甜菜糖厂滤泥再利用新途径探讨

商昌桥，倪积惠，宋 萍，齐 洪

(新疆昌吉职业技术学院)

目前世界上绝大多数甜菜、甘蔗糖厂都是用碳酸法工艺生产白糖，这种工艺的优点是生产的白砂糖品质好，显著优于亚硫酸法工艺；但其缺点是产生大量的固体废弃物——制糖滤泥。糖厂每生产一吨糖的同时会产出接近一吨的滤泥，这些滤泥的堆放除占用大量的土地外，还会因含有多种有机物和糖类物质极易发霉发臭，滋生苍蝇，污染空气，影响卫生，对环境造成严重的侵害。多年来，如何对糖滤泥进行有效的回收利用，广大的科技工作者也进行了大量探索和研究，并取得了一些成效和经验。1)利用滤泥生产水泥 滤泥中主要成分是CaCO3，CaCO3经煅烧可获得生产水泥的主要原料CaO，但是，糖滤泥中含有多种有机物和糖类物质，这些物质在煅烧中会产生恶臭的气体，造成二次环境污染[1]；再者现在的水泥企业生产规模越来越大，滤泥的产出量远远落后于水泥企业对原料的需求量；因此，滤泥做水泥的技术的推广存在一定的困难。2)用滤泥做多孔陶瓷的材料 碳酸法制糖产生的滤泥中除CaCO3外，还有 Si、Al、Fe、Ma等氧化物和有机物，将糖滤泥与黏土按一定比例配料、混合，在一定的工艺条件下进行烧结，体系内发生反应可以生成莫来石晶体和钙长石，形成多孔陶瓷；用糖滤泥做原料生产多孔陶瓷是一个解决制糖企业环保问题同时降低陶瓷企业生产成本的好途径[2]。但是，陶瓷业在新疆几乎是一个空白，新疆的制糖企业无法通过此途径解决问题。3)用滤泥地面砖 1993年，新疆湖光糖厂李结实发明了用糖滤泥、炉渣做主料，石灰泥、酒精废液、添加剂做辅料生产地面砖的技术方法；这个技术方案既解决了环保和占地问题，又不产生二次污染，且投资少，经济效益、社会效益都很显著[3]。但是，至今已20多年过去，此项技术并未获得推广应用，可以想见其技术方案必有与生产实践脱节之处。

昌吉市鹏兴新型材料有限公司是以研发、生产、销售新型建筑材料——纤维增强硅酸钙板为主业的一家民营企业。普通硅酸钙板最早是美国OCFG公司在20世纪50年代发明的，近些年硅酸钙外墙板、内饰板作为一种“绿色”新型建材，在欧洲、南美、非洲、亚洲等国家深受欢迎，用量逐年增大。我国是在上世纪80年代中期开始纤维增强硅酸钙板的研制。建筑用纤维增强硅酸钙板轻质、高强、不燃、隔热、干湿变形小、加工性能好、尤其是具有防潮性能好的突出特点，故可用作各种条件下的复合墙体的墙面板、轻质隔墙板，还可用作室内装饰吊顶、天花板等。

1 材料与方法

1.1 材料

原使用材料：生石灰，石英粉，水泥，石棉，纸浆，其他填料。

现使用材料：制糖工业滤泥，石英粉，水泥，石棉，纸浆，其他填料。

1.2 方法

整体工艺不变，工艺路线见下图。

图1 硅酸钙板生产工艺流程图

1.3 执行标准

纤维增强硅酸钙板的技术规范执行国家建材行业标准JC/T 564.2-2008。本标准适用于用作隔墙板、吊顶板和其他工程防火隔热材料的纤维增强硅酸钙板[4]，建筑用纤维增强硅酸钙板:板厚度一般为3～12 mm。纤维增强硅酸钙板原料配比见表1。

表1 纤维增强硅酸钙板原材料成分所占比重表

2 结果与讨论

2.1 主要原料成分分析

企业原本采购的生石灰是由当地专业厂家用CaCO3煅烧而成，其中CaO占比约60-65%，其余为CaCO3和MgO；普通硅酸盐水泥主要含有CaO、硅酸二钙、硅酸三钙；以10 mm板为例，用生石灰为原料时，石英粉、生石灰、硅酸盐水泥三种主要原料的配比是47∶18∶20。对糖滤泥的成分做化学分析的结果是：CaCO341%；CaO 7.74%；SiO25.57%；Al2O31.4%；Fe2O31.16%；MaO 1.32%；FeO 1.0%；含大量Ca++、OH-的水分和有机物约占41%[5]。其中CaO与Ca++两者相加占比接近50%；CaO和Ca(OH)2与石英粉当中的SiO2在高温下反应生成CaSiO3，CaCO3作为必不可少的填充料存在于产品中。

CaO+SiO2△=CaSiO3

Ca(OH)2+SiO2△=CaSiO3+H2O

因糖滤泥中可生成CaSiO3的有效成分小于原生石灰中CaO的占比，因此若要尽可能多的获得CaSiO3成分，在投料时，需要在原生石灰配料比的基础上稍许增大糖滤泥的占比；为保证产品的韧性，石棉、废纸纤维组织含量不能减少。

2.2 主料配比优化

为获得最佳的配料比，选择10 mm板分别进行了四次实验，结果如表2。

表2 三大主料的原配比∶石英石∶生石灰：水泥=47∶18∶20

3 讨论

3.1 制糖企业处理生产废料的新途径。作为一种新型轻质墙体材料板，纤维增强硅酸钙板引入我国建材行业也不过20多年，在原有的滤泥再利用研究已接近后继乏力之时，这种新型建筑材料无疑又为糖滤泥问题的解决带来一片新的曙光。随着国家推进新型墙体材料应用的政策的不断落实，各地区对各类新型建筑板材尤其是外墙板、内饰板的需求必将与日俱增；相信新型墙体材料板——纤维增强硅酸钙板会有很好的的市场前景。

3.2 帮助建材企业实现降成本、增效益的目标。在中国实体经济的结构组成中，最活跃的、最有创新精神的是民营中小企业，帮助这些企业走技术升级之路、走创新发展之路是我们各级政府、科研院所、高校的应有之举。昌吉市鹏兴新型建材有限公司2015年开始正常的生产经营，正逢新疆的房地产业市场的严冬。据企业负责人介绍，企业设计规模是年产50万张板，而2016年仅生产销售21万张，在固定成本不变的情况下，销量达不到利润临界点，企业亏损无疑。用制糖废弃物糖滤泥替代420元/吨的生石灰，为企业寻找到一条降成本、减亏损的出路，最终企业实现了2016年保本微赢的目标。

3.3 目前，糖滤泥中含有一定的糖类物质及其它的有机物，这些物质存在于制成的硅酸钙板中，挥发出与甜菜加热后发出的同样的气味儿。对此，科研人员目前尚无好的解决办法。另外，生产企业规模较小，所能消化的滤泥量对于制糖企业完全解决污染问题相差很远。纤维增强硅酸钙板行业进入新疆时间不长，加之其优点还未被同行们普遍认识；所以当前新疆的产能有限，这与新疆制糖企业每家每年产出2-5万吨的滤泥量相比差距很大。因此要通过此途径彻底解决滤泥的处理问题，还有赖于纤维增强硅酸钙板行业产能的显著提高。