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墻材行業(yè)變身“吃”廢大戶
發(fā)布時間：2022-02-21 08:25
墻體材料作為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可或缺的重要基礎(chǔ)原材料，為我國的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)。目前，墻體材料行業(yè)已成為我國最大的固體大宗廢棄物綜合利用行業(yè)，年利用各類廢棄物已超1.35億噸，節(jié)約能源3200萬噸標(biāo)煤。
快速有效利用工業(yè)固廢
工業(yè)固體廢棄物大部分為含硅酸鹽、鋁酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽類的物質(zhì)，而墻體材料正是由硅、鋁、碳、硫酸鹽物質(zhì)制成的礦物材料。作為“放錯了地方的資源”，它們大部分可以通過科學(xué)的方法和途徑生產(chǎn)出性能各異的新型墻體材料。現(xiàn)階段由于技術(shù)、資本和市場的快速發(fā)展，工業(yè)固體廢棄物正在快速有效利用在新型墻體材料工業(yè)中。
尾礦在新型墻材領(lǐng)域的應(yīng)用是它的一個重要利用模式，受制于墻體材料發(fā)展技術(shù)及地方性，目前尾礦在墻體材料工業(yè)中的利用率并不高。
尾礦。我國尾礦綜合利用工作從20世紀(jì)80年代就已開始，礦山選礦產(chǎn)生的尾礦固廢堆存量巨大，多以自然堆積的形式堆存于尾礦庫中。尾礦在新型墻材領(lǐng)域的應(yīng)用是它的一個重要利用模式，受制于墻體材料發(fā)展技術(shù)及地方性，目前尾礦在墻體材料工業(yè)中的利用率并不高。若能有效利用這部分固廢，不僅可以控制環(huán)境惡化、節(jié)約耕地，而且還可以制造環(huán)保利廢的新型工業(yè)產(chǎn)品，實現(xiàn)社會和環(huán)境的雙贏。
尾礦在新型墻材領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括尾礦免燒磚、砌塊，主要以細(xì)粒尾礦為主，配以少量的骨料、鈣質(zhì)膠凝材料及外加劑，再加水均勻攪拌后在壓力機(jī)上模壓成型，脫模標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后即成免燒磚制品；全尾礦燒結(jié)磚是有效利用堆存的大量尾礦燒結(jié)原材料、先進(jìn)的燒結(jié)磚機(jī)械和生產(chǎn)工藝，擠壓成型、焙燒生產(chǎn)全尾礦燒結(jié)磚；輕質(zhì)節(jié)能材料是利用尾礦制作免蒸養(yǎng)型輕質(zhì)節(jié)能材料，其產(chǎn)品具有輕質(zhì)高強(qiáng)、保溫絕熱、防火隔聲等優(yōu)異性能；水泥熟料組分是利用金屬礦山選礦尾礦替代水泥熟料中鐵質(zhì)礦物組分燒制出很好的水泥熟料，有效地替代這部分鐵礦的來源，從而進(jìn)一步作為墻體材料膠凝組分。
目前國內(nèi)對粉煤灰的綜合利用進(jìn)行了大量實驗研究和工程實踐，均取得了良好效果。
粉煤灰。粉煤灰是火力發(fā)電廠煤燃燒的煙氣中捕集下來的微細(xì)飛灰，其主要組成是各類氧化物，包含有SiO?、Al?O?、FeO、Fe?O?、CaO、TiO?等。由于它具有非常好的火山灰活性，與含鈣的物質(zhì)經(jīng)過適當(dāng)配合后，在一定的溫度和濕度的養(yǎng)護(hù)條件下，相互之間會發(fā)生水化反應(yīng)，進(jìn)而獲得一定強(qiáng)度和性能優(yōu)異的硅酸鹽制品。目前國內(nèi)對粉煤灰的綜合利用進(jìn)行了大量實驗研究和工程實踐，均取得了良好效果。
粉煤灰應(yīng)用在墻體材料中的應(yīng)用主要包括燒結(jié)墻體材料，如粉煤灰空心磚、實心磚和多孔磚；粉煤灰燒結(jié)砌塊、陶粒和微晶玻璃等；非燒結(jié)墻體材料包括蒸養(yǎng)和蒸壓實心磚、空心磚、混凝土多孔磚和砌塊、粉煤灰建筑板材等。粉煤灰陶粒作為砌塊和板材的粗、細(xì)骨料，也是廢渣墻體材料發(fā)展的重要方向。
