杨连威
（清华大学 材料科学与工程系 先进材料教育部重点实验室 北京100084）
摘要：本文简明阐述了粉体技术的特点，当前粉体技术的国内外发展状况和未来发展前景，论述了粉体技术在促进清洁生产和发展循环经济方面的应用状况，在此基础上阐明了粉体技术对发展循环经济，促进社会可持续发展具有巨大的作用。
关键词：粉体技术，清洁生产，循环经济，可持续发展
1粉体技术概述
粉体技术是一门以颗粒状固体物质为对象，研究其性质、制备、加工和应用的综合性技术，主要包括破碎、粉磨、均化、分级、干燥、收捕、混合、存储、装运以及某些粉体产品的改性造粒等工序，各工序间还有输送、计量作业。
粉体技术已经发展到超微粉体技术和纳米粉体技术。超微粉体技术是传统粉体技术的进一步发展，它是近几十年来新兴的一门科学技术，它源自古老的传统粉碎技术，而将其粉碎的概念向前大大延伸了。所谓“超微粉体”，国内外目前对这一名词尚无严格的界定。从粉体学的角度，通常将1250 目（即 10 u m ）以下的粉体，称之为“超微粉体”。采用传统的工艺方法，很难将固形物料粉碎到如此的细度。
固形物质经过超微粉碎后，使其处于微米甚至纳米尺寸时，该粉体的物理、化学特性都发生极大的变化。
在化工、塑料、油漆、涂料等行业中，“超微粉体”可制成高强度、高附着力的高档新产品。特别是在中医药领域，“超微粉体”技术可改变传统的中医手段，中药材经“超微粉碎”细化后，可直接用于口服，从而免除了饮片、煎煮等繁锁的工艺，这样就大大方便了病人用药。不仅如此，经研究表明，经“超微细化”后的中药，只相当于原方剂用药量的十分之一，甚至更少，这就可以大大节省宝贵的中药材资源，对提高全民族健康，有效保护环境，都有深远的意义。
国外对粉体技术非常重视，许多国家先后建立乐粉体研究机构。如，英国里兹大学粉体工程研究所（选矿、环保，从矿物加工、电子材料）和美国马州高分子材料研究所（研究范围涵盖了从普通塑料到纳米复合材料，从宏观机械加工，到微结构控制）。我国对粉体技术也非常重视，先后建立乐粉体研究机构，如北京海正粉体技术有限公司、丹东蓝天粉体材料科技有限公司、清华大学粉体材料研究室、江苏省超细粉体工程研究中心等。
“超微粉体技术”是一门跨行业的新兴技术领域，在我国从八、九十年代开始才逐步被越来越多研究部门和行业所重视。随着信息、生物和新材料的发展，粉体技术相应的向更深更广的方面发展，当前粉体技术不仅仅是简单的粉碎、分级的物理过程，而是建立在高新技术平台上的并且与材料科学、化学、现代物理学、生物学、医学等学科有密切联系的交叉学科。
粉体技术主要以固体物料的加工处理对象,随着世界粉体工业向精细化发展，固体原料深加工技术在科学研究和工业生产中显示了重要的作用。当前粉体技术不仅在纺织、建材、中药、食品、保健品、饲料、国防等领域的应用日益广泛，而且在清洁生产和循环经济中也具有独特的优势。
2循环经济简介
循环经济是一种以资源的高效和循环利用为核心，以“减量化（reduce）、再利用（reuse）、资源化（recyle）”为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征，符合可持续发展理念的经济增长模式，是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统增长模式的根本变革。循环经济是在现代工业社会条件下，为解决经济增长与资源紧缺和环境恶化的矛盾而产生的一种新的经济增长模式，兼顾了经济社会发展与资源节约、环境保护的目标，为正确处理可持续发展的三大支柱——经济发展、社会进步和环境保护之间的关系指明了方向。
循环经济是一种可持续发展的新模式，将资源利用和环境影响综合考虑。在整个产品生命周期中，从产品设计、制造到使用、报废、回收，实行面向产品生命周期的绿色设计，面向环境的材料选择，绿色工艺规划、绿色包装，采用回收及再制造技术、面向环境和资源的生态技术以及全生命周期评价和决策分析管理方法，以实现环境影响最小、资源利用效率最高、企业经济效益和社会效益协调优化的目标。
发展循环经济是党中央、国务院为贯彻落实科学发展观、实现经济增长方式根本性转变而提出的一项重大战略任务。循环经济本质上是一种生态经济，要求把经济活动组织成一个“资源－产品－再生资源”的反馈式流程，其特征是低开采、高利用、低排放。所有的物质和能源能在这个不断进行的经济循环中得到合理和持久地利用，以把经济活动对自然环境的影响降低到尽可能小的程度。循环经济为工业化以来的传统经济转向可持续发展的经济提供了战略性的理论范式，从根本上消解了长期以来环境与发展之间的尖锐冲突。“减量化、再利用、再循环”是循环经济最重要的实际操作原则。
