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                          西安墻材院公眾號

                          公司新聞

                          墻材行業變身“吃”廢大戶 | 年利用各類廢棄物超1.35億噸,節約能源3200萬噸標煤

                                  發布時間:2022-01-21

                          墻體材料作為國民經濟發展中不可或缺的重要基礎原材料,為我國的經濟社會發展作出了巨大貢獻。目前,墻體材料行業已成為我國最大的固體大宗廢棄物綜合利用行業,年利用各類廢棄物已超1.35億噸,節約能源3200萬噸標煤。

                          快速有效利用工業固廢

                          工業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,而墻體材料正是由硅、鋁、碳、硫酸鹽物質制成的礦物材料。作為“放錯了地方的資源”,它們大部分可以通過科學的方法和途徑生產出性能各異的新型墻體材料?,F階段由于技術、資本和市場的快速發展,工業固體廢棄物正在快速有效利用在新型墻體材料工業中。

                          尾礦在新型墻材領域的應用是它的一個重要利用模式,受制于墻體材料發展技術及地方性,目前尾礦在墻體材料工業中的利用率并不高。

                          尾礦。我國尾礦綜合利用工作從20世紀80年代就已開始,礦山選礦產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。尾礦在新型墻材領域的應用是它的一個重要利用模式,受制于墻體材料發展技術及地方性,目前尾礦在墻體材料工業中的利用率并不高。若能有效利用這部分固廢,不僅可以控制環境惡化、節約耕地,而且還可以制造環保利廢的新型工業產品,實現社會和環境的雙贏。

                          尾礦在新型墻材領域的應用主要包括尾礦免燒磚、砌塊,主要以細粒尾礦為主,配以少量的骨料、鈣質膠凝材料及外加劑,再加水均勻攪拌后在壓力機上模壓成型,脫模標準養護后即成免燒磚制品;全尾礦燒結磚是有效利用堆存的大量尾礦燒結原材料、先進的燒結磚機械和生產工藝,擠壓成型、焙燒生產全尾礦燒結磚;輕質節能材料是利用尾礦制作免蒸養型輕質節能材料,其產品具有輕質高強、保溫絕熱、防火隔聲等優異性能;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,從而進一步作為墻體材料膠凝組分。

                          目前國內對粉煤灰的綜合利用進行了大量實驗研究和工程實踐,均取得了良好效果。

                          粉煤灰。粉煤灰是火力發電廠煤燃燒的煙氣中捕集下來的微細飛灰,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,與含鈣的物質經過適當配合后,在一定的溫度和濕度的養護條件下,相互之間會發生水化反應,進而獲得一定強度和性能優異的硅酸鹽制品。目前國內對粉煤灰的綜合利用進行了大量實驗研究和工程實踐,均取得了良好效果。

                          粉煤灰應用在墻體材料中的應用主要包括燒結墻體材料,如粉煤灰空心磚、實心磚和多孔磚;粉煤灰燒結砌塊、陶粒和微晶玻璃等;非燒結墻體材料包括蒸養和蒸壓實心磚、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、細骨料,也是廢渣墻體材料發展的重要方向。

                          煤矸石自身所具有的理化性質在一定程度上限制了它在墻體材料領域的應用范圍,總體來說煤矸石制品發展方向是高孔洞率、高摻渣量、高強度和高保溫性能。

                          煤矸石。煤矸石是在煤炭掘進、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,以及煤炭洗選生產過程中的手選矸和洗矸石。它的主要化學成分包含SiO?、Al?O?,另外還含有數量不等的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”的工業廢料,歷年的排放堆存已經占用了大量的土地,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,造成地下呈現高硬度、高鈉離子、高硫酸鹽和高礦化度,農田鹽堿化,農作物發育不良。另外大量矸石山堆積在一起易風化、污染空氣,同時也容易發生自燃和地質災害,對人類和社會環境造成較大危害。

                          煤矸石在墻體材料中的應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。煤矸石自身所具有的理化性質在一定程度上限制了它在墻體材料領域的應用范圍,總體來說煤矸石制品發展方向是高孔洞率、高摻渣量、高強度和高保溫性能。

                          煤矸石在墻體材料產業中的具體應用包括煤矸石燒結墻體材料,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非燒結墻體材料,在確定能否使用之前應該對原料進行試驗研究。另外,煤矸石制作陶粒作為墻體材料的粗、細骨料,應用性能較好。

                          冶煉渣。我國鋼鐵產量在世界上位居前列,尤其是京津冀地區,更是占據了全國鋼鐵產量的三分之一以上。然而在冶煉鋼鐵的過程中會產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應用主要包括生產鋼渣水泥、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。

                          工業副產石膏經過適當處理完全可以用來生產石膏基墻體材料,相信在不久的將來以工業副產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。

