表1-1 硫铁矿品位与硫烧出率、矿耗和矿渣量
4．原料的综合利用
长期以来对磷灰石矿的利用，仅限于经选矿得磷灰石精矿，用以生产磷肥，而对共生的霞石、榍石和钛磁铁矿等，则作为尾矿废弃。1980 年代后期，原苏联希平矿联合企业，在清洁工艺思想的指导下，开发了整套矿石的加工工艺。首先通过选矿，将原矿分成磷灰石精矿和霞石精矿两大组分，同时得到榍石精矿和钛磁铁矿。磷灰石精矿可用硫酸或硝酸进行分解制取磷肥；其副产磷石膏及氟亦可综合利用。霞石精矿和钛磁铁精矿则可生产大量的氧化铝、纯碱、碳酸钾、钒铁等化工产品。磷灰石矿产资源的综合利用及废水闭路循环配套措施，成为国际上合理使用资源的成功范例。由此可知，资源的综合利用，随着科学技术的进步，工业的发展，不断地得到深化。
5．清洁生产工艺的开发
原料确定后，采用的生产工艺技术路线就成为决定污染物产生量多少的重要因素。因此，改革传统工艺，开发或采用清洁工艺，是防止化工污染的重要途径。
（1）生产工艺改革。改革生产工艺，减少废物生产是指开发和采用低废和无废生产工艺和设备来替代落后的老工艺，提高反应收率和原料利用率，消除或减少废物。图1-1 为甘草酸传统生产工艺流程图。图1-2 为清洁生产工艺流程图。
甘草→浸提→分离→酸沉→分离→甘草酸粗品↑↓ ↑
↓ 水（氨水）甘草渣酸废水
图1-1 传统生产工艺
清洁生产工艺特点：
① 工艺中无废水产生，水可以回用； ② 工艺中的用酸量为原工艺的20%左右； ③ 得到黄酮类、多糖类产品；
④ 甘草酸产品的纯度可以达到70%左右。
↓↓ 甘草→氨提→ MF 膜去杂→ NF 膜
浓缩→ RO 膜→ 水回用↓↓ ↓↓ 渣浓缩物1 浓缩液浓缩物2 ↓↓ 醇提酸沉←酸↓↓ 纤维渣←分离离心→上清→ 浓缩→醇沉干燥↓↓↓ 浓缩干燥甘草酸沉淀多糖类↓↓ 黄酮类物质干燥↓ 甘草酸成品
图1-2 清洁生产工艺
（2）工艺设备改进。通过工艺设备改造或重新设计生产设备来提高生产效率，减少废物量。例如，北京某石油化工厂乙二醇生产中的环氧乙烷精制塔原设计采用直接蒸汽加热，使废水中COD 负荷大幅度增加；后来该厂对设备进行了改造，由直接蒸汽加热改为间接蒸汽加热，不但减少了废水量和COD 负荷，而且还降低了产品的单位能耗，提高了产品的收率，经济、环境效益十
分显著。经过设备改造后，该厂废水量削减3.3×10 t/a，COD 负荷削减470 t/a ，每年可减少污水处
理费20.8 万元。此外，因提高产品收率，每年可多回收产品384 t ，价值123.84 万元，并且年节约物料消耗31.17 万元。
（3）工艺控制过程的优化。在不改变生产工艺或设备条件下，进行操作参数的调整，优化操作条件常常是最容易而且便宜的减废方法。
大多数工艺设备都是使用最佳工艺参数（如温度、压力和加料量）设计的，以取得最高的操作效率，因而，在最佳工艺参数下操作，避免生产控制条件波动和非正常停车可大大减少废物量。
以乙烯生产为例，在正常情况下排放的污染物主要是含酚、硫废水、废碱液。废气是火炬放气，这些污染物的排放量和组成随工艺控制水平的高低有较大差异。由于装置管理不好，或者公用工程（水、电、蒸汽）可靠性差以及各种设备、仪器仪表性能不佳等原因，装置运转就会出现不稳定，甚至局部或全部停车；一旦停车，则物料损失率相当可观，并引起严重污染，3×10 t/a 规模的乙烯装置每停车1 次，火炬排放的物料约为1 000 t ，经济损失约40 万元；如按产品价值计算间接损失，则可达700 万元，从停车到恢复正常生产期间，各塔、泵等还会出现临时液体排放，增加了废水中油、烃类的含量，有毒有害物质含量也成倍增加。因此，加强管理，精心维护和操作，减少装置的停车，操作波动排放和泄漏是控制装置污染源的关键。
6．物料闭路循环设计