煤矸石自身所具有的理化性質(zhì)在一定程度上限制了它在墻體材料領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，總體來說煤矸石制品發(fā)展方向是高孔洞率、高摻渣量、高強(qiáng)度和高保溫性能。
煤矸石。煤矸石是在煤炭掘進(jìn)、開采和洗選的過程中排出的固體廢物，具體包含巖巷和半煤巷掘進(jìn)過程中排出的煤和巖石，和煤矸石堆放在一起的非煤系白矸，頂板、底板及夾層里采出的矸石，以及煤炭洗選生產(chǎn)過程中的手選矸和洗矸石。它的主要化學(xué)成分包含SiO?、Al?O?，另外還含有數(shù)量不等的Fe?O?、CaO、TiO?、FeO、MgO、Na?O、K?O、SO?、P?O?和鎵、釩、鈦、鈷等稀有微量元素。它是多種礦巖的混合物，一般含碳量較低，可稱作固液氣“三害俱全”的工業(yè)廢料，歷年的排放堆存已經(jīng)占用了大量的土地，由于受降水的影響，煤矸石山中富含的各種有害鹽類滲入到地下水和土壤，造成地下呈現(xiàn)高硬度、高鈉離子、高硫酸鹽和高礦化度，農(nóng)田鹽堿化，農(nóng)作物發(fā)育不良。另外大量矸石山堆積在一起易風(fēng)化、污染空氣，同時也容易發(fā)生自燃和地質(zhì)災(zāi)害，對人類和社會環(huán)境造成較大危害。
煤矸石在墻體材料中的應(yīng)用必須考慮到它的含碳量、礦物組成、Al?O?含量和Al?O?/SiO?比值等參數(shù)。煤矸石自身所具有的理化性質(zhì)在一定程度上限制了它在墻體材料領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，總體來說煤矸石制品發(fā)展方向是高孔洞率、高摻渣量、高強(qiáng)度和高保溫性能。
煤矸石在墻體材料產(chǎn)業(yè)中的具體應(yīng)用包括煤矸石燒結(jié)墻體材料，如實心磚、空心磚、多孔磚、空心砌塊、裝飾磚、劈離磚和鋪路磚等；煤矸石非燒結(jié)墻體材料如多孔磚、砌塊和路磚。需要注意的是只有部分煤矸石能滿足生產(chǎn)非燒結(jié)墻體材料，在確定能否使用之前應(yīng)該對原料進(jìn)行試驗研究。另外，煤矸石制作陶粒作為墻體材料的粗、細(xì)骨料，應(yīng)用性能較好。
冶煉渣。我國鋼鐵產(chǎn)量在世界上位居前列，尤其是京津冀地區(qū)，更是占據(jù)了全國鋼鐵產(chǎn)量的三分之一以上。然而在冶煉鋼鐵的過程中會產(chǎn)生大量的高爐水淬渣和鋼渣，另外在鐵合金及有色金屬冶煉和精煉等過程中也會產(chǎn)生大量的爐渣，他們的主要成分大多都是由CaO、FeO、MgO、SiO?、P?O?、Fe?O?、Al?O?等氧化物組成，也會含有一定比例的硫化物和少量金屬。冶煉渣在墻體材料行業(yè)應(yīng)用主要包括生產(chǎn)鋼渣水泥、礦渣水泥膠凝材料，也可用來制作鋼渣磚、小型空心廢渣砌塊等。
工業(yè)副產(chǎn)石膏經(jīng)過適當(dāng)處理完全可以用來生產(chǎn)石膏基墻體材料，相信在不久的將來以工業(yè)副產(chǎn)石膏為原料制作的新型墻體材料會越來越多，并且越來越受歡迎。目前我國赤泥綜合利用率不到5％，大量的赤泥堆存無法有效利用是世界性難題。
工業(yè)副產(chǎn)石膏。工業(yè)副產(chǎn)石膏是指工業(yè)生產(chǎn)過程中因化學(xué)反應(yīng)生成的以硫酸鈣為主要成分的副產(chǎn)品或廢渣，主要包括脫硫石膏、磷石膏、氟石膏、鈦石膏、鹽石膏、檸檬酸石膏、味精石膏、銅石膏等，其中脫硫石膏和磷石膏的產(chǎn)生量約占全部工業(yè)副產(chǎn)石膏的85％。目前我國工業(yè)副產(chǎn)石膏綜合利用率僅為38％左右，脫硫石膏綜合利用率約56％，磷石膏綜合利用率約20％；其他副產(chǎn)石膏約40％。