辜成允：水泥窑的资源再利用能力与对社会永续发展的贡献

台湾水泥股份有限公司 辜成允

1. 前言
水泥业在一般人心中常被认为是耗损资源的行业，但是大部分人都不知道新型水泥窑其实拥有远比焚化炉更优越的条件，能为减废及环保做出极大贡献，因此，新型水泥窑已被许多先进国家视为达成城乡“零排放”（Zero Emission）计划的重要利器与伙伴。
一向视回馈社会为己任的台泥，多年来在减废与环保上投入相当心力，不断对各种废弃物于水泥工艺上的再利用进行研究，确实掌握各种废弃物的性质；举例而言，台泥在2005年使用的一般替代性固体原料超过2百万吨(占台泥全年固定原料用量的13.7 %)，更替台湾著名的新竹科学园区等半导体业处理3万吨以上不易处理的废弃物，而成为高科技产业最佳的环保伙伴。
本文旨在透过对新型水泥窑之资源再利用能力的介绍，进而说明其对社会永续发展的重要性。
2. 水泥窑成为城乡零排放计划的重要设施
以水泥窑协助环保作业的案例，在日本与法国、德国、英国、瑞典等西欧国家，甚至是幅员辽阔的美国，都已是行之有年的环保事业活动。欧盟对水泥回转窑掺烧可燃性废弃物做了多年的研究，于2000年12月28日公布了“2000/76/EC水泥回转窑排放极限规程”, 认定以水泥回转窑处理废弃物是可行的方法；日本政府更立法认定水泥窑是有效的垃圾焚化灰处理设备。新型水泥窑之所以受到重视乃是因为其拥有如下之重要特性：
1) 窑内火焰最高温度高达2000℃、烧成带温度超过1450℃。
2) 水泥窑内气流停留在1200℃以上的时间至少有5至6秒以上。
3) 窑内之烧成乱度高、气流流动非常旺盛。
4) 燃烧气氛完全保持氧化状态，保证可将有机物完全消除。
5) 窑内之高碱物质如石灰，可中和酸性气体与盐酸气，并吸附硫气。
6) 少量的重金属可被固化在水泥熟料的矿物结晶之中。
7) 气体净化过程中不会有灰烬、废液等二次公害发生。
8) 可节约天然资源，降低二氧化碳之排放。
3. 城乡零排放精髓之所在
就环保的层次上而言，废弃物之再生工作的第一个层次是“减量（Reduction）”，  其次是“再利用（Reuse）”，最高层次则是“循环使用（Recycle）”。
就一个城市与其周遭的工业区而言，民生与工业废弃物的产出是无法避免的。若无法将产出之废弃物全数加以妥善地再利用或循环使用，则废弃物势必会残留，或产生新的废弃物，此由垃圾焚化炉产生之 “底灰”与“飞灰”等高达垃圾处理量五分之一的例子可以了解。因此，寻求比焚化炉更为有效的处理工具，亦是推展零排放运动的重要工作之一。
由于执行零排放运动的城乡，在理想上其垃圾残余量必须为“零”，勿需以掩埋场作为最终处理场。亦即，“其它产业所生成之废弃物可作为别的产业之再生原料，构筑成一个完全循环型的生产系统，产出之废弃物几乎等于零的零排放之意思”。所以如何将垃圾资源化、进行循环利用，构筑成所谓“环保城镇(Eco-Town)”之资源循环利用型态的社会，乃是城乡零排放精髓之所在。
4. 水泥窑使用废弃物的基本考虑点
由于许多废弃物中含有「新型水泥窑都无法处理」的有害成份，例如高量的硫、钾、钠、氯等元素；这些成份中尤以”氯”元素最容易使新型回转窑之预热塔系统产生堵塞，并侵蚀窑壳的影响最为严重。因此，供水泥窑使用的废弃物需能大致满足下列五大基本原则：
1) 对水泥制造成本与经济性有利。
2) 不会使水泥或混凝土之强度、凝结时间、耐久性、颜色等品质特性产生劣化或大幅变动。
3) 不会影响水泥窑之稳定运转。
