羅博

(重慶市環(huán)衛(wèi)控股（集團(tuán)）有限公司 重慶 401121)

0 引言

固體廢物是指在生產(chǎn)建設(shè)、日常生活和其他活動(dòng)中產(chǎn)生的污染環(huán)境的固態(tài)、半固態(tài)廢棄物質(zhì)[1]。固體廢棄物是“三廢”中最難處置的一種,因?yàn)樗械幕瘜W(xué)成分相當(dāng)復(fù)雜，物理性質(zhì)也千差萬(wàn)別，要達(dá)到清潔合理處理的目標(biāo)難度較大。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，目前全國(guó)工業(yè)固體廢棄物堆存占地面積達(dá)100多萬(wàn)畝，其中農(nóng)田約10萬(wàn)畝。大量未經(jīng)處置的工業(yè)固體廢棄物堆存在生活區(qū)及水源區(qū)附近，成為嚴(yán)重的污染源，污染事故不斷發(fā)生。甚至有一些固體廢棄物傾倒在江、河、湖泊中，污染水體[2]。固體廢棄物的種類(lèi)繁多，成分繁雜，數(shù)量巨大，其危害程度不亞于水污染和大氣污染造成的危害，需要引起全社會(huì)的關(guān)注。

1 我國(guó)工業(yè)固體廢棄物的現(xiàn)狀

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)年均8%的快速增長(zhǎng)，工業(yè)固體廢棄物年產(chǎn)量也在快速增長(zhǎng)(表1)。根據(jù)《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)2004》數(shù)據(jù)，2004年工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量超過(guò)1億t的行業(yè)依次為電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)，黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)，煤炭開(kāi)采和洗選業(yè)，黑色金屬礦采選業(yè)，有色金屬礦采選業(yè)。由于中國(guó)能源以煤為主，在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，采礦和煤炭燃燒產(chǎn)生的工業(yè)固體廢物最多，其中尾礦和冶煉礦渣兩者，以及煤矸石、粉煤灰和爐渣三者的產(chǎn)生量各占總量的42%（圖1）。由于我國(guó)對(duì)固體廢棄物污染控制起步較晚，雖然在固體廢棄物的處理利用方面已取得一定進(jìn)展，并出現(xiàn)了一些適合我國(guó)目前經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展水平的固體廢棄物處理技術(shù)，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，處理水平還很低，相關(guān)處理技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要。[3]

表1 我國(guó)工業(yè)固體廢棄物產(chǎn)生量變化趨勢(shì)萬(wàn)t

圖1 我國(guó)工業(yè)固體廢棄物組

2 利用工業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)墻體材料

墻體材料是指用于建筑物墻體砌筑和墻體圍護(hù)的材料。我國(guó)墻體材料在整個(gè)房屋建筑材料中占了很大的比例,大約為70%。由于我國(guó)的傳統(tǒng)建筑是磚瓦結(jié)構(gòu),所以我國(guó)的傳統(tǒng)墻體材料也主要以燒制得磚瓦為主,磚瓦的主要原料是粘土、煤粉等，長(zhǎng)期大量的燒制磚瓦毀壞了大量的農(nóng)田，并且大量的煤粉燃燒嚴(yán)重污染了環(huán)境，所以急需發(fā)展新技術(shù)來(lái)替代傳統(tǒng)的墻體材料。利用工業(yè)固體廢棄物制造墻體材料，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約土地，減少環(huán)境污染，而且還能實(shí)現(xiàn)工業(yè)固體廢棄物的資源化利用。目前能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的利用工業(yè)固體廢棄物制造墻體材料的技術(shù)大致有三種，分別為：（1）利用煤矸石和粉煤灰燒制、壓制多孔磚與空心磚技術(shù)；（2）利用粉煤灰和混凝土生產(chǎn)加氣混凝土砌塊技術(shù)，以及用脫硫石膏生產(chǎn)石膏砌塊技術(shù)；（3）利用脫硫石膏添加纖維壓制纖維石膏板，以及利用粉煤灰、輕骨料生產(chǎn)輕質(zhì)陶?；炷翖l板等[4]。

3 利用工業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)干混砂漿

干混砂漿是近年來(lái)建材領(lǐng)域新興的干混材料之一，可以加水拌和后即可直接使用，由于具有使用簡(jiǎn)便、成分準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定等優(yōu)良特點(diǎn)，干混砂漿得到迅速發(fā)展和應(yīng)用。干混砂漿的成分大致可以分為膠凝材料、骨料、輔助膠凝材料、化學(xué)外加劑以及其他組分等幾類(lèi)[5]。目前,已被用于干混砂漿的工業(yè)固體廢棄物主要包括粉煤灰、礦渣、脫硫石膏、煤矸石以及尾礦砂等，主要是作為輔助膠凝材料，來(lái)改善干混砂漿的某些性能。

粉煤灰作為一種輔助膠凝材料用于干混砂漿中，可以顯著改善干混砂漿的工作性、流動(dòng)性、凝結(jié)強(qiáng)度等性能。如將其用于保溫砂漿中，改善工作性，提高保溫效果，還可用于自流平砂漿中，以改善工作性、流動(dòng)性。有實(shí)驗(yàn)研究表明，在抗硫酸鹽侵蝕方面，使用粉煤灰的效果要優(yōu)于礦粉和鋼渣。把礦渣磨成粒度較小的微粉粉后可添加到干混砂漿中，礦渣其的作用和粉煤灰相反，主要改善砂漿強(qiáng)度和韌性，也就是提高砂漿抗折強(qiáng)度。鋼渣是由硅酸鈣、鈣鎂橄欖石、鐵鋁酸鈣以及硅、鎂、鐵、錳、磷的氧化物形成的固熔體，與粉煤灰和礦渣等工業(yè)廢渣相比，由于在形成過(guò)程中經(jīng)歷了高溫過(guò)程，其晶體晶格穩(wěn)定，活性相對(duì)較低，鋼渣微粉可使砂漿具有良好的工作性和力學(xué)性能[6]。