胡锦涛总书记论述循环经济指出：要加快转变经济增长方式，将循环经济的发展理念贯穿到区域经济发展、城乡建设和产品生产中，使资源得到最有效的利用。《国务院关于加快发展循环经济若干意见》指出到2 0 1 0年发展目标：我国消耗每吨能源、铁矿石、有色金属、非金属矿等十五种重要资源产出的GDP比2003年提高25%左右每万元GDP能耗下降18%以上。矿产资源总回收率和共伴生矿综合利用率分别提高5个百分点。工业固体废物综合利用率提高到60%以上再生铜、铝、铅占产量的比重分别达到35%、25%、30%，主要再生资源回收利用量提高65%以上。工业固体废物堆存和处置量控制在4.5亿吨左右城市生活垃圾增长率控制在5%左右。我国“十一五”规划中明确指出：积极推进以节能减排为主要目标的设备更新和技术改造，引导企业采用有利于节能环保的新设备、新工艺、新技术，加强资源综合利用和清洁生产，大力发展循环经济和节能环保产业。
3 粉体技术在循环经济中的应用
随着社会化大生产和生活水平的提高，我国工业、农业生产过程中产生了大量的废气、废水和废渣等废物。按照清洁生产和循环经济的要求，必须对其无害化处理。在此过程中粉体技术以其独特的优势发挥了不可替代的重大的作用。
3.1 减量化（reduce）方面
粉体技术以其独特的优势在建材、环保、固体废物处理等过程中能够降低能耗，减少资源消耗。例如
建材工业领域
水泥、石灰、砖等是常用的建筑材料，在生产过程中都离不开粉体技术。如，制备水泥时需要对原料和成品进行两次研磨粉碎。水泥熟料的粉磨，其电能消耗占全部消耗的60％以上（干法生产水泥工艺），因此需要研究开发新的水泥粉磨工艺以降低能耗。随着对混凝土制品强度要求的提高，水泥的细度也在逐渐增加。原料细度的提高有利于改善原料各组分的混合均匀度，降低游离氧化钙的含量。水泥熟料的硬度较大，而细粉含量的高低在一定程度上决定了混凝土早期强度的高低。水泥的粒度分布对混凝土在不同龄期的强度有着决定性的影响。我国水泥的产量已达五亿吨，需要粉磨的物料量高达十几亿吨。如此巨大的处理量，粉碎分级过程的节能降耗是该行业的突出问题。球磨机是水泥生产中的主力军，随着机械工业的进步，辊压磨、立式磨、高效选粉机等新设备不断涌现，有效地降低了水泥生产中粉磨工艺的电耗。为了改善混凝土强度、降低水化热和减小收缩，近年来随着超细矿渣、超细粉煤灰等混凝土掺和料的用量逐年增加，水泥的超细粉碎技术显得越发重要。
冶炼领域
利用粉体技术对冶金原料在冶金前进行粉碎和分级处理以去除杂质，不仅可以最大限度在减少非金属杂质进入冶炼工序，还可以提高精炼、精轧，提高轧钢成材率。如济南钢铁厂通过粉体技术实施源头削减杂质的精料方针， 从1995年到2005年，轧钢成材率提高6.18个百分点，相当于同等坯料多产钢材46.8万吨，10年累计多产钢材127.8万吨。
环保领域
当前，工业生产中很容易产生“三废”，按照清洁生产和循环经济的要求，在安全排放前必须对其采用有效的处理措施。粉体技术在“三废”治理方面具有很大的作用，如废气治理方面。目前大气污染日益加剧，一般采用常规的TiO2粉体除去空气中超标的CO、NOx，与SO2等严重危害人类健康的有害气体，具有一定的效果。采用超微粉体技术制备的TiO2超微粉体用于废气处理，研究结果表明：超微粉体的用量降低到原来的四分之一时具有相同的处理效果。1989年通用汽车公司的Donald Beck 采用纳米粉体技术制备了纳米TiO2，并研究了纳米TiO2从模拟汽车废气（含H2S气流）中除去硫的能力，研究结果表明：500℃经7小时后从模拟废气中除去的总硫量比各种常规TiO2除去的量大5倍。意味着粉体的用量降低到原来的五分之一时具有相同的处理效果。可见粉体技术在污染治理和清洁生产方面有很大的潜力。
制药领域
目前已经试验证明，采用超微粉体技术，可以节省中草药、矿物药和动物要的原料，提高药材利用率。采用一般的机械粉碎，某些类型中药材粉碎成细粉都非常困难，如纤维类的甘草、黄芪、艾叶等，粉碎得到大量渣料，造成原药材的浪费。若采用生物粉体技术（超细粉碎），纤维类中药材极易操作，可减少资源浪费。药材经超微粉碎后，用小于原处方的药量即可获得原处方的疗效。根据药材性质和粉碎程度的不同，一般可节省药材30％-70％。据初步统计，微粉中药的丸散药给药量可减少到原来的 1/3-1/5，汤药给药量为原来的1/5-1/20。而且药材经超微粉碎制成生物粉体后，一般不进行煎煮浸取就可以直接制剂。因此减少生产环节中有效成分的损耗，提高药材的利用率，又可以减少资源的浪费。
3.2 再利用（reuse）方面
粉体技术在废物再利用方面也具有较大作用，如废旧耐火材料可再利用方面。目前，我国耐火材料的年总消耗量超过900万吨，用后的废旧耐火材料达到400万吨，废旧耐火材料占耐火材料总消耗量的45%.而这些废旧耐火材料的处理方式，大多数是被当成工业垃圾填埋。大量废旧耐火材料的填埋不仅占用了土地，经风化和雨淋的废弃耐火材料，易造成土壤土质的破坏，而且有些废旧耐火材料可以致癌（如含铬耐火材料）、具有放射性（如含锆耐火材料）。随着我国对循环经济、可持续发展战略的推进，对废旧耐火材料的研发再利用力度也需逐渐增大。
