辜成允：水泥窯的資源再利用能力與對(duì)社會(huì)永續(xù)發(fā)展的貢獻(xiàn)

臺(tái)灣水泥股份有限公司 辜成允

1. 前言
水泥業(yè)在一般人心中常被認(rèn)為是耗損資源的行業(yè)，但是大部分人都不知道新型水泥窯其實(shí)擁有遠(yuǎn)比焚化爐更優(yōu)越的條件，能為減廢及環(huán)保做出極大貢獻(xiàn)，因此，新型水泥窯已被許多先進(jìn)國(guó)家視為達(dá)成城鄉(xiāng)“零排放”（Zero Emission）計(jì)劃的重要利器與伙伴。
一向視回饋社會(huì)為己任的臺(tái)泥，多年來(lái)在減廢與環(huán)保上投入相當(dāng)心力，不斷對(duì)各種廢棄物于水泥工藝上的再利用進(jìn)行研究，確實(shí)掌握各種廢棄物的性質(zhì)；舉例而言，臺(tái)泥在2005年使用的一般替代性固體原料超過2百萬(wàn)噸(占臺(tái)泥全年固定原料用量的13.7 %)，更替臺(tái)灣著名的新竹科學(xué)園區(qū)等半導(dǎo)體業(yè)處理3萬(wàn)噸以上不易處理的廢棄物，而成為高科技產(chǎn)業(yè)最佳的環(huán)?；锇椤?BR>本文旨在透過對(duì)新型水泥窯之資源再利用能力的介紹，進(jìn)而說明其對(duì)社會(huì)永續(xù)發(fā)展的重要性。
2. 水泥窯成為城鄉(xiāng)零排放計(jì)劃的重要設(shè)施
以水泥窯協(xié)助環(huán)保作業(yè)的案例，在日本與法國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、瑞典等西歐國(guó)家，甚至是幅員遼闊的美國(guó)，都已是行之有年的環(huán)保事業(yè)活動(dòng)。歐盟對(duì)水泥回轉(zhuǎn)窯摻燒可燃性廢棄物做了多年的研究，于2000年12月28日公布了“2000/76/EC水泥回轉(zhuǎn)窯排放極限規(guī)程”, 認(rèn)定以水泥回轉(zhuǎn)窯處理廢棄物是可行的方法；日本政府更立法認(rèn)定水泥窯是有效的垃圾焚化灰處理設(shè)備。新型水泥窯之所以受到重視乃是因?yàn)槠鋼碛腥缦轮匾匦裕?BR>1) 窯內(nèi)火焰最高溫度高達(dá)2000℃、燒成帶溫度超過1450℃。
2) 水泥窯內(nèi)氣流停留在1200℃以上的時(shí)間至少有5至6秒以上。
3) 窯內(nèi)之燒成亂度高、氣流流動(dòng)非常旺盛。
4) 燃燒氣氛完全保持氧化狀態(tài)，保證可將有機(jī)物完全消除。
5) 窯內(nèi)之高堿物質(zhì)如石灰，可中和酸性氣體與鹽酸氣，并吸附硫氣。
6) 少量的重金屬可被固化在水泥熟料的礦物結(jié)晶之中。
7) 氣體凈化過程中不會(huì)有灰燼、廢液等二次公害發(fā)生。
8) 可節(jié)約天然資源，降低二氧化碳之排放。
3. 城鄉(xiāng)零排放精髓之所在
就環(huán)保的層次上而言，廢棄物之再生工作的第一個(gè)層次是“減量（Reduction）”，  其次是“再利用（Reuse）”，最高層次則是“循環(huán)使用（Recycle）”。
就一個(gè)城市與其周遭的工業(yè)區(qū)而言，民生與工業(yè)廢棄物的產(chǎn)出是無(wú)法避免的。若無(wú)法將產(chǎn)出之廢棄物全數(shù)加以妥善地再利用或循環(huán)使用，則廢棄物勢(shì)必會(huì)殘留，或產(chǎn)生新的廢棄物，此由垃圾焚化爐產(chǎn)生之 “底灰”與“飛灰”等高達(dá)垃圾處理量五分之一的例子可以了解。因此，尋求比焚化爐更為有效的處理工具，亦是推展零排放運(yùn)動(dòng)的重要工作之一。
