士生导师赵由才：危险废物减容和熔融及
“超高静压压制钢渣”的立项背景是因中国工业固体废物产量巨大、利用率低，以及路基建材以应用为主，产品性能较差。将钢渣粉磨后通过高静压压制成型，破坏了钢渣的孔隙结构，减少钢渣架桥空隙。高静压增强了钢渣粉料颗粒之间的粘结作用，改善了钢渣与常规胶凝材料的相容性，提高钢渣建材利用质量水平。通过高压压制和碳酸氢钙缓慢反应，可消除氧化钙活性。在200吨压机压块条件下，100目钢渣粉末经高压作用，颗粒间间隙被压缩、架桥孔破碎，体积相对于自然堆积密度减容50%，相对于松散密度减容35%，压制过程经济压强为100～200MPa。压制压强的上升，成型产品的无侧限抗压强度近似线性增加，在高压作用下，物料的径距与孔隙被破坏，成型产品的抗压强度趋近于单一均相材料。粉磨钢渣压块90℃浸泡尺寸变化，膨胀率<3%～4%，热水浸泡后1天，膨胀率基本稳定。
“生活垃圾焚烧飞灰高静压减容稳定化技术”的立项背景是现有技术飞灰体积大，填埋压实度低，填埋作业方式粗放，作业过程产生大量的飞灰扬尘。团队改进原有技术，减少飞灰进入大气的量，延长填埋场使用寿命。总体而言，高静压技术可以减少50%～80%飞灰的体积，减少飞灰进入大气量99%以上，延长填埋场1倍以上的使用寿命。静压压制大比重飞灰模块工艺具有很高的经济效益，可以节省50%以上的固化剂，运行成本可以节省200元/吨以上飞灰。
生活垃圾焚烧飞灰产量是焚烧垃圾量的3%，全国2010年飞灰产量约为82万吨。生活垃圾焚烧飞灰产生的超标重金属和二噁英均是危险废物，生活垃圾飞灰处理与无害化责任分担趋势应是产生者负责无害化处理，环保部门负责最终卫生填埋。全中国的飞灰，可分离得到5吨二噁英，价值50亿元以上。超标重金属的萃取技术与设备可得到飞灰量50t/d，实际容积为40 立方米，萃取二噁英后的飞灰，再进行超标重金属萃取分离，可同时萃取Zn、Pb、Cd、Hg，萃取后的飞灰尾渣，其浸出毒性不再超标，从而转化为一般废物饱和萃取剂，采用盐酸反萃重金属，以混合物形式回收重金属40t，价值30万元。
2 山西大学教授、博士生导师廖洪强：煤基固废特性及其资源化利用新技术
山西大学在煤基固废资源化高效利用方面可产业化科研成果主要有以下几个：第一是冶炼渣高温余热回收及尾渣资源化全利用。中国冶炼高温渣年产生总量约5.5亿吨，蕴藏余热资源吨渣约50～60kg标煤，折合3025万吨标煤/年，其价值约242亿元;湿法熄耗水0.8～1.2立方米/吨渣，造成水资源浪费;水冷却高温冶炼渣排放粉尘、助长雾霾、污染环境。钢渣尾渣利用率低，急需资源化高效利用。因此，冶炼渣高温余热回收及尾渣资源化全利用工艺应运而生，其具有高温连续全干法换热、回收余热产生过热蒸汽、动态粒化换热、过热蒸汽超音速粉碎尾渣、制备尾渣超微等特点。第二是超音速蒸汽超微粉碎新技术。超音速蒸汽粉碎机的粉碎原理是以过热蒸汽为主要动力源，过热蒸汽通过粉碎腔中同一水平面圆周对称均布的蒸汽喷嘴，以300～500m/s的速度同时向圆平面中心点喷射，高速射流的蒸汽卷带物料颗粒，物料颗粒在中心点高速对撞，瞬间完成物料的粉碎。第三是固废颗粒制备人造彩砂新技术。该技术成果已经开始产业转化，在山西太原建成年产5万吨固废基人造彩砂新技术示范工程。第四是多固废超微粉复配替代水泥制备“固废基免烧生态水泥”。该项技术成果已经开始产业转化，在山西太原建成年产5万吨固废基免烧生态水泥新技术示范工程。第五是固废超微粉用于海绵城市建设。海绵城市建设需要大量无机透蓄水材料，煤基固废是无机透蓄水材料的主要原料。全国无机透蓄水材料需求约53亿立方米，山西无机透蓄水材料需求约1.2亿立方米，折合煤基固废需求约1亿吨。目前，该技术已在太钢建成工程示范。第六是固废超微粉制备无机多孔材料。其产品已成功应用于长治市襄垣县山西大学固废研发基地。第七是电石渣替代生石灰制备粉煤灰加气块及蒸压砖技术。粉煤灰蒸压砖和加气块以生石灰为主要原料，也是主要原料成本;利用电石渣替代生石灰用于粉煤灰蒸压砖和加气块可大幅度降低生产成本，增强产品市场竞争能力。第八是固废微粉制备建筑装饰复合材料新技术装备。其已应用于山西大学长治市襄垣县鑫瑞达复合材料产业化示范基地。
3 太原理工大學材料科学与工程学院博士、教授高峰：煤矸石高值化利用路径浅析