废旧耐火材料再利用的工艺流程如下：废弃耐火材料→分类堆放→分拣→除去渣层→破碎、粉碎→筛选→规格→按比例掺入到新产品中→配料、混炼→困料成型→热处理→制品。
宝钢在废旧镁碳砖的回收利用方面做了大量工作，并取得了很好的成效。从钢包拆包现场拣选出粒度大于20毫米的废弃铝镁尖晶石质钢包浇注料，除去表面黏附的废钢和残渣等杂质，再经人工破碎、颚破、锤破及球磨机破碎成粒度为1～5毫米的再生颗粒料和小于0.088毫米的再生细粉。将这些再生料用在中小型高炉炮泥中，完全可以满足高炉出铁口的要求。
陶瓷工业中大量废弃的匣钵和硼板经拣选、粉碎后，可以按一定比例的再生原料用于生产瓷砖、西式琉璃瓦、墙地砖和渗水砖。以50%～70%的莫来石-刚玉质辊道窑陶瓷辊棒废料为原料，再添加高岭石、滑石、碳酸钙和碳酸钡等粉料，可生产铝含量为50%～60%的高档耐磨研磨介质。
北京通达耐火技术有限公司对工业固体废弃物的再利用，有近20年的经验和技术。该公司在新产品开发与应用过程中，使用了废弃材料生产不定形耐火材料，且应用于各种不同的耐火材料领域，取得了很好的效果。对废弃耐火材料，该公司技术人员并不是将其简单地掺入到新产品中，而是与先进的粉体技术结合起来，确保再生产品的理化指标和使用寿命达到甚至超过原产品水平。该公司将废陶瓷、废硅砖等，经过回收粉碎成不同粒度的再生料，开发出多种再生产品（如高铝高强浇注料和轻质隔热料等），还将生产过程中产生的粉尘引用到耐火浇注料中，得到性能优良的浇注料新产品。
国内外多项试验研究表明，采用适当的粉体技术，以高比例的废旧耐火材料制成的各种再生耐火材料，其性能完全可以接近、达到，甚至超过原耐火产品水平，能为企业带来一定的经济效益和良好的社会效益。
3.3 资源化（recycle）方面
随着工业化进程的加快多，作为二次资源的固体废物越来越多，如废旧轮胎、废旧塑料制品、废电缆电器、煤矸石等等，已经成为国际和国内各界十分关注的重大课题。这些废物采用粉体技术经深加工后再生利用：首先粉碎，再将其微细化，以使不同成份的单体解离，最后用磁选或浮选工艺，对物料中的不同组分进行成份分离。粉碎工艺是上述过程不可缺少的重要环节。
废旧轮胎、废旧塑料资源化
随着工业化进程的加快多，废旧轮胎、废旧塑料制品、废电缆电器等的数量越来越多，需要对其资源化处理。在这方面的资源化技术中粉碎是不可缺少的过程。一般首先对其粉碎，在此基础上对其记一步微细化处理，其目的是使不同的单体解离，最用磁选或浮选工艺，对物料中的不同组分进行成份分离。可见粉体技术在整个过程中至关重要。
废电路板资源化
随着电器用品的增加，废旧电路板的存量不断增加。这类废物料的特点是热固性树脂的基体上附着了大量的贵金属。传统的方法是将电路板烧掉，从而达到分离的目的。这种方法对环境造成极大的污染，而且部分贵金属也容易氧化。用粉碎分离的方法就解决了这一问题，粉碎的目的是将这些贵金属与树脂分离。热固性树脂的粉碎特点是在常温下成脆性，适合于用冲击式粉碎机来完成这一工作。各类贵金属的尺寸比较小，如果要做到与树脂的单体分离必须进行超细粉碎。在粉碎工作完成后，再分别进行粒度分离和成份的分离。
废矿渣和钢渣资源化
钢铁厂的固体废弃物主要是矿渣和钢渣，两项物料的总量在数千万吨以上。对于这类固体废弃物的利用，主要是用作建材，粉碎是必须的一道工艺。它的粉碎特点是量大、难磨，产品的容许加工成本有限。物料中常常混有金属物，因此在设备选型上主要考虑的是球磨机和自磨机。新出现的辊压磨对矿渣进行预处理，使颗粒内部产生微细裂纹，然后进行球磨超细，可以大大降低能耗。矿渣在粉磨过程机械力的作用下微细化后，表面晶格缺陷增多，活性增大。这种活性有利于矿渣参与混凝土中水泥的水化过程，提高强度、降低水灰比，并有利于混凝土的输送。
废粉煤灰资源化
在粉煤灰方面。粉煤灰含有大量的有毒有害物质，对环境危害很大。运用粉体技术制备技术能够将粉煤灰制成“亚纳米级空心微珠”和“硅晶纤维纸浆”二种新技术产品，他们是工业上的重要原辅材料。将粉煤灰作为再生资源综合利用，不仅体现了循环经济的要求，而且减轻了粉煤灰环境的危害，还能便废为宝。“亚纳米级空心微珠”与“硅晶纤维”复合增强纤维材料产品将获得广泛应用，它们将成为二十一世纪新型复合材料的主流。
煤矸石资源化