将污染物消除在工艺过程，实现工艺过程的闭路循环系统，使所产生的污染物最大限度的加以回收利用，从而使整个系统不排放污染物。制取硝酸的传统方法是在铂网催化剂上氧化氨，生成一氧化氮而氧化成二氧化氮，用水吸收而得硝酸，还排出大量的NOX 废气(俗称黄龙)。但用氨制取硝酸时，仅利用了其中的氮，而合成氨时来之不易的氢却白白地变成了水，亦即白白浪费了制取氢的宝贵原料——天然气、重油或煤。显然，这样的原料利用方式是不合理的。此外，合成氨是在高温高压过程，工序多，设备复杂，氨氧化时需要用贵重金属铂作催化剂。当前国外利用等离子体化学过程可直接利用空气中氮和氧制取硝酸，氧化率可达90%。用水吸收二氧化氮，吸收率可达97%，吸收后尾气返回等离子体反应器循环利用，此时只需补充一定量的空气，通过工艺过程的闭路循环，不排出任何污染物，实现清洁生产工艺。此生产装置的基建投资仅为传统工艺的l/2。在生产中可节约大量的燃料气，在电力比较充足和便宜地区，生产成本可低于传统的方法。
7．内部管理优化
（1）原材料管理。原材料管理不严和储运过程的损失是造成原材料消耗高的原因之一。原料露天堆放，经常随雨水流失，不仅损失原料，也污染环境。对有毒有害原材料的储运管理更为重要，因存在会直接污染土壤和地下水的潜在危险， 后果很难设想。
（2）原材料制备。合格的原材料制备是生产过程极为重要的工序。如聚合反应由于各种原材料制备不合格而影响聚合反应的质量，甚至会产生不合格产品。因此，原材料到厂后必须加强抽样检测，严格把关，然后按一定工序进行加工、混配。
（3）工艺参数控制。每个化学反应都有最佳的工艺参数，只有严格控制这些参数才能使物料转化率、回收率、萃取率、烧出率最高，所以严格控制工艺参数对提高生产效率、减少原材料消
4
4
耗极为重要。
（4）设备、仪表维修。化工生产原料、中间体和产品常有腐蚀性，会造成设备、阀门及管道的腐蚀及泄露，设备、阀门和管道的法兰密封不严也会使物料流失，如检修或更换不及时就会造成污染。生产过程控制仪表出现故障，会使生产过程产生严重后果。因此，企业必须配备维修队伍，负责设备和控制仪表经常处于正常运行状态。
（5）开、停车和事故的管理。开、停车和发生事故时必须严格按照操作规程进行处理。开、停车和发生事故时往往会产生许多不合格的产品或中间体，有时不得不成为废物。为此，必须做好开、停车和发生事故时物料的回收和循环利用，无法回收和循环利用的污染物必须妥善处理和处置。
（6）样品采集。生产中对生产过程的各化学反应、中间物和产品进行常规的和非常规的质量检测，在样品采样时和样品分析后往往将样品随意倒入下水道，会造成对环境的污染或增加废水处理负荷。因此，必须设置专门器具回收，以免造成污染。
（7）设备定期检修。工厂每年规定要进行定期检修，此时从设备和管道中排出大量的废液和残液，在设备清洗过程又会使用很多溶剂，因此在大检修前后会产生废物的集中排放。做好这一非常时期的污染预防工作，加强对废物的管理和处置，也是非常重要的。
（8）操作环境。化工生产中的化学物质多数为有毒、有害物，往往还有强烈的气味，危及操作人员的身体健康。为此，必须注意为操作人员创造必要的工作条件和良好的操作环境。恶劣的工作环境会导致操作人员不按规程、野蛮操作，使工艺参数控制不严或机器设备、仪表损坏频繁，同样也影响原材料消耗和产品的收率。
8．废物再资源化
废物再资源化是实现污染物最小量化极为重要的一步。化工生产中可利用的废物资源很多，有的还是很有价值的物质，还有水、热能等资源。
（1）废物再资源化。化工生产在反应过程产生的副产物或由原料带入的杂质在反应之后生成了产品之外的废物。在该产品的生产过程视为无用的物料，而用
在另一生产过程就可能成为原料。如废气中脱硫回收硫磺，丙烯腈生产中利用氢氰酸制丙酮氰醇，从合成氨生产的放空气、弛放气及铜洗再生气中回收氨、甲烷、氢和稀有气体等。综合利用在化工生产中潜力很大，可以贯彻在生产的每一过程。它不仅使大量的原料和宝贵的资源得到再生，变废为宝。同时大大节省了废物处理、处置的费用。