                          工業副產石膏。工業副產石膏是指工業生產過程中因化學反應生成的以硫酸鈣為主要成分的副產品或廢渣,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生量約占全部工業副產石膏的85%。目前我國工業副產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%;其他副產石膏約40%。工業副產石膏的大量堆存,既占用土地,又浪費資源,含有的酸性及其他有害物質容易對周邊環境造成污染,已經成為制約我國燃煤機組煙氣脫硫和磷肥制造企業可持續發展的重要因素。工業副產石膏經過適當處理完全可以用來生產石膏基墻體材料,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,建筑行業越來越了解到石膏制品所具有的綠色生態優異性能,比如輕質、耐火極限高、生產能耗低、可加工性好、施工方便、可吸收和釋放濕氣、提高居住環境的舒適度等。相信在不久的將來以工業副產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Al?O?的過程中排出的極細顆粒強堿性固體廢棄物,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1噸氧化鋁,伴隨產生赤泥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免蒸燒磚、陶瓷釉面磚和黑色顆粒裝飾磚等,還可用來生產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隔墻板,制品各項性能指標均能滿足居住要求。

                          在北京、武漢、遼寧等地都用鍋爐渣及煙道灰來作為內燃料制磚,也有部分地區用鍋爐渣和煙道灰來生產建筑砌塊,均取得了顯著的節能效果。

                          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生的固體廢棄物,它們的產生量僅次于尾礦和煤矸石,位居第三位。其化學成分與粉煤灰類似,但含碳量一般高于粉煤灰,所以熱值較高,最高可達8000kJ/kg。隨著鍋爐技術改造,其燃燒的熱效率有所提高,相應廢渣的熱值會有所降低。我國墻體材料工業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制磚的內燃料,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,在磚內燃燒充分,使制品成為一種性能優良的保溫墻體材料。在北京、武漢、遼寧等地都用鍋爐渣及煙道灰來作為內燃料制磚,也有部分地區用鍋爐渣和煙道灰來生產建筑砌塊,均取得了顯著的節能效果。

                          電石渣。電石渣是在乙炔發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,其化學成分包括Si、Al?O?、Fe?O?、CaSO?等,因含微量的碳及磷硫雜質而呈灰白色,有輕微刺激性氣味,長時間堆放還會含有少量碳酸鈣。電石渣在水中呈現強堿性,渣液pH值在12以上,若簡單填埋會造成巨大環境污染,電石渣的處理已經成為制約企業快速發展的關鍵因素。目前電石渣固廢資源在墻體材料工業中的主要應用有制作實心磚、空心磚、建筑砌塊等產品。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,經坯料制備、壓制成型、自然養護或蒸壓養護得到最終產品,電石渣的最高摻量可達30%左右。制備出的墻材產品性能優異,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

                          我國正處于經濟建設的高速發展時期,建設工地的廢棄物排放量很大,幾乎占據人類生產活動產生廢棄物總量的30%至40%。據調查,我國每年施工建設產生的建筑垃圾達億噸以上,絕大部分都未經任何處理,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境被污染,又可以合理利用這些資源,還可以取得一定的經濟效益。

                          鋼筋、某些金屬、塑料、木質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,建筑垃圾的化學成分正是制作非蒸養(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與傳統黏土實心磚接近,強度指標優于黏土磚,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,水泥為膠結料,并摻加粉煤灰、爐渣、外加劑生產保溫砌塊,具有密度低、導熱系數小、隔聲、抗震、造價低廉等優點。

                          消納城市污泥和礦化垃圾

                          2020年我國污泥產生量達7288.3萬噸,預計2025年我國污泥年產量將突破9000萬噸。大量積累的污泥如得不到妥善處理,將對環境造成二次污染,成為影響城市環境衛生的一大公害,污泥的處理處置已引起國家和行業的重視。

                          另外,我國有幾百座衛生和準衛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。填埋場中的垃圾經若干年降解后,基本上達到了穩定化狀態,因而稱為礦化垃圾。隨著城市的發展,幾乎每個城市的垃圾產生量都在增加,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腐熟降解穩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過長期的物理、化學及生物作用后,形成的一種穩定化的類土壤物質。礦化垃圾在物理結構和水力傳導性能方面與砂土相似,而在有機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,可以緩解當今的能源危機,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。

                          利用城市污泥復合礦化垃圾制備綠色墻體材料是目前發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,目前主要是應用于制磚、陶粒、保溫板材等。

                          農業廢棄物轉化應用

                          農業固體廢棄物主要指的是稻或者是谷類的莖稈,經草磚機打壓成型為綠色墻體材料。將草磚與傳統的黏土磚進行對比分析,草磚具有保溫、隔熱、造價低廉和透氣性較好的特點,其應用范圍也在不斷擴大。

                          稻殼板以稻殼為主要原料,將稻殼用粉碎機粉碎并碾磨后,與膠粘劑在攪拌機中攪拌均勻,經混合熱壓成板狀,晾干制成的一種板材,其制造工藝簡單,設備投資少。稻殼板具有可鋸、鉆、釘等加工性能,廣泛用作墻板、天花板、門板和地板等。除此之外,稻殼還可以制作耐火磚,將稻殼放入球磨機內研磨后,用耐火黏土、有機溶劑混合攪拌、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,具有質輕、堅固耐用、無毒和良好的隔聲保溫性能等特點。

                          作者:西安墻體材料研究設計院黨委書記 唐玉嬌


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