4) 来源稳定、可以持续大量供应。
5) 使用后不会对人体产生不良影响或对环境产生新的污染源。
5. 台泥公司水泥窑环保事业的开展与现况
台泥公司自1972年起即进行产业废材料研究，目前已将“环保事业”列为公司既定的方针之一。最先使用的产废材料为钢厂矿渣与铁污泥，分别用以取代水泥生料中的粘土与铁渣，其后，又以火力发电厂粉煤灰取代粘土，除得到原料费用降低与节约能源的效果外，同时更使水泥强度提升。
接着又使用水淬矿渣来生产矿渣水泥、使用各种化学石膏取代天然石膏及以石油焦取代部份煤炭的尝试亦获得成功。接连为社会解决产业废弃物问题，也为台泥创造利润。
在累积相当成功的产业废材料再利用经验之后，台泥又为各水泥窑加装余热发电设备进行〝能源创造〞。其后，在节约天然资源、绿色建筑与降低成本之大原则下，在混凝土搅拌站乃有以矿渣粉及粉煤灰取代部份水泥之资源再生性替代成品业务的产生。
1995年开始开发高科技产业产出之废弃物处理技术，并于1999年正式进入高科技产业废弃物之再利用领域；由于处理技术深受高科技厂家的肯定与信赖，台泥在2005年除了使用一般替代性固体原料2,040,000吨外，更替半导体产业处理20,100吨的废溶剂与10,400吨的氟化钙污泥，现今已是台湾地区最大的高科技产业废弃物处理厂家。
目前所使用的产废材料，我们大致可先依其〝功能〞区分成“资源再生”、“能源创造”与“废弃物资源化处理”等三大类；其后，再依各项产废材料于水泥―混凝土产业流程之再利用部位，分成下列六大类：
A. 资源再生性替代原料:
(1) 钢厂矿渣 (2)钢厂铁渣与矿泥 (3) 粉煤灰(4) 石灰石下脚料 (5) 石材加工废泥 (6)电石渣 (7)自来水厂净水污泥 (8)化工厂废触媒 (9)半导体厂氟化钙污泥（10）铝业产生之铝渣 (11)火力发电厂底灰渣。
B. 资源再生性替代半成品
(1)化学石膏，包括火力发电厂脱硫石膏 、磷酸石膏 、铜酸石膏、陶瓷厂废模石膏、无水石膏 (2)水淬矿渣 (3)粉煤灰。
C. 资源再生性替代成品
(1)混凝土搅拌站用矿渣粉 (2)混凝土搅拌站用粉煤灰 (3)水泥中少量添加(<5％)之矿渣与粉煤灰。
D. 能源再生性燃料:
(1)石油焦 (2)废轮胎 (3)再生燃油 (4)废溶剂 (5)工厂内部产出之废机油。
E. 废弃物处理
包括工厂本身产出之生活废弃物。
F. 余热发电
(1)水泥窑之余热发电 (2)关系企业＜达和环保＞之垃圾焚化炉发电。
台泥公司为了维持工厂所在地环境的优美，对环保的投资与努力一向是不遗余力，我们在环境政策上有如下作法：
1) 持续进行植生绿化与矿区水土保持，以维持厂矿区自然景观。
2) 符合政府环保法规及环保协议之环保相关规定。
3) 力行减废及资源再利用。
4) 持续进行污染防制，提升环保绩效。
5) 敦亲睦邻，加强与邻近居民的沟通。
此外，台泥各水泥厂也骰过生产自动化，及与环保单位联线进行24小时连续式的粉尘、氧化硫、氧化氮排放监控，确保将环保工作做得更彻底；环境的规划及整理也都是各类工厂中的佼佼者。
6. 未来展望
对环保要求日益严格的21世纪人类社会而言，如何将垃圾加以再利用，以构筑成一个资源再生的“循环型社会”，对人类的生存环境品质之维持乃成日益重要的课题，而具有焚化及再利用之最佳核心能力─“温度高”、“时间长”、“乱度高”的新型水泥回转窑，正是这方面的最佳主角。台泥希望可以将其已长达30年以上的产业废弃物再生经验及环保理念和作法与国内业界分享交流，共同为打造和谐社会尽一份心力。