煤矸石是采煤过程和洗煤厂生产过程中排出的矸石。煤矿经过多年开采，废弃的煤矸石堆积如山。我国煤炭系统多年来积存下来的煤矸石达10亿t以上，现在每年还要排放出近1亿t，其中洗矸约1500多万t。煤矸石的堆积不但占用大量土地，而且煤矸石中所含的硫化物散发后会污染大气和水源，造成严重的后果。煤矸石中所含的黄铁矿(FeS2)易被空气氧化，放出的热量可以促使煤矸石中所含煤炭风化以至自燃。煤矸石燃烧时散发出难闻的气味和有害的烟雾，使附近居民慢性气管炎和气喘病患者增多，周围树木落叶，庄稼减产。煤矸石山受雨水冲刷，常使附近河流的河床淤积，河水受到污染。国家对此等非常重视，如国家发改委和国家环保总局的关于印发煤炭工业节能减排工作意见（发改能源[2007] 1456号）的第二十七条到三十二条规定：煤炭企业必须按照清洁生产和发展循环经济的要求，制定资源综合利用规划，煤矸石等必须综合利用，不得长期排放堆存。
煤矸石可以利用来发电、生产建筑材料、回收有益矿产品、制取化工产品、改良土壤、生产肥料等。工艺是： 首先采用粉体技术将煤矸石按产品要求进行粉碎，粉碎后可以利用来发电、生产建筑材料、回收有益矿产品、制取化工产品、改良土壤、生产肥料等。其中粉体技术至关重要，它直接影响产品的性质。
锅炉尾气脱硫
锅炉尾气脱硫是环保的重要问题，传统的脱硫方案采用普通细度的碳酸钙粉体为固硫载体，经受热分解成氧化钙后与氧化硫结合成固体的硫酸钙或亚硫酸钙，从而将硫元素固化。这一过程包含两个气固相反应过程，固相物的高比表面积有利于过程的进行和化学反应过程的深度进行。超微粉体技术还可以制成非常好的催化剂，其催化效率极高。采用粉体技术以提高碳酸钙的细度，是改善脱硫效果的重要手段之一。传统的钢球磨机生产的碳酸钙粉体颗粒平均直径为50μm，采用超微粉体技术能将颗粒的平均直径降低到6μm以下，颗粒的外表面积将扩大8倍以上。结果表明：采用超微粉体技术生产的脱硫用超细碳酸钙粉体，能够大大提高锅炉尾气的脱硫效率。由于这种碳酸钙超细粉体的用量很大，因此粉体技术在此方面具有重大的现实意义。
4粉体技术的前景
进入新世纪后的信息技术、生物技术和新材料技术的发展带动了粉体技术研究内容的深入和应用开发水平的提高。超微粉体技术不再仅仅是粉碎分级等简单的物理单元作业，而是在新的科学氛围和新的技术平台上与材料科学、化学、现代物理学、生物学、医学等学科的交融。即使是在那些简单的物理单元作业中，新材料、计算机和测控技术的应用，也在不断使这些技术和设备推陈出新，更新换代。
德国、美国和日本已出现了超微粉体专业开发公司。日本是采用粉体技术研究开发精细陶瓷较早的国家，20世纪90年代日本和西欧生产新型陶瓷用超微粉体的年总产值分别为71.5亿美元和15亿美元，年平均增长率分别为15.8％和18.9％。我国已建立了一些超微粉体专业生产企业，有的产品如铝粉已形成了生产规模，氧化锆、碳酸钙、氧化钛、氧化硅等也有一定的生产规模。目前超微粉体已广泛应用于环保、清洁生产、固体废物的资源化、无害化综合利用、以及宇航、国防工业等领域，它不仅在高科技领域有着不可替代的作用，同时，也给传统产业带来生机和活力。除在传统技术的逐步改革之外，超微粉体技术的一个突出的发展趋势是纳米化。纳米技术的研究领域甚广，并处在不断拓展中。
随着科技的发展和经济发展的要求，粉体技术能在发展循环经济方面能够得到越来越广泛地应用，因此在长期的发展战略中具有不可低估的经济、社会和环保效益。
5 结束语
目前，我国正处于工业化高速发展阶段，一方面是经济的高速增长，另一方面也付出了沉重的环境代价。能耗高，尤其是重化工业能源、资源消耗量高，万元GDP能耗是日本的4.43倍，是世界平均水平的2.2倍，主要工业产品单位能耗比国际先进水平高20%%—40%。单位GDP有色金属（铜、铝、铅、锌）资源消耗量约为日本的7.1倍，美国的5.7倍钢材是世界平均水平的3.6倍，且矿产资源回收率比国外低20%%。随着经济的快速增长和人口的不断增加，淡水、土地、能源、矿产等资源不足的矛盾更加突出，环境压力日益增大。环境问题已成为制约我国经济发展、影响社会和谐的重要因素。
粉体产业在“减量化、再利用和资源循环利用”方面具有重大的作用，因此是清洁生产和发展循环经济重要技术支撑产业,是资源高附加值利用工程，是二十一世纪循环经济可再生资源充分利用新亮点 。粉体技术利用与开发完全符合国家鼓励循环经济、鼓励固体废物综合利用的政策符合国家实施资源综合利用关键技术国家重大产业技术开发专项符合国家重点鼓励发展的产业、产品和技术 。循环经济又为粉体产业的发展创造了更大的空间和指明了途径。发展循环经济对于转变我国经济增长方式的重大意义和对发展粉体产业的推进作用。随着科技的发展和环保意识的提高，以及循环经济理念的深入贯彻，粉体技术和粉体将在环保领域和循环经济发展中发挥越来越大的作用，粉体技术对社会的可持续发展具有重大意义。当前党中央、国务院对清洁生产和发展循环经济都非常重视。而粉体技术在资源和废气物的“最小化，再利用和再循环”方面具有技术上的重要作用。因此粉体技术具有巨大的发展空间和广阔的应用前景。
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（清华大学 材料科学与工程系 先进材料教育部重点实验室 北京100084）