山西煤炭资源分布广泛，含煤面积6.2万平方千米， 占全省土地面积（15.6万平方千米）的40.4%。截至2015年底，查明的保有储量为2709亿吨，占全国的17.3%，原煤产量占全国的三分之一左右。全省2000米以浅含气面积35796.86平方千米，煤层气资源总量83097.86亿立方米，约占全国煤层气资源总量的1/3。2018年山西省煤炭产量约为8.93亿吨。
山西省煤矸石数量巨大，分布广且成分复杂。山西省目前煤矸石积存量已达11亿吨以上，占全国累计存量的1/3，全省大小煤矸石山堆积数千座。2013年全省煤矸石产生量1.23亿吨，综合利用2755万吨。煤矸石给全省造成的直接经济损失高达5.6亿元。2017年，全省产出煤矸石1.3亿吨，综合利用8800万吨。全省118个县级行政区中94个县地下有煤，91个县有煤矿。煤矿的开采必然会导致煤矸石的生成。
煤矸石可根据其矿物学特征分为以下几类：粘土矿型，其矿物组成有高岭石、蒙脱石、炭质页岩、石英、长石、云母及大量硫铁矿等。砂岩型，主要成分为石英、长石、云母等。碳酸岩型，主要成分有方解石、白云石、铁白云石、磷铁矿、硫铁矿、有机硫等。铝质岩型，主要成分有三水铝矿、一水软铝矿、一水硬铝矿、石英、褐铁矿、白云母、方解石等。当煤矸石进行大宗利用时，主要应用在生产建材、矿井充填、路基材料、发电、土地复垦和土壤改良等领域。
当对煤矸石进行高值化利用时，主要表现为四个方面的应用：其一，煅烧高岭土。煅烧高岭土是对高岭土矿物原料经过煅烧处理，获得的一种功能型白色颜料。山西晋北煤矸石生产的煅烧高岭土具有白度高的特点，闻名国内外。其二，制备压裂支撑剂。水力压裂开采的天然气油气井可增产30%～50%，效益/投入比为 3～7。利用优质煤矸石可制备出超低密高强压裂支撑剂。其三，制备莫来石晶须，它是一种高性能增强填料。其四，合成沸石。总之，煤矸石综合利用路径的思路就是成分替代、特性找寻和回归故里。
对煤矸石进行科学分类、精细选别且特性清晰、目标或等效替代目标明确后，才能对煤矸石进行高值化利用。当前，煤矸石高值化利用瓶颈主要为两大方面：在基础研究方面，煤矸石成分波动的适应性和晶体结构与晶体化学的再认识还有待研究。在技术创新方面，粉碎技术及设备的突破、精细选别技术的突破以及热加工工艺和设备的开发都需要进一步的创新。
4 山西大地环境投资控股有限公司科技创新中心主任、高级工程师杨成立：山西省固废循环利用和矿山生态修复突破路径的思考
为解决山西省面临的垃圾围城难题，大地控股组建了山西大地华基建材科技有限公司。2019年9月，获工业和信息化部批复建设临汾市大宗固体废弃物综合利用基地，同时成功上马了大地华基建筑垃圾循环利用项目。一期工程年处理建筑垃圾和工业尾矿资源化100万吨;年产绿色混凝土100万立方米;年产海绵建材产品15万立方米;年产预拌干混砂浆30万吨。针对城镇建设建筑垃圾，公司研发了建筑垃圾人工智能分选技术与成套装备、建筑垃圾定向分类预处理技术、建筑垃圾升级利用技术与产品和城镇建设建筑垃圾回收利用技术，走出了一条建筑垃圾精细化分类及装配式预制件制备技术研究和产业化推广的新路径。
在危险固废再生处置方面，大地旗下的太原固体废物处置中心结合实际情况，依据国家危险废物名录中的豁免条件，将焚烧后的废金属交由金属冶炼企业进行利用，即可减少直接填埋占用大量填埋场的库容，也可使废物得到充分利用，满足绿色循环的可持续性发展。经过近年来快速发展，形成了拥有自主知识产权的危险废物固化填埋、物化、热解焚烧处置技术，能够处置危险废物名录46大类中的44大类，研究人员20余名。针对金属冶金等重污染，公司研发了固废源头减量与资源化利用技术、冶金渣深度提取—低价组份协同利用技术以及有毒有害组分稳定化及安全处置技术。针对高浓度有机危废，公司开展高附加值产品提取技术研究，开展工程示范并进行产业化推广。
在大宗固废综合利用上，山西大地环境投资控股有限公司成功布局了太原、朔州、晋城三大资源循环利用基地建设，目前各基地建设进展顺利。其中，晋城市大宗固体废弃物综合利用基地项目，于2019年4月获批国家发改委推广试点。公司研究尾矿/废石、煤矸石、煤灰、钢渣、脱硫灰等冶金、能源行业大宗工业固废精细化预处理技术;研制固廢粉体活化改性制备预制构件专用掺合料技术;研究掺合料—骨料协同制备装配式预制构件技术，开展工程示范，并进行产业化推广，同时还开展煤基固废多孔生态修复材料制备技术研究，走出了一条大宗固废综合利用应用技术研究及产业化推广的路径。