在寶石加工中產生的廢物，竟然比新挖出來的礦石品質還要好？！

2024-07-20收藏

我們發現部份寶石固體廢物 和平時在礦山、地下挖出來的那些礦產資源相比， 品質更好。

大家好，我是喻連香，來自廣東省科學院，從事資源綜合利用的工作。在資源綜合利用人的眼裏，無論是固廢（固體廢物）還是廢水，都是一種資源。今天很高興能在這裏和大家分享我們近五年在城市寶玉石加工固廢和廢水處理的研究成果，如何透過科技創新 將一堆堆的固廢、廢水變成一座座城市礦山。

大家是不是都很喜歡寶玉石？女孩子們喜歡佩戴它們，美化我們的生活。在古時，有時候它們還會作為身份的象征，我們也會賦予它文化內容。

什麽樣的東西叫寶玉石呢？我們熟知的大概有紅寶石、藍寶石、祖母綠這些昂貴的寶石，還有些寶玉石大家不一定熟悉。存在於自然界中的寶玉石大概有3000多種，它們質地細膩堅韌、色澤溫潤典雅，莫氏硬度大於4，在 加工過程中不會 輕易 破裂，加工後 會變得很 漂亮， 通常是 透明或者半透明 且 有色彩的一些礦物集合體， 符合這些特征的 都可以叫做寶玉石。

寶玉石在我們國家雲南、新疆這些地區分布較多，在國外主要分布於俄羅斯、澳洲、南非等地。廣東雖然不是寶玉石的產地，但卻是寶玉石重要的加工集散地。

▲惠州博羅四角樓

目前廣東大約有7個寶玉石加工集散地，其中位於惠州博羅四角樓的加工集散地是廣東最大的彩寶加工地。有1000多種來自世界各地的寶石在這裏經過加工以後，又銷售到全國各地。據不完全統計，在全世界有80%左右的珠寶珠鏈產品都來自四角樓。

這個產業由20世紀80年代一個台灣老板引入，當時還只有幾個工人。他們在這裏「生根發芽」，到了2013年，產業達到了高峰期。當時四角樓有5000多家小作坊加工廠,年產值達到了100多億，成為了當地的經濟支柱產業。

這些寶石的加工工藝主要有切割、打磨、拋光和染色。經過這些加工以後，一些不顯眼的巖石就會變成美麗首飾。 但是，這些光鮮亮麗的寶石後面存在著一些環保問題。

這就是一個小作坊加工廠的照片，他們的加工手段比較粗放，環保意識也不強。所以幾十年來，產生的固廢和廢水基本上沒有經過處理就被隨意排放了，在當地造成了一定的環境汙染。

當惠州打響藍天保衛戰的時候，廣東省科學院就率先派出了我們團隊到四角樓進行調研，因為我們從事資源綜合利用研究已經有30多年了。

當時有部份寶石加工廠經營不合規，2013年開始進行環保整治的時候，他們就受到過突擊檢查。當時我們第一次來到這裏，他們以為我們是環保部門的人或者記者，把我們拒之於門外不想讓我們調查取樣。這就是當時的照片。

在這種情況下，有一位教授拿出名片，跟他們仔細地講：我們不是來給你們添麻煩的，而是想取樣回去進行科學研究，解決你們的汙染問題。他們聽到這樣的話就了解了我們的目的，同意我們進去取樣了。

經過這件事以後，我們汲取經驗教訓，在接下來的調研過程中就開始先找當地的朋友或者村民。頭一天去跟他們談心，跟他們講一些環保知識，告訴他們治理的意義，這樣第二天就能很順利地進行取樣或調研了。從此，我們就得到了一些比較珍貴的第一手資料。在這之前，有時候他們給的資料都不一定是真實的。

▲高矽類固廢

經過一個多月的調研， 我們發現在博羅四角樓這個地方存在4個行業問題： 第1 個是資源嚴重浪費問題；第2個就是汙染環境問題；第3個就是環境處理成本問題，小作坊因為是分散處理的，他們的環保處理成本比較高，因此不願意投入；第4個就是，有些小作坊違規經營，政府也很難管控他們。