摘要：本文简明阐述了粉体技术的特点，当前粉体技术的国内外发展状况和未来发展前景，论述了粉体技术在促进清洁生产和发展循环经济方面的应用状况，在此基础上阐明了粉体技术对发展循环经济，促进社会可持续发展具有巨大的作用。
关键词：粉体技术，清洁生产，循环经济，可持续发展
1粉体技术概述
粉体技术是一门以颗粒状固体物质为对象，研究其性质、制备、加工和应用的综合性技术，主要包括破碎、粉磨、均化、分级、干燥、收捕、混合、存储、装运以及某些粉体产品的改性造粒等工序，各工序间还有输送、计量作业。
粉体技术已经发展到超微粉体技术和纳米粉体技术。超微粉体技术是传统粉体技术的进一步发展，它是近几十年来新兴的一门科学技术，它源自古老的传统粉碎技术，而将其粉碎的概念向前大大延伸了。所谓“超微粉体”，国内外目前对这一名词尚无严格的界定。从粉体学的角度，通常将1250 目（即 10 u m ）以下的粉体，称之为“超微粉体”。采用传统的工艺方法，很难将固形物料粉碎到如此的细度。
固形物质经过超微粉碎后，使其处于微米甚至纳米尺寸时，该粉体的物理、化学特性都发生极大的变化。
在化工、塑料、油漆、涂料等行业中，“超微粉体”可制成高强度、高附着力的高档新产品。特别是在中医药领域，“超微粉体”技术可改变传统的中医手段，中药材经“超微粉碎”细化后，可直接用于口服，从而免除了饮片、煎煮等繁锁的工艺，这样就大大方便了病人用药。不仅如此，经研究表明，经“超微细化”后的中药，只相当于原方剂用药量的十分之一，甚至更少，这就可以大大节省宝贵的中药材资源，对提高全民族健康，有效保护环境，都有深远的意义。
国外对粉体技术非常重视，许多国家先后建立乐粉体研究机构。如，英国里兹大学粉体工程研究所（选矿、环保，从矿物加工、电子材料）和美国马州高分子材料研究所（研究范围涵盖了从普通塑料到纳米复合材料，从宏观机械加工，到微结构控制）。我国对粉体技术也非常重视，先后建立乐粉体研究机构，如北京海正粉体技术有限公司、丹东蓝天粉体材料科技有限公司、清华大学粉体材料研究室、江苏省超细粉体工程研究中心等。
“超微粉体技术”是一门跨行业的新兴技术领域，在我国从八、九十年代开始才逐步被越来越多研究部门和行业所重视。随着信息、生物和新材料的发展，粉体技术相应的向更深更广的方面发展，当前粉体技术不仅仅是简单的粉碎、分级的物理过程，而是建立在高新技术平台上的并且与材料科学、化学、现代物理学、生物学、医学等学科有密切联系的交叉学科。
粉体技术主要以固体物料的加工处理对象,随着世界粉体工业向精细化发展，固体原料深加工技术在科学研究和工业生产中显示了重要的作用。当前粉体技术不仅在纺织、建材、中药、食品、保健品、饲料、国防等领域的应用日益广泛，而且在清洁生产和循环经济中也具有独特的优势。
2循环经济简介
循环经济是一种以资源的高效和循环利用为核心，以“减量化（reduce）、再利用（reuse）、资源化（recyle）”为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征，符合可持续发展理念的经济增长模式，是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统增长模式的根本变革。循环经济是在现代工业社会条件下，为解决经济增长与资源紧缺和环境恶化的矛盾而产生的一种新的经济增长模式，兼顾了经济社会发展与资源节约、环境保护的目标，为正确处理可持续发展的三大支柱——经济发展、社会进步和环境保护之间的关系指明了方向。
循环经济是一种可持续发展的新模式，将资源利用和环境影响综合考虑。在整个产品生命周期中，从产品设计、制造到使用、报废、回收，实行面向产品生命周期的绿色设计，面向环境的材料选择，绿色工艺规划、绿色包装，采用回收及再制造技术、面向环境和资源的生态技术以及全生命周期评价和决策分析管理方法，以实现环境影响最小、资源利用效率最高、企业经济效益和社会效益协调优化的目标。
发展循环经济是党中央、国务院为贯彻落实科学发展观、实现经济增长方式根本性转变而提出的一项重大战略任务。循环经济本质上是一种生态经济，要求把经济活动组织成一个“资源－产品－再生资源”的反馈式流程，其特征是低开采、高利用、低排放。所有的物质和能源能在这个不断进行的经济循环中得到合理和持久地利用，以把经济活动对自然环境的影响降低到尽可能小的程度。循环经济为工业化以来的传统经济转向可持续发展的经济提供了战略性的理论范式，从根本上消解了长期以来环境与发展之间的尖锐冲突。“减量化、再利用、再循环”是循环经济最重要的实际操作原则。