由于執(zhí)行零排放運(yùn)動(dòng)的城鄉(xiāng)，在理想上其垃圾殘余量必須為“零”，勿需以掩埋場(chǎng)作為最終處理場(chǎng)。亦即，“其它產(chǎn)業(yè)所生成之廢棄物可作為別的產(chǎn)業(yè)之再生原料，構(gòu)筑成一個(gè)完全循環(huán)型的生產(chǎn)系統(tǒng)，產(chǎn)出之廢棄物幾乎等于零的零排放之意思”。所以如何將垃圾資源化、進(jìn)行循環(huán)利用，構(gòu)筑成所謂“環(huán)保城鎮(zhèn)(Eco-Town)”之資源循環(huán)利用型態(tài)的社會(huì)，乃是城鄉(xiāng)零排放精髓之所在。
4. 水泥窯使用廢棄物的基本考慮點(diǎn)
由于許多廢棄物中含有「新型水泥窯都無(wú)法處理」的有害成份，例如高量的硫、鉀、鈉、氯等元素；這些成份中尤以”氯”元素最容易使新型回轉(zhuǎn)窯之預(yù)熱塔系統(tǒng)產(chǎn)生堵塞，并侵蝕窯殼的影響最為嚴(yán)重。因此，供水泥窯使用的廢棄物需能大致滿足下列五大基本原則：
1) 對(duì)水泥制造成本與經(jīng)濟(jì)性有利。
2) 不會(huì)使水泥或混凝土之強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間、耐久性、顏色等品質(zhì)特性產(chǎn)生劣化或大幅變動(dòng)。
3) 不會(huì)影響水泥窯之穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
4) 來(lái)源穩(wěn)定、可以持續(xù)大量供應(yīng)。
5) 使用后不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不良影響或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生新的污染源。
5. 臺(tái)泥公司水泥窯環(huán)保事業(yè)的開展與現(xiàn)況
臺(tái)泥公司自1972年起即進(jìn)行產(chǎn)業(yè)廢材料研究，目前已將“環(huán)保事業(yè)”列為公司既定的方針之一。最先使用的產(chǎn)廢材料為鋼廠礦渣與鐵污泥，分別用以取代水泥生料中的粘土與鐵渣，其后，又以火力發(fā)電廠粉煤灰取代粘土，除得到原料費(fèi)用降低與節(jié)約能源的效果外，同時(shí)更使水泥強(qiáng)度提升。
接著又使用水淬礦渣來(lái)生產(chǎn)礦渣水泥、使用各種化學(xué)石膏取代天然石膏及以石油焦取代部份煤炭的嘗試亦獲得成功。接連為社會(huì)解決產(chǎn)業(yè)廢棄物問題，也為臺(tái)泥創(chuàng)造利潤(rùn)。
在累積相當(dāng)成功的產(chǎn)業(yè)廢材料再利用經(jīng)驗(yàn)之后，臺(tái)泥又為各水泥窯加裝余熱發(fā)電設(shè)備進(jìn)行〝能源創(chuàng)造〞。其后，在節(jié)約天然資源、綠色建筑與降低成本之大原則下，在混凝土攪拌站乃有以礦渣粉及粉煤灰取代部份水泥之資源再生性替代成品業(yè)務(wù)的產(chǎn)生。