工業(yè)副產(chǎn)石膏的大量堆存，既占用土地，又浪費資源，含有的酸性及其他有害物質(zhì)容易對周邊環(huán)境造成污染，已經(jīng)成為制約我國燃煤機(jī)組煙氣脫硫和磷肥制造企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。工業(yè)副產(chǎn)石膏經(jīng)過適當(dāng)處理完全可以用來生產(chǎn)石膏基墻體材料，包括紙面石膏板、石膏纖維板、石膏空心條板、石膏木屑板、石膏砌塊、石膏磚等。近些年來，建筑行業(yè)越來越了解到石膏制品所具有的綠色生態(tài)優(yōu)異性能，比如輕質(zhì)、耐火極限高、生產(chǎn)能耗低、可加工性好、施工方便、可吸收和釋放濕氣、提高居住環(huán)境的舒適度等。相信在不久的將來以工業(yè)副產(chǎn)石膏為原料制作的新型墻體材料會越來越多，并且越來越受歡迎。
赤泥。赤泥是從鋁土礦拜耳法生產(chǎn)Al?O?的過程中排出的極細(xì)顆粒強(qiáng)堿性固體廢棄物，因FeO含量較多，外觀顏色與赤色泥土類似，故稱赤泥。鋁土礦是一種含水氧化鋁礦石的總稱，如一水軟鋁石、一水硬鋁石、三水鋁石。我國鋁土礦儲量中，一水軟鋁石占到總儲量的98％。每生產(chǎn)1噸氧化鋁，伴隨產(chǎn)生赤泥0.8至1.5噸。目前我國赤泥綜合利用率不到5％，大量的赤泥堆存無法有效利用是世界性難題。以赤泥為主要原料可生產(chǎn)免蒸燒磚、陶瓷釉面磚和黑色顆粒裝飾磚等，還可用來生產(chǎn)具有良好隔聲隔熱防水等性能的清水磚，這類磚砌筑墻體時不用外裝飾。赤泥免燒磚完全可以替代普通黏土磚。另外赤泥可以制造輕質(zhì)隔墻板，制品各項性能指標(biāo)均能滿足居住要求。
在北京、武漢、遼寧等地都用鍋爐渣及煙道灰來作為內(nèi)燃料制磚，也有部分地區(qū)用鍋爐渣和煙道灰來生產(chǎn)建筑砌塊，均取得了顯著的節(jié)能效果。
鍋爐渣和煙道灰。鍋爐渣及煙道灰是煤粉鍋爐燃燒過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，它們的產(chǎn)生量僅次于尾礦和煤矸石，位居第三位。其化學(xué)成分與粉煤灰類似，但含碳量一般高于粉煤灰，所以熱值較高，最高可達(dá)8000kJ/kg。隨著鍋爐技術(shù)改造，其燃燒的熱效率有所提高，相應(yīng)廢渣的熱值會有所降低。我國墻體材料工業(yè)幾乎全部利用完這部分固體廢棄物，其中大部分是用來作為燒結(jié)制磚的內(nèi)燃料，將它們粉碎到3mm以下，與黏土摻和制成磚坯，在焙燒過程中緩慢燃燒并放出熱量，在磚內(nèi)燃燒充分，使制品成為一種性能優(yōu)良的保溫墻體材料。在北京、武漢、遼寧等地都用鍋爐渣及煙道灰來作為內(nèi)燃料制磚，也有部分地區(qū)用鍋爐渣和煙道灰來生產(chǎn)建筑砌塊，均取得了顯著的節(jié)能效果。
電石渣。電石渣是在乙炔發(fā)生器中電石水解獲取乙炔后的以氫氧化鈣（90％以上）為主要成分的廢渣，此外，其化學(xué)成分包括Si、Al?O?、Fe?O?、CaSO?等，因含微量的碳及磷硫雜質(zhì)而呈灰白色，有輕微刺激性氣味，長時間堆放還會含有少量碳酸鈣。電石渣在水中呈現(xiàn)強(qiáng)堿性，渣液pH值在12以上，若簡單填埋會造成巨大環(huán)境污染，電石渣的處理已經(jīng)成為制約企業(yè)快速發(fā)展的關(guān)鍵因素。目前電石渣固廢資源在墻體材料工業(yè)中的主要應(yīng)用有制作實心磚、空心磚、建筑砌塊等產(chǎn)品。一般配合粉煤灰、爐渣、水泥等一起使用，按一定的配方混合均勻，經(jīng)坯料制備、壓制成型、自然養(yǎng)護(hù)或蒸壓養(yǎng)護(hù)得到最終產(chǎn)品，電石渣的最高摻量可達(dá)30%左右。制備出的墻材產(chǎn)品性能優(yōu)異，為電石渣固廢利用探索出了一條有效途徑。
建筑廢棄物綜合利用