（2）热能。化工生产中很多化学反应是在高温下进行，热能的回收利用应引进充分重视。热能的利用将减少能耗和废气及废渣的排放，取得直接的环境和经济效益。如石油裂解及分离火炬气的利用，合成氨厂造气余热回收实现造气过程蒸汽自给，碳黑尾气余热发电等等。余热在化工生产中，目前还没有得到充分利用。回收热能不仅可得到经济效益，还可减少能耗和燃烧中引起的SO2 及NOx污染，是一项非常重要的工作。
（3）废催化剂回收利用。化工催化反应所用的催化剂，往往都是重金属或稀有金属的化合物，如不回收利用，不仅浪费资源，重金属对环境也会产生污染。我国在废催化剂的回收利用，如从羰基合成催化剂回收铑，环氧乙烷废催化剂中回收银等已取得较大的成绩。但还有很多催化剂尚未回收利用。回收废催化剂中的有用金属，不仅可回收有用的资源，也有明显的环境和经济效益。 （4）水循环利用。化工企业不仅是用水大户，也是排水大户和水污染大户。由于水资源的短缺，节约水资源，水的回收利用已迫在眉睫。从改革工艺着手，采用少用和不用水的技术，或使废水回收有价物质后循环利用。使大部分废水经处理后，可以通过不同的途径进行回收，提高工业用水的利用率。
第二节清洁生产的意义、目标和特点
一、清洁生产的意义
人类在创造世界、改造世界的过程中，就要向大自然进行掠夺，在利润诱惑下，资源过度开发、消耗，环境被污染和生态平衡破坏，已触及世界每一个角落，人们开始反思并重新审视巳走过的路，认识到建立新的生产方式和消费方式，清洁生产是必然的选择。
1．清洁生产是实现可持续发展战略的重要措施
可持续发展的两个基本要求——资源的永续利用和环境容量的持续承受能力都可通过实施清洁生产来实现。清洁生产可以促进社会经济的发展，通过节能、降耗、节省防治污染的投入降低生产成本，改善产品质量，促进环境和经济效益的统一。清洁生产可以最大限度地使能源得到充分利用，以最少的环境代价和能源、资源的消耗获得最大的经济发展效益。
2．清洁生产可减少末端治理费用，降低生产成本
目前，我国经济发展是以大量消耗资源粗放经营为特征的传统发展模式，工业污染控制以―末端治理‖为手段。末端治理作为目前国内外控制污染最重要的手段，对保护环境起到了极为重要的作用。然而，随着工业化发展速度的加快，末端治理这一污染控制模式已不能满足新型工业化生产的需要。首先，末端治理设施投资大、运行费用高，造成工业生产成本上升，经济效益下降；其次，末端治理存在污染物转移等问题，不能彻底解决环境污染；再者，末端治理未涉及资源的有效利用，不能制止自然资源的浪费。
清洁生产彻底改变了过去被动的、滞后的污染控制手段，强调在污染产生之前就预以削减，它通过生产全过程控制，减少甚至消除污染物的产生和排放，这样不仅能减少末端治理设施的建设投资，同时也减少了治污设施的运行费用，从而大大降低了工业生产成本。
3．清洁生产能给企业带来巨大的经济、社会和环境效益
首先，清洁生产的本质在于实行污染预防和全过程控制，是污染预防和控制的最佳方式。清洁生产是从产品设计、替代有毒有害原材料，优化生产工艺和技术设备、物料循环和废物综合利用多个环节人手，通过不断加强科学管理和科技进步，达到―节能、降耗、减污、增效‖目的，在提高资源利用率的同时，减少污染物的排放量，实现经济效益和环境效益的统一。
其次，清洁生产与企业的经营方向是完全一致的，实行清洁生产可以促进企业的发展，提高企业的积极性，不仅可以使企业取得显著的环境效益，还会给企业带来诸多其他方面的效益。 （1）促进科学管理的提高。科学管理是新型工业化取得良好经济效益的有效保证，而清洁生产则是提高新型工业化科学管理水平的有效手段。因为清洁生产是一个系统工程，一方面它强调提高企业的管理水平，提高包括管理人员、工程技术人员、操作工人在内的所有员工在经济观念、环境意识、参与管理意识、技术水平、职业道德等方面的素质；另一方面它通过制定科学的奖励机制，把生产过程中的原辅材料、水、电、汽、能源消耗量和费用等定额，按照目前国内外同行业清洁生产所能达到的最高水平进行修订和完善，然后将其转化为目标成本，量化分解到各生产车间、工段、岗位和个人，以达到―节能、降耗、减污、增效‖之目的。