4 利用工業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)輕骨料

輕骨料作為一種新型建筑材料，具有密度小、保溫性好、耐熱度高、抗摻性好、耐沖擊力強(qiáng)、抗震性好等特點(diǎn)，主要用于建造大跨度橋梁和高層建筑，發(fā)展前景非常廣闊。粉煤灰和煤矸石都可以用來(lái)生產(chǎn)輕骨料。粉煤灰主要燒制粉煤灰陶粒，主要工藝流程為：以粉煤灰為主要原料加入一定量的膠結(jié)料和水，經(jīng)成球和燒結(jié)過(guò)程可制得粉煤灰陶粒。用煤矸石燒制輕骨料有兩種方法：成球法和非成球法。成球法是將煤矸石破碎和粉磨后制成球狀顆粒，然后送入窯爐中焙燒；非成球法是把煤矸石破碎到一定粒度直接焙燒。煤矸石輕骨料的質(zhì)量主要取決于煤矸石的性質(zhì)和成分[7]。

5 利用工業(yè)固體廢棄物制造陶瓷

近年，我國(guó)建筑陶瓷行業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)銷(xiāo)量保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間巨大，綜合分析產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，未來(lái)一段時(shí)間建筑陶瓷行業(yè)的關(guān)注點(diǎn)是生產(chǎn)的生態(tài)環(huán)保、新工藝技術(shù)裝備的開(kāi)發(fā)、終端產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的開(kāi)拓這三點(diǎn)。目前，利用工業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)陶瓷研究的還是比較多，主要集中在建筑陶瓷，泡沫、多孔陶瓷，高性能陶瓷，其中關(guān)于多孔陶瓷和高性能陶瓷的研究還不成熟，還有待進(jìn)一步深入發(fā)展。粉煤灰和工業(yè)廢渣主要是用于生產(chǎn)建筑陶瓷，粉煤灰和煤矸石主要是用于泡沫、多孔陶瓷和高性能陶瓷的生產(chǎn)[8]。

粉煤灰主要由無(wú)定形玻璃、未燃盡碳以及晶態(tài)莫來(lái)石、石英、方解石等礦物相組成，其化學(xué)成分和高鋁粘土相近，可以作為主要原料來(lái)燒制建筑陶瓷。磷礦渣一般呈顆粒狀，硬度不太大，大約在1250℃左右可自身燒結(jié)。硫磺廢渣的成分主要為莫來(lái)石和赤鐵礦，莫來(lái)石作為主要原料用來(lái)燒制一般陶瓷制品，而赤鐵礦有雙重作用，在陶瓷坯體中既可作為熔劑，又具有顯色功能。有文獻(xiàn)報(bào)道，國(guó)外利用粉煤灰、火山灰、碳粉等為原料研究開(kāi)發(fā)出了泡沫陶瓷。煤矸石由于氧化鋁含量較低，又呈特殊的層狀結(jié)構(gòu)，并能與二氧化硅形成良好的分散分布，幾乎不需要添加其他任何物質(zhì)即可在高溫反應(yīng)而合成碳化硅，進(jìn)一步合成高性能復(fù)合陶瓷。

6 工業(yè)固體廢棄物在玻璃中的應(yīng)用

鋼鐵廢渣包括鋼鐵工業(yè)中的高爐渣和鋼渣，其主要成分為氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁、二氧化硅等，是構(gòu)成玻璃的重要組成。鈦渣中二氧化鈦含量較高，一般可達(dá)20%，二氧化鈦在玻璃制備中是性能優(yōu)良的晶核劑和助熔劑，因此鈦渣可以直接作為礦渣微晶玻璃的原料。粉煤灰一般粒徑較小，不需再碾細(xì)可以直接作為原料，由于粉煤灰的化學(xué)成分中氧化鈣含量低于礦渣，而氧化鋁又高于礦渣，因此，需要加入一定的含鈣材料，使之形成性能較好的微晶玻璃。煤矸石作為在成煤過(guò)程中與煤層伴生的一種含碳量較低的巖石，其中含有一定量的可燃成分，在生產(chǎn)玻璃時(shí)可以降低生產(chǎn)能耗，起燃燒產(chǎn)生的氣體，有利于發(fā)泡被用來(lái)制造吸聲泡沫玻璃。

7 結(jié)論

利用工業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)建材是國(guó)固體廢棄物處理技術(shù)中發(fā)展比較成熟，推廣應(yīng)用前景光明的技術(shù)。利用工業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)建材不僅可以改善傳統(tǒng)建材工業(yè)高消耗、高污染的狀況，還能解決工業(yè)固體廢物堆放、占用土地、污染環(huán)境等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)固體廢物處理的“減量化、無(wú)害化、資源化”。但還需要進(jìn)一步拓展固體廢棄物在建筑材料資源化應(yīng)用的范圍，還需要進(jìn)一步加大科研投入，為工業(yè)固體廢棄物的資源化轉(zhuǎn)化奠定研究基礎(chǔ)。

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[2]董保澍.我國(guó)工業(yè)固體廢棄物現(xiàn)狀和處理對(duì)策[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2001，（10）：20-21.

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[4]徐丹華，馬振珠，梅一飛.工業(yè)固體廢棄物資源產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路徑探討[J].中國(guó)建材科技，2008，（2）：56-60.

[5]王培銘，張國(guó)防.工業(yè)固體廢棄物在干混砂漿中應(yīng)用的研究進(jìn)展[J].混凝土世界，2010，10（4）：44-47.

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