我國正處于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展時期，建設(shè)工地的廢棄物排放量很大，幾乎占據(jù)人類生產(chǎn)活動產(chǎn)生廢棄物總量的30％至40％。據(jù)調(diào)查，我國每年施工建設(shè)產(chǎn)生的建筑垃圾達(dá)億噸以上，絕大部分都未經(jīng)任何處理，有的堆放在露天，有的填埋在地勢低洼的地方，造成環(huán)境污染和資源的浪費，將建筑廢棄物再生利用既可以解決環(huán)境被污染，又可以合理利用這些資源，還可以取得一定的經(jīng)濟(jì)效益。
鋼筋、某些金屬、塑料、木質(zhì)材料等建筑垃圾是可以直接再生利用的，而建筑垃圾中的廢混凝土、廢磚石等物料是比較難以再次利用的，建筑垃圾的化學(xué)成分正是制作非蒸養(yǎng)（免燒）建筑垃圾墻體材料的好原料；廢混凝土、廢磚等建筑垃圾制磚或砌塊絕大部分性能指標(biāo)與傳統(tǒng)黏土實心磚接近，強(qiáng)度指標(biāo)優(yōu)于黏土磚，可以替代黏土磚作為承重墻體材料；以廢混凝土、廢磚等建筑垃圾為骨料，利用高硫石油焦渣、粉煤灰等工業(yè)廢渣制備再生磚。利用廢舊聚苯乙烯泡沫塑料制品（EPS）顆粒作為混凝土的骨料，水泥為膠結(jié)料，并摻加粉煤灰、爐渣、外加劑生產(chǎn)保溫砌塊，具有密度低、導(dǎo)熱系數(shù)小、隔聲、抗震、造價低廉等優(yōu)點。
消納城市污泥和礦化垃圾
2020年我國污泥產(chǎn)生量達(dá)7288.3萬噸，預(yù)計2025年我國污泥年產(chǎn)量將突破9000萬噸。大量積累的污泥如得不到妥善處理，將對環(huán)境造成二次污染，成為影響城市環(huán)境衛(wèi)生的一大公害，污泥的處理處置已引起國家和行業(yè)的重視。
另外，我國有幾百座衛(wèi)生和準(zhǔn)衛(wèi)生城市生活垃圾填埋場和一般堆場，已填入或堆放垃圾幾千萬噸。填埋場中的垃圾經(jīng)若干年降解后，基本上達(dá)到了穩(wěn)定化狀態(tài)，因而稱為礦化垃圾。隨著城市的發(fā)展，幾乎每個城市的垃圾產(chǎn)生量都在增加，所需的填埋場面積越來越大，要不斷地提供新的填埋場以滿足需要是非常困難的，甚至是不可能的。長期埋藏在地下的垃圾經(jīng)腐熟降解穩(wěn)定后形成的礦化垃圾可以看作一種資源，它是新鮮生活垃圾在填埋過程中經(jīng)過長期的物理、化學(xué)及生物作用后，形成的一種穩(wěn)定化的類土壤物質(zhì)。礦化垃圾在物理結(jié)構(gòu)和水力傳導(dǎo)性能方面與砂土相似，而在有機(jī)物和微生物含量方面具有肥沃土壤的特點。將其開采利用不僅回收了資源和能源，可以緩解當(dāng)今的能源危機(jī)，而且騰出的場地可以重新用于填埋垃圾，延長填埋廠使用壽命。
利用城市污泥復(fù)合礦化垃圾制備綠色墻體材料是目前發(fā)展較快的一個污泥處置和資源化利用方案，是將污泥與礦化垃圾作為制作建材部分原料的處置方式，目前主要是應(yīng)用于制磚、陶粒、保溫板材等。
農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化應(yīng)用
農(nóng)業(yè)固體廢棄物主要指的是稻或者是谷類的莖稈，經(jīng)草磚機(jī)打壓成型為綠色墻體材料。將草磚與傳統(tǒng)的黏土磚進(jìn)行對比分析，草磚具有保溫、隔熱、造價低廉和透氣性較好的特點，其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。
稻殼板以稻殼為主要原料，將稻殼用粉碎機(jī)粉碎并碾磨后，與膠粘劑在攪拌機(jī)中攪拌均勻，經(jīng)混合熱壓成板狀，晾干制成的一種板材，其制造工藝簡單，設(shè)備投資少。稻殼板具有可鋸、鉆、釘?shù)燃庸ば阅埽瑥V泛用作墻板、天花板、門板和地板等。除此之外，稻殼還可以制作耐火磚，將稻殼放入球磨機(jī)內(nèi)研磨后，用耐火黏土、有機(jī)溶劑混合攪拌、成型、干燥后制成耐火磚，可用于建造易燃、易爆品倉庫。用麥秸和稻草為原料制造的秸稈人造板和稻草板，具有質(zhì)輕、堅固耐用、無毒和良好的隔聲保溫性能等特點。（信息來源：中國建材報）
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