（2）提高企业竞争能力。质量好、成本低、服务优是产品竞争的基础。企业的环境好、无污染，就使企业具有一个良好的形象，这些都可增加消费者对企业产品的信任度，对产品占领市场无疑会起到重要的作用。
特别是在我国加入WTO的新形势下，环境与贸易问题将成为今后国际经济合作中的焦点问题之一。为了维护我国在国际贸易中的合法权利，有效保护我国工业企业的经济利益，尽可能地减少发达国家愈演愈烈的―绿色壁垒‖对我国出口贸易的负面影响，避免与环境相关的非关税贸易
壁垒，只有提供符合环境标准的―清洁产品‖，才能在国际市场竞争中处于不败之地。因此，只有推行清洁生产，才能使我国的工业企业在激烈的国际市场竞争中处于有利地位。
（3）为企业生存、发展营造环境空间。企业的环保关系着企业的生存和发展，当它成为社会不稳定因素时企业有可能被关闭。当企业实行清洁生产，做到增产、增效、不增污时，就为企业的生存和发展营造了环境空间；同时，废弃物处理、处置设施也会取得相应的余量，从而可减少新增设施的投资和运行费用。
（4）避免或减少污染环境的风险。全员的预防意识、完好的预防设施、严密的制度、严格的管理，可以避免突发性重大污染事故的发生，消除或减少对末端治理的负荷冲击和二次污染。 （5）改善职工的生产、生活环境。可改善职工的操作和生活环境，减轻对职工身心健康的影响。
（6）为取得ISO 14000 认证做好准备。
二、清洁生产的目标
清洁生产是关于产品生产过程的一种新的创造性的思维及其实施，意味着对生产过程和产品持续运用整体预防的环境战略，以期减少对人类和环境的风险。
对于产品，清洁生产意味着减降产品从原材料使用到最终处置的全生命周期有不利影响的能源，取消使用有毒原材料，在生产过程排放废物之前减少废物的数量和毒性。因此，实施清洁生产，就是使用清洁的原、辅材料，通过清洁的工艺过程，生产出清洁的产品，清洁生产谋求达到两个目标。
（1）通过资源的综合利用、短缺资源的代用、二次能源的利用，以及各种节能、降耗、节水措施，合理利用自然资源，减缓资源的耗竭。
（2）减少废料与污染物的生成和排放，促进工业产品的生成、消费过程与环境相容，降低整个工业活动对人类和环境的风险。
清洁生产是国内外20 多年环境保护的经验总结，着眼于在工业生产全过程中减少污染物的产生量，并要求污染物最大限度资源化；清洁生产不仅考虑工业产品的生产工艺，而且对产品结构、原料和能源替代、生产运营、现场管理技术操作、产品消费，直至产品报废后的资源循环等诸多环节进行统筹考虑，其目的在于使人类社会和自然和谐发展。清洁生产同时具有经济和环境双重目标，通过实施清洁生产，企业在经济上要能赢利，环境也能得到改善，从而达到环境保护和经济发展协调的目的。清洁生产是手段，目标是实现经济与环境协调发展。
三、清洁生产的特点
清洁生产包含从原料选取、加工、提炼、产出、使用到报废处置及产品开发、规划、设计、建设生产到运营管理的全过程所产生污染的控制。执行清洁生产是现代科技和生产力发展的必然结果，是从资源和环境保护角度上要求工业企业一种新的现代化管理的手段，其特点有如下： （1）是—项系统工程。推行清洁生产需企业建立—个预防污染、保护资源所必需的组织机构，要明确职责并进行科学的规划，制定发展战略、政策、法规。是包括产品设计、能源与原材料的更新与替代、开发少废无废清洁工艺、排放污染物处置及物料循环等的一项复杂系统工程。 （2）重在预防和有效性。清洁生产是对产品生产过程产生的污染进行综合预防，以预防为主、通过污染物产生源的削减和回收利用，使废物减至最少，以有效的防止污染的产生。
（3）经济性良好。在技术可靠前提下执行清洁生产、预防污染的方案，进行社会、经济、环境效益分析，使生产体系运行最优化，即产品具备最佳的质量价格。
（4）与企业发展相适应。清洁生产结合企业产品特点和工艺生产要求，使其目标符合企业生产经营发展的需要。环境保护工作要考虑不同经济发展阶段的要求和企业经济的支撑能力，这样