胡锦涛总书记论述循环经济指出：要加快转变经济增长方式，将循环经济的发展理念贯穿到区域经济发展、城乡建设和产品生产中，使资源得到最有效的利用。《国务院关于加快发展循环经济若干意见》指出到2 0 1 0年发展目标：我国消耗每吨能源、铁矿石、有色金属、非金属矿等十五种重要资源产出的GDP比2003年提高25%左右每万元GDP能耗下降18%以上。矿产资源总回收率和共伴生矿综合利用率分别提高5个百分点。工业固体废物综合利用率提高到60%以上再生铜、铝、铅占产量的比重分别达到35%、25%、30%，主要再生资源回收利用量提高65%以上。工业固体废物堆存和处置量控制在4.5亿吨左右城市生活垃圾增长率控制在5%左右。我国“十一五”规划中明确指出：积极推进以节能减排为主要目标的设备更新和技术改造，引导企业采用有利于节能环保的新设备、新工艺、新技术，加强资源综合利用和清洁生产，大力发展循环经济和节能环保产业。
3 粉体技术在循环经济中的应用
随着社会化大生产和生活水平的提高，我国工业、农业生产过程中产生了大量的废气、废水和废渣等废物。按照清洁生产和循环经济的要求，必须对其无害化处理。在此过程中粉体技术以其独特的优势发挥了不可替代的重大的作用。
3.1 减量化（reduce）方面
粉体技术以其独特的优势在建材、环保、固体废物处理等过程中能够降低能耗，减少资源消耗。例如
建材工业领域
水泥、石灰、砖等是常用的建筑材料，在生产过程中都离不开粉体技术。如，制备水泥时需要对原料和成品进行两次研磨粉碎。水泥熟料的粉磨，其电能消耗占全部消耗的60％以上（干法生产水泥工艺），因此需要研究开发新的水泥粉磨工艺以降低能耗。随着对混凝土制品强度要求的提高，水泥的细度也在逐渐增加。原料细度的提高有利于改善原料各组分的混合均匀度，降低游离氧化钙的含量。水泥熟料的硬度较大，而细粉含量的高低在一定程度上决定了混凝土早期强度的高低。水泥的粒度分布对混凝土在不同龄期的强度有着决定性的影响。我国水泥的产量已达五亿吨，需要粉磨的物料量高达十几亿吨。如此巨大的处理量，粉碎分级过程的节能降耗是该行业的突出问题。球磨机是水泥生产中的主力军，随着机械工业的进步，辊压磨、立式磨、高效选粉机等新设备不断涌现，有效地降低了水泥生产中粉磨工艺的电耗。为了改善混凝土强度、降低水化热和减小收缩，近年来随着超细矿渣、超细粉煤灰等混凝土掺和料的用量逐年增加，水泥的超细粉碎技术显得越发重要。
冶炼领域
利用粉体技术对冶金原料在冶金前进行粉碎和分级处理以去除杂质，不仅可以最大限度在减少非金属杂质进入冶炼工序，还可以提高精炼、精轧，提高轧钢成材率。如济南钢铁厂通过粉体技术实施源头削减杂质的精料方针， 从1995年到2005年，轧钢成材率提高6.18个百分点，相当于同等坯料多产钢材46.8万吨，10年累计多产钢材127.8万吨。
环保领域
当前，工业生产中很容易产生“三废”，按照清洁生产和循环经济的要求，在安全排放前必须对其采用有效的处理措施。粉体技术在“三废”治理方面具有很大的作用，如废气治理方面。目前大气污染日益加剧，一般采用常规的TiO2粉体除去空气中超标的CO、NOx，与SO2等严重危害人类健康的有害气体，具有一定的效果。采用超微粉体技术制备的TiO2超微粉体用于废气处理，研究结果表明：超微粉体的用量降低到原来的四分之一时具有相同的处理效果。1989年通用汽车公司的Donald Beck 采用纳米粉体技术制备了纳米TiO2，并研究了纳米TiO2从模拟汽车废气（含H2S气流）中除去硫的能力，研究结果表明：500℃经7小时后从模拟废气中除去的总硫量比各种常规TiO2除去的量大5倍。意味着粉体的用量降低到原来的五分之一时具有相同的处理效果。可见粉体技术在污染治理和清洁生产方面有很大的潜力。
制药领域
目前已经试验证明，采用超微粉体技术，可以节省中草药、矿物药和动物要的原料，提高药材利用率。采用一般的机械粉碎，某些类型中药材粉碎成细粉都非常困难，如纤维类的甘草、黄芪、艾叶等，粉碎得到大量渣料，造成原药材的浪费。若采用生物粉体技术（超细粉碎），纤维类中药材极易操作，可减少资源浪费。药材经超微粉碎后，用小于原处方的药量即可获得原处方的疗效。根据药材性质和粉碎程度的不同，一般可节省药材30％-70％。据初步统计，微粉中药的丸散药给药量可减少到原来的 1/3-1/5，汤药给药量为原来的1/5-1/20。而且药材经超微粉碎制成生物粉体后，一般不进行煎煮浸取就可以直接制剂。因此减少生产环节中有效成分的损耗，提高药材的利用率，又可以减少资源的浪费。
3.2 再利用（reuse）方面
粉体技术在废物再利用方面也具有较大作用，如废旧耐火材料可再利用方面。目前，我国耐火材料的年总消耗量超过900万吨，用后的废旧耐火材料达到400万吨，废旧耐火材料占耐火材料总消耗量的45%.而这些废旧耐火材料的处理方式，大多数是被当成工业垃圾填埋。大量废旧耐火材料的填埋不仅占用了土地，经风化和雨淋的废弃耐火材料，易造成土壤土质的破坏，而且有些废旧耐火材料可以致癌（如含铬耐火材料）、具有放射性（如含锆耐火材料）。随着我国对循环经济、可持续发展战略的推进，对废旧耐火材料的研发再利用力度也需逐渐增大。