寶石固廢的品質竟然那麽好？

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針對惠州寶玉石加工產業的這些問題，我們要如何解決呢？ 首先從固廢的資源化利用開始。

2017年，我們來到四角樓，經過一個多月的調研，選定了10家左右有代表性的小作坊取樣，然後把樣品送到我們廣東省科學院資源利用與稀土開發研究所進行科學研究。

▲上：按礦物成分分；中：按粒度分；下：按材質分

我們先對固廢按照礦物成份、粒度或材質進行分類，分成不同的固廢，然後對不同的固廢開展不同的研究。

我們發現，寶石固廢有一個共同的特點： 它們的成分比較單一，並且雜質非常少。 這也就是說，我們發現部份寶石固廢相比在礦山、地底下挖出來的那些礦產資源，品質還更好。 所以如果不好好利用它們的話，會造成很大的浪費。

有的寶石固廢是含石英的，二氧化矽的含量達到99%以上，這些都是很好的高矽材料。於是我們根據寶石固廢的性質特點，引進了「城市礦山」的理念，把礦物加工的一些手段套用到寶石固廢與資源化利用的方面來。

▲右上：工藝陶瓷和石英板材；右下：陶土和高矽材料

這是我們在實驗室用寶石固廢做出來的一些礦物材料的產品。左上角這些高矽邊角料，基本上都是含二氧化矽99%以上的。我們透過磨礦、分級、磁選、重選提純以後，就可以把高矽材料的二氧化矽含量提到99.6%以上，進一步提純後可以作為電子級的原料來使用，這樣就提升了邊角料的價值。

這些邊角料看起來五彩繽紛，裏面含有可以制成昂貴礦物顏料的一些原料。作畫的人都希望自己的畫永不變色，永遠留存下來。而用這些礦物顏料作的畫千年不變色，在故宮修復某些文物的時候也會用到。

所以，一些當代的大畫家都會去日本買昂貴的礦物顏料作畫，但是，進口的礦物顏料非常昂貴， 如果我們能從這些固廢裏面分離出有價值的礦物產品，把它制成礦物顏料，那普通學生也都能夠用上這種顏料了。

「牛奶水」也能變清澈

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透過這些技術研究，很多固廢得到了充分的利用。那麽廢水又是如何處理的呢？

這是從現場取回來的泥漿廢水，我們用粒度分析儀對它進行粒度分析。

結果發現，像這杯「牛奶水」一樣的泥漿廢水裏，其實含有大量的微細粒粒子。我們當時取樣的這杯廢水裏面超過38%的粒子粒徑在0.01毫米左右。

這些粒子有什麽特點呢？ 它們會在水介質裏面形成一種膠態的穩定狀態，在自然沈澱的情況下很難澄清，就像我們平時喝的牛奶一樣。

放在實驗室裏的這杯水已經幾年了，它都沒有自然沈澱下去。現在園區的一些小作坊會自己直接把這些水稍微沈澱一下，就回用到生產中。

用這些「牛奶水」有什麽危害呢？ 如果在生產上回用這些水，刀具就很容易受損。 而且這些小作坊裏的工人主要是手工操作，自動化程度比較低。 工人們在打磨切割的過程中，這些「牛奶水」會形成水霧被工人們吸入， 所以從業人員中患矽肺病的人較多。

這些「牛奶水」如果流入地下和河流中，就會汙染環境。

在實驗室裏面，我們最佳化出了低成本處理寶石廢水的方案。 經過處理以後，這些廢水可以回用，這些泥漿也可以被二次利用起來。

透過大量的實驗我們發現，只需要針對「牛奶水」裏這些微細粒子的性質特點，加入不同的電解質把它們聚沈下來，就可以透過固液分離把泥漿廢水分離成回用水、泥漿和一些可利用的礦物質材料。

如果切割打磨過程中還加了油，就更難沈澱了。我們透過固液分離得到了一些油泥廢水，再采取氣浮的方法就可以把油和水分開。

這些被分開的油和水還可以回用到生產上去，這樣，這些泥漿廢水也得到了資源化利用。

建設一個環 保的園區

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我們在實驗室把這些技術研究出來了，但是最終目的還是要套用於生產、指導生產，改變一方的汙染問題。

