浅谈工业固体废弃物在新型墙体材料中的应用

［摘 要］要保障墙体材料有充足的原材料供应，必须注意对自然资源的节约使用。实践证明，利用工业固体废弃物，可实现资源的重复循环，节能降耗。本文通过分析工业固体废弃物应用在墙体材料中的必要性，针对目前墙体材料利用和消纳工业固体废弃物的情况进行探讨，并提出研发建议。

［关键词］工业固体废弃物 墙体材料 节能降耗

一、工业固体废弃物应用在墙体材料的必要性

1．不断增长的墙体材料需求

“十五”期间，仅住宅全国计划建设57亿m2，其中城镇27亿m2，中国城镇人口已达4亿，将进一步加快城市化进程。我国现有667个城市均在改造和扩大之中，19000个建制镇将按小城镇规划新建和扩建。

巨大的人口数量，大规模的基本建设需要大量的建筑材料，尤其是墙体材料，每年需求折合8000亿块标准砖。

2．资源日益短缺

我国土地荒漠化严重。据统计，我国荒漠化土地总面积已为262.2万平方公里，占国土面积27.3％，即1／4以上的国土已荒漠化。而且每年以2460平方公里速度扩展。

3．工业固体废弃物、城市垃圾大量堆存

人类生产、生活每天都产生大量废弃物：黑色、有色、稀土、能源及各种非金属矿矿山开采、选矿、金属冶炼、电力、化工生产及日常都在大量产生、排放各种固体废弃物。

二、目前墙体材料利用和消纳工业固体废弃物的情况

1．煤矸石

煤矸石是煤炭生产中排放的固体废弃物，是我国目前年排放量和累计存量最大的工业废弃物。

墙体材料工业利用煤矸石的产品有：①煤矸石烧结墙体材料：煤矸石实心砖、多孔砖、空心砖、空心砌块、陶粒、装饰砖、劈离砖、铺路砖等。②煤矸石非烧结墙体材料：多孔砖、砌块、路砖。生产非烧结墙体材料只有部分煤矸石能满足生产要求，并且应对原料进行试验。

利用煤矸石制造烧结煤矸石砖是煤矸石综合利用的重要途径，墙体材料工业利用煤矸石的绝大多数是烧结煤矸石砖生产企业，生产1亿块烧结煤矸石砖能消耗煤矸石20万t，可减少占地1.33hm2，全国一年新排矸石2.5亿t，可制砖1200亿块，减少占地2000hm2。

煤矸石生产墙材的技术难点是：合理的选择细碎设备，正确的掌握高压挤出，谨慎地控制窑炉焙烧，注意防止石灰爆裂。生产非烧结墙体材料应注意原料的含碳量。

2．粉煤灰

粉煤灰是火力发电厂燃煤粉锅炉排出的一种工业固体废弃物，是燃煤电厂燃烧粉煤时从烟气中收集下的微细烟灰，属于火山灰质材料。最早处理粉煤灰的方法就是加填和露天堆放，但是回填粉煤灰要大量占用土地，到目前，我国填埋在地下和山沟里的粉煤灰已达50亿t，占用土地10万亩。

以粉煤灰为主要原料生产的墙体材料产品烧结墙体材料产品：①粉煤灰烧结实心砖、多孔砖和空心砖；粉煤灰烧结砌块；②粉煤灰烧结陶粒；粉煤灰烧制微晶玻璃等。非烧结墙体材料产品：按养护方式不同砖类产品可分为蒸养和蒸压实心砖、空心砖；粉煤灰混凝土多孔砖；粉煤灰混凝土砌块；粉煤灰建筑板材等。

粉煤灰生产墙材的技术难点以高掺量粉煤灰砖为例，生产工艺主要技术难点是：合理的原料配比；重点混合碾练（均匀、排气、增密）；控制好成型含水率；寻求最佳烧成制度。非烧结墙体材料应注意原料的含碳量。

3．建筑垃圾

建筑垃圾组成因地区经济发展水平、建筑结构、拆除方式、回收方式不同而变化，通常包含混凝土基材料、砖瓦（或陶瓷）基材料、天然石基材料、金属和其他（木材、塑料）等，在拆除混凝土结构时，建筑垃圾主要是废弃混凝土，如道路和机场跑道拆除工程。建筑物拆除和新建建筑产生的建筑垃圾组成变化则较大，一般有废弃砖瓦、混凝土、废渣土、天然石材等。