废旧耐火材料再利用的工艺流程如下：废弃耐火材料→分类堆放→分拣→除去渣层→破碎、粉碎→筛选→规格→按比例掺入到新产品中→配料、混炼→困料成型→热处理→制品。
宝钢在废旧镁碳砖的回收利用方面做了大量工作，并取得了很好的成效。从钢包拆包现场拣选出粒度大于20毫米的废弃铝镁尖晶石质钢包浇注料，除去表面黏附的废钢和残渣等杂质，再经人工破碎、颚破、锤破及球磨机破碎成粒度为1～5毫米的再生颗粒料和小于0.088毫米的再生细粉。将这些再生料用在中小型高炉炮泥中，完全可以满足高炉出铁口的要求。
陶瓷工业中大量废弃的匣钵和硼板经拣选、粉碎后，可以按一定比例的再生原料用于生产瓷砖、西式琉璃瓦、墙地砖和渗水砖。以50%～70%的莫来石-刚玉质辊道窑陶瓷辊棒废料为原料，再添加高岭石、滑石、碳酸钙和碳酸钡等粉料，可生产铝含量为50%～60%的高档耐磨研磨介质。
北京通达耐火技术有限公司对工业固体废弃物的再利用，有近20年的经验和技术。该公司在新产品开发与应用过程中，使用了废弃材料生产不定形耐火材料，且应用于各种不同的耐火材料领域，取得了很好的效果。对废弃耐火材料，该公司技术人员并不是将其简单地掺入到新产品中，而是与先进的粉体技术结合起来，确保再生产品的理化指标和使用寿命达到甚至超过原产品水平。该公司将废陶瓷、废硅砖等，经过回收粉碎成不同粒度的再生料，开发出多种再生产品（如高铝高强浇注料和轻质隔热料等），还将生产过程中产生的粉尘引用到耐火浇注料中，得到性能优良的浇注料新产品。
国内外多项试验研究表明，采用适当的粉体技术，以高比例的废旧耐火材料制成的各种再生耐火材料，其性能完全可以接近、达到，甚至超过原耐火产品水平，能为企业带来一定的经济效益和良好的社会效益。
3.3 资源化（recycle）方面
随着工业化进程的加快多，作为二次资源的固体废物越来越多，如废旧轮胎、废旧塑料制品、废电缆电器、煤矸石等等，已经成为国际和国内各界十分关注的重大课题。这些废物采用粉体技术经深加工后再生利用：首先粉碎，再将其微细化，以使不同成份的单体解离，最后用磁选或浮选工艺，对物料中的不同组分进行成份分离。粉碎工艺是上述过程不可缺少的重要环节。
废旧轮胎、废旧塑料资源化
随着工业化进程的加快多，废旧轮胎、废旧塑料制品、废电缆电器等的数量越来越多，需要对其资源化处理。在这方面的资源化技术中粉碎是不可缺少的过程。一般首先对其粉碎，在此基础上对其记一步微细化处理，其目的是使不同的单体解离，最用磁选或浮选工艺，对物料中的不同组分进行成份分离。可见粉体技术在整个过程中至关重要。
废电路板资源化
随着电器用品的增加，废旧电路板的存量不断增加。这类废物料的特点是热固性树脂的基体上附着了大量的贵金属。传统的方法是将电路板烧掉，从而达到分离的目的。这种方法对环境造成极大的污染，而且部分贵金属也容易氧化。用粉碎分离的方法就解决了这一问题，粉碎的目的是将这些贵金属与树脂分离。热固性树脂的粉碎特点是在常温下成脆性，适合于用冲击式粉碎机来完成这一工作。各类贵金属的尺寸比较小，如果要做到与树脂的单体分离必须进行超细粉碎。在粉碎工作完成后，再分别进行粒度分离和成份的分离。
废矿渣和钢渣资源化
钢铁厂的固体废弃物主要是矿渣和钢渣，两项物料的总量在数千万吨以上。对于这类固体废弃物的利用，主要是用作建材，粉碎是必须的一道工艺。它的粉碎特点是量大、难磨，产品的容许加工成本有限。物料中常常混有金属物，因此在设备选型上主要考虑的是球磨机和自磨机。新出现的辊压磨对矿渣进行预处理，使颗粒内部产生微细裂纹，然后进行球磨超细，可以大大降低能耗。矿渣在粉磨过程机械力的作用下微细化后，表面晶格缺陷增多，活性增大。这种活性有利于矿渣参与混凝土中水泥的水化过程，提高强度、降低水灰比，并有利于混凝土的输送。
废粉煤灰资源化
在粉煤灰方面。粉煤灰含有大量的有毒有害物质，对环境危害很大。运用粉体技术制备技术能够将粉煤灰制成“亚纳米级空心微珠”和“硅晶纤维纸浆”二种新技术产品，他们是工业上的重要原辅材料。将粉煤灰作为再生资源综合利用，不仅体现了循环经济的要求，而且减轻了粉煤灰环境的危害，还能便废为宝。“亚纳米级空心微珠”与“硅晶纤维”复合增强纤维材料产品将获得广泛应用，它们将成为二十一世纪新型复合材料的主流。
煤矸石资源化