1995年開始開發(fā)高科技產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出之廢棄物處理技術(shù)，并于1999年正式進(jìn)入高科技產(chǎn)業(yè)廢棄物之再利用領(lǐng)域；由于處理技術(shù)深受高科技廠家的肯定與信賴，臺(tái)泥在2005年除了使用一般替代性固體原料2,040,000噸外，更替半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)處理20,100噸的廢溶劑與10,400噸的氟化鈣污泥，現(xiàn)今已是臺(tái)灣地區(qū)最大的高科技產(chǎn)業(yè)廢棄物處理廠家。
目前所使用的產(chǎn)廢材料，我們大致可先依其〝功能〞區(qū)分成“資源再生”、“能源創(chuàng)造”與“廢棄物資源化處理”等三大類；其后，再依各項(xiàng)產(chǎn)廢材料于水泥―混凝土產(chǎn)業(yè)流程之再利用部位，分成下列六大類：
A. 資源再生性替代原料:
(1) 鋼廠礦渣 (2)鋼廠鐵渣與礦泥 (3) 粉煤灰(4) 石灰石下腳料 (5) 石材加工廢泥 (6)電石渣 (7)自來(lái)水廠凈水污泥 (8)化工廠廢觸媒 (9)半導(dǎo)體廠氟化鈣污泥（10）鋁業(yè)產(chǎn)生之鋁渣 (11)火力發(fā)電廠底灰渣。
B. 資源再生性替代半成品
(1)化學(xué)石膏，包括火力發(fā)電廠脫硫石膏 、磷酸石膏 、銅酸石膏、陶瓷廠廢模石膏、無(wú)水石膏 (2)水淬礦渣 (3)粉煤灰。
C. 資源再生性替代成品
(1)混凝土攪拌站用礦渣粉 (2)混凝土攪拌站用粉煤灰 (3)水泥中少量添加(<5％)之礦渣與粉煤灰。
D. 能源再生性燃料:
(1)石油焦 (2)廢輪胎 (3)再生燃油 (4)廢溶劑 (5)工廠內(nèi)部產(chǎn)出之廢機(jī)油。
E. 廢棄物處理
包括工廠本身產(chǎn)出之生活廢棄物。
F. 余熱發(fā)電
(1)水泥窯之余熱發(fā)電 (2)關(guān)系企業(yè)＜達(dá)和環(huán)保＞之垃圾焚化爐發(fā)電。
臺(tái)泥公司為了維持工廠所在地環(huán)境的優(yōu)美，對(duì)環(huán)保的投資與努力一向是不遺余力，我們?cè)诃h(huán)境政策上有如下作法：
1) 持續(xù)進(jìn)行植生綠化與礦區(qū)水土保持，以維持廠礦區(qū)自然景觀。
2) 符合政府環(huán)保法規(guī)及環(huán)保協(xié)議之環(huán)保相關(guān)規(guī)定。
3) 力行減廢及資源再利用。
4) 持續(xù)進(jìn)行污染防制，提升環(huán)保績(jī)效。
5) 敦親睦鄰，加強(qiáng)與鄰近居民的溝通。
此外，臺(tái)泥各水泥廠也骰過生產(chǎn)自動(dòng)化，及與環(huán)保單位聯(lián)線進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)式的粉塵、氧化硫、氧化氮排放監(jiān)控，確保將環(huán)保工作做得更徹底；環(huán)境的規(guī)劃及整理也都是各類工廠中的佼佼者。
6. 未來(lái)展望
對(duì)環(huán)保要求日益嚴(yán)格的21世紀(jì)人類社會(huì)而言，如何將垃圾加以再利用，以構(gòu)筑成一個(gè)資源再生的“循環(huán)型社會(huì)”，對(duì)人類的生存環(huán)境品質(zhì)之維持乃成日益重要的課題，而具有焚化及再利用之最佳核心能力─“溫度高”、“時(shí)間長(zhǎng)”、“亂度高”的新型水泥回轉(zhuǎn)窯，正是這方面的最佳主角。臺(tái)泥希望可以將其已長(zhǎng)達(dá)30年以上的產(chǎn)業(yè)廢棄物再生經(jīng)驗(yàn)及環(huán)保理念和作法與國(guó)內(nèi)業(yè)界分享交流，共同為打造和諧社會(huì)盡一份心力。