4．磷石膏

磷石膏是在生产磷胺的过程中产生的一种废渣，因其主要化学成分与天然石膏基本一致，故称磷石膏，属化工工业固体废弃物，是磷肥厂在生产优质磷肥的过程中要产生工业废渣。磷石膏因其中残留少量有机磷和无机磷，较难直接利用。

在研制的处理磷石膏新技术方面，目前已摆脱传统的工艺方法，采用中温煅烧脱水、活性激发方式，使处理后的磷石膏产生很高的早期强度和持续稳定的后期强度，凝结时间可调，质量完全达到半水石膏粉国家标准优等品水平，烘干强度指标达到30―40MPa，为其综合利用打下了坚实的基础。这种方法的特点是无二次污染，将有害的有机磷转化为惰性的磷酸钙，强度高、凝结时间可调，有较高的白度，白度可达到80℃以上：产量高，可形成年产5～6万t的规模，节电、节煤，可大幅度降低生产成本。近年来建筑界逐渐认识了它的各种优点，在现代建筑业中，石膏建材有明显的绿色生态特点：如生产能耗低，生产1t石膏耗能仅为生产1t水泥的22％；轻质，比砖轻8％；耐火极限可达到3h以上；可加工性好，施工方便；具有呼吸功能，可吸收和释放湿气，提高居住的舒适度等。

5．尾矿

我国尾矿利用工作是从上世纪80年代中期开始的，尾矿是一种资源，如果加以回收和利用，可以有效地提高经济效益和解决矿山职工的就业。

目前，尾矿利用在墙材领域主要有以下几类应用产品：

①尾矿免烧砖、砌块：利用尾矿生产免烧砖、小型砌块等墙体材料，具有尾矿用量大、胶凝材用量少，（废渣用量30％～90％）。实际应用多年未发现任何质量问题。②全尾矿烧结砖：充分利用烧结墙体材料烧结砖机械和生产工艺，挤压成型生产大掺量尾矿烧结砖。利用当地废弃物作塑性材料，经成型焙烧生产烧结砖。靠近尾矿的烧结墙体材料生产企业最合适的转产项目，且利用尾矿量大，符合国家产业政策等优势。③轻质节能材料：利用尾矿制作免蒸养型轻质节能材料，其产品具有轻质高强、隔热保温、隔音防火等特点。可广泛应用于工业和民用建筑。④固化剂：利用尾砂制作固化剂，具有成本低廉、质量稳定、用途广泛等优越特点，可广泛应用于尾矿库固结尾砂：墙体材料工业尾矿利用主要是尾矿免烧砖、砌块、全尾矿烧结砖和轻质节能材料3个方面，但利用量并不高，主要原因墙体材料是地方材料运输半径较小，而尾矿绝大多数在偏远山区，运输成本太高无法大量利用。

三、开发利用固体废弃物在墙体材料应用中的建议

1．要研究提高利用固体废弃物的附加值，这里有两层含义：提高利用的技术含量，提高利用的经济效益。如某些废渣的超细磨、两种和两种以上废渣的复合效应、垃圾的资源化、减量化和无害化等等。

2．结合开展利用固体废弃物的应用基础理论研究。这里也有两层内容，一是应用基础理论研究，为利用好固体废弃物提供（机理）技术支持，我国在这方面的研究是很有成效的。再就是制订与修订有关标准，如利用固体废弃物的新的墙体材料产品标准的制订；制订固体废弃物作为集料、掺合料的标准；现有墙体材料产品标准在修订时应将固体废弃物作为原材料写进标准中；原材料标准如砂、石标准、轻集料标准应增列固体废弃物作为粗、细集料的内容等等。写进标准应用就名正言顺了。

参考文献：

［1］李湘洲.怎样实现墙体材料的绿色化，砖瓦世界，2005，3.

［2］周炫.墙体材料工业废弃物利用的调研分析.砖瓦，2005，1.

（作者单位：河南驻马店市墙体材料改革办公室）