煤矸石是采煤过程和洗煤厂生产过程中排出的矸石。煤矿经过多年开采，废弃的煤矸石堆积如山。我国煤炭系统多年来积存下来的煤矸石达10亿t以上，现在每年还要排放出近1亿t，其中洗矸约1500多万t。煤矸石的堆积不但占用大量土地，而且煤矸石中所含的硫化物散发后会污染大气和水源，造成严重的后果。煤矸石中所含的黄铁矿(FeS2)易被空气氧化，放出的热量可以促使煤矸石中所含煤炭风化以至自燃。煤矸石燃烧时散发出难闻的气味和有害的烟雾，使附近居民慢性气管炎和气喘病患者增多，周围树木落叶，庄稼减产。煤矸石山受雨水冲刷，常使附近河流的河床淤积，河水受到污染。国家对此等非常重视，如国家发改委和国家环保总局的关于印发煤炭工业节能减排工作意见（发改能源[2007] 1456号）的第二十七条到三十二条规定：煤炭企业必须按照清洁生产和发展循环经济的要求，制定资源综合利用规划，煤矸石等必须综合利用，不得长期排放堆存。
煤矸石可以利用来发电、生产建筑材料、回收有益矿产品、制取化工产品、改良土壤、生产肥料等。工艺是： 首先采用粉体技术将煤矸石按产品要求进行粉碎，粉碎后可以利用来发电、生产建筑材料、回收有益矿产品、制取化工产品、改良土壤、生产肥料等。其中粉体技术至关重要，它直接影响产品的性质。
锅炉尾气脱硫
锅炉尾气脱硫是环保的重要问题，传统的脱硫方案采用普通细度的碳酸钙粉体为固硫载体，经受热分解成氧化钙后与氧化硫结合成固体的硫酸钙或亚硫酸钙，从而将硫元素固化。这一过程包含两个气固相反应过程，固相物的高比表面积有利于过程的进行和化学反应过程的深度进行。超微粉体技术还可以制成非常好的催化剂，其催化效率极高。采用粉体技术以提高碳酸钙的细度，是改善脱硫效果的重要手段之一。传统的钢球磨机生产的碳酸钙粉体颗粒平均直径为50μm，采用超微粉体技术能将颗粒的平均直径降低到6μm以下，颗粒的外表面积将扩大8倍以上。结果表明：采用超微粉体技术生产的脱硫用超细碳酸钙粉体，能够大大提高锅炉尾气的脱硫效率。由于这种碳酸钙超细粉体的用量很大，因此粉体技术在此方面具有重大的现实意义。
4粉体技术的前景
进入新世纪后的信息技术、生物技术和新材料技术的发展带动了粉体技术研究内容的深入和应用开发水平的提高。超微粉体技术不再仅仅是粉碎分级等简单的物理单元作业，而是在新的科学氛围和新的技术平台上与材料科学、化学、现代物理学、生物学、医学等学科的交融。即使是在那些简单的物理单元作业中，新材料、计算机和测控技术的应用，也在不断使这些技术和设备推陈出新，更新换代。
德国、美国和日本已出现了超微粉体专业开发公司。日本是采用粉体技术研究开发精细陶瓷较早的国家，20世纪90年代日本和西欧生产新型陶瓷用超微粉体的年总产值分别为71.5亿美元和15亿美元，年平均增长率分别为15.8％和18.9％。我国已建立了一些超微粉体专业生产企业，有的产品如铝粉已形成了生产规模，氧化锆、碳酸钙、氧化钛、氧化硅等也有一定的生产规模。目前超微粉体已广泛应用于环保、清洁生产、固体废物的资源化、无害化综合利用、以及宇航、国防工业等领域，它不仅在高科技领域有着不可替代的作用，同时，也给传统产业带来生机和活力。除在传统技术的逐步改革之外，超微粉体技术的一个突出的发展趋势是纳米化。纳米技术的研究领域甚广，并处在不断拓展中。
随着科技的发展和经济发展的要求，粉体技术能在发展循环经济方面能够得到越来越广泛地应用，因此在长期的发展战略中具有不可低估的经济、社会和环保效益。
5 结束语
目前，我国正处于工业化高速发展阶段，一方面是经济的高速增长，另一方面也付出了沉重的环境代价。能耗高，尤其是重化工业能源、资源消耗量高，万元GDP能耗是日本的4.43倍，是世界平均水平的2.2倍，主要工业产品单位能耗比国际先进水平高20%%—40%。单位GDP有色金属（铜、铝、铅、锌）资源消耗量约为日本的7.1倍，美国的5.7倍钢材是世界平均水平的3.6倍，且矿产资源回收率比国外低20%%。随着经济的快速增长和人口的不断增加，淡水、土地、能源、矿产等资源不足的矛盾更加突出，环境压力日益增大。环境问题已成为制约我国经济发展、影响社会和谐的重要因素。
粉体产业在“减量化、再利用和资源循环利用”方面具有重大的作用，因此是清洁生产和发展循环经济重要技术支撑产业,是资源高附加值利用工程，是二十一世纪循环经济可再生资源充分利用新亮点 。粉体技术利用与开发完全符合国家鼓励循环经济、鼓励固体废物综合利用的政策符合国家实施资源综合利用关键技术国家重大产业技术开发专项符合国家重点鼓励发展的产业、产品和技术 。循环经济又为粉体产业的发展创造了更大的空间和指明了途径。发展循环经济对于转变我国经济增长方式的重大意义和对发展粉体产业的推进作用。随着科技的发展和环保意识的提高，以及循环经济理念的深入贯彻，粉体技术和粉体将在环保领域和循环经济发展中发挥越来越大的作用，粉体技术对社会的可持续发展具有重大意义。当前党中央、国务院对清洁生产和发展循环经济都非常重视。而粉体技术在资源和废气物的“最小化，再利用和再循环”方面具有技术上的重要作用。因此粉体技术具有巨大的发展空间和广阔的应用前景。
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