在實驗室把技術研究出來以後，我們就召集各行業的相關部門和那個園區內的一些相關公司坐在一起進行專案論證。用什麽樣的方式能夠在成果轉化的過程中讓生產成本最低，並且實作規範化管理呢？最後大家一致建議當地政府建設一個工業園，把那些小作坊全部引進到工業園中進行集中生產，從而把固廢、廢水集中。

因為要在每一間小作坊進行環保處理的話，就會很難實施下去。一個原因是他們不願意出這個錢，成本很高；第二個是依然存在分散處理難的問題。從源頭將固廢和廢水分類集中處理，這樣運維成本就能降到最低。

▲四角樓珠寶創意園

2018年，我們這個建議得到了當地政府的大力支持，他們在各個方面支持園區建設。這個園區規劃是分三期建成，第一期是先建 5棟安置廠房，把一些原來就需要整頓的寶石加工廠引進工業園裏進行規範生產。

▲環保中心

同時，我們把環保中心跟第一期安置廠房一起建起來了，讓進園區的那些寶石加工廠產生的固廢、廢水都能夠得到集中處理。

這個園區在2020年建成。建成後，我們在實驗室每小時處理2噸的中試線偵錯成功的基礎上，又在現場臨時搭建了一個每小時能處理20噸的中試線進行實驗。這是我們在晚上挑燈夜戰的情形，還把右邊的這個景觀池作為沈澱池用。

在這個中試線偵錯成功之後，我們又把中試線擴大到每小時處理100噸左右的生產偵錯。這些照片就是我們當時進行現場工人培訓以及分析取樣、現場偵錯的一些情形。

在經過一個多月的偵錯後，我們終於在2021年5月把這條生產線偵錯成功了。當把「牛奶水」變成清水，回用於生產的時候，園區內喜悅的氣氛我到現在還記得，大家都是奔走相告，特別是那些寶石加工戶。

他們說以前在園外的時候，常常就像是在跟政府玩「貓捉老鼠」的遊戲，每天晚上都不能安心睡覺。但是現在看到「牛奶水」變成清水能回用生產，他們非常感謝科研人員幫他們解決了這個問題，以後他們就可以睡個安穩覺了。

我們科研人員也非常高興，因為自己的科研成果終於得到了認可。

環保需要每個人的參與

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在這之後，大家發現我們的這項成果對改善當地環保非常有意義。好的東西也不能獨享，我們廣東省科學院，希望把這些好的科研成果推廣到整個惠州地區，推廣到廣東省，再到全國甚至是全世界。

於是，我們就跟企業一起聯合共建了研發中心，並組建了一個聯合團隊。這個聯合團隊是由我們的特派員、科研團隊和園區內的部份現場工程人員一起組成的，包括了各個專業的人員。我們準備長期為園區服務，然後一起把我們的環保科技往前推，讓更多的人能享受到它的紅利。

在這5年裏，我感覺到要治理一方汙染非 常不容易。 但是如果大家都有環保意識，從源頭分類，後面再處理就非常容易了。所以我們認為非常有必要在園區建立一個環保科技館。這個科技館裏面有一些環保模型，還有一些小小科學家的小實驗以及一些固廢利用的展示產品，隨時接受同學們參觀學習，並且有專門的科普義務團隊為大家服務。

目前小作坊的加工還是比較粗放，手工環節比較多。我們正在做智能化生產線的研究，目前已經有兩台樣機基本上已經成型。將來一條寶石智能生產線上可能只需要三五位工人，這對於生產成本和工人們的身心健康以及車間環境等等都是非常有利的。接下來在未來的3年裏，我們園區將要建成一個智能化、標準化的綠色園區。

▲博羅四角樓珠寶創意園（規劃圖）；圖源：惠州市深廣田發展有限公司

最後，我希望大家都能關心環保，從源頭開始進行垃圾分類，這會讓我們每個人受益。

謝謝大家。

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來源： 格致論道講壇

原標題： 這些寶石加工產生的廢物，竟然比新挖出來的礦石品質還要好 | 喻連香

編輯：wnkwef

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