趙雷 郭志東

（1.山東輕工職業(yè)學(xué)院，山東 淄博 255000；2.山東理工大學(xué)，山東 濰坊 261000）

一、前言

利用赤泥制備海綿磚項(xiàng)目的技術(shù)內(nèi)容，本項(xiàng)目主要利用赤泥或黃金尾渣等工業(yè)固廢為主要原料，將其制備成生態(tài)海綿磚和砂石制品。制備的赤泥生態(tài)海綿磚外形美觀、強(qiáng)度大、透水性好，環(huán)境安全性高；生產(chǎn)的赤泥生態(tài)砂石堅(jiān)固性好，耐磨、含泥量低、粒度可控、環(huán)境安全性好，這兩種產(chǎn)品在海綿城市建設(shè)和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)中可發(fā)揮重要作用。項(xiàng)目研究中，本著基礎(chǔ)理論研究——關(guān)鍵技術(shù)突破——產(chǎn)業(yè)突破的路徑，對赤泥生態(tài)海綿磚及砂石產(chǎn)業(yè)化過程中的赤泥高堿性、重金屬浸出、放射性等關(guān)鍵問題進(jìn)行重點(diǎn)研究，并最終獲得理想的技術(shù)及產(chǎn)品解決方案[1]。

二、利用赤泥制備海綿磚的關(guān)鍵技術(shù)

—是無害化，解決了含堿性、輻射性、重金屬污染三大難題。經(jīng)國家權(quán)威性檢測機(jī)構(gòu)——國家建筑材料工業(yè)陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心、國家陶瓷與耐火材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測，“赤泥生態(tài)海綿磚”和“赤泥生態(tài)砂石”各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于建筑材料要求。并且在整個生產(chǎn)過程中，不會產(chǎn)生二次污染，無廢水和固體廢棄物排放，各項(xiàng)排放指標(biāo)均達(dá)到環(huán)保要求。二是原料的替代性，可節(jié)省大量不可再生資源。目前，粘土磚和II、III 類建筑用砂石都來自不可再生的礦、土、沙資源，耗費(fèi)巨大?！俺嗄嗌鷳B(tài)海綿磚”完全可以替代粘土磚，有鋪路磚、廣場磚等各種型號，用途廣泛，而且滲水性、抗凍融、防滑性均優(yōu)于粘土磚；“赤泥生態(tài)砂石”則是II、III 類建筑用砂的完美替代品，用于路基、地基施工，強(qiáng)度大、安全性高、適應(yīng)性強(qiáng)，還可以用來制作各種免燒磚、路沿石、砌塊等生態(tài)砂石衍生產(chǎn)品。三是綜合利用程度高，可全面消化赤泥。國家工信部、發(fā)改委、科技部等有關(guān)部門曾提出赤泥綜合利用率達(dá)到20%的規(guī)劃目標(biāo)。目前這一目標(biāo)遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)。而淄博天之潤公司赤泥生態(tài)產(chǎn)品的赤泥摻加率已高達(dá)80%以上，綜合利用率之高無人企及，能使赤泥被大量消減。項(xiàng)目產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)1、生態(tài)環(huán)保海綿磚項(xiàng)目主要研究赤泥的固廢制備生態(tài)環(huán)保透水磚工藝中幾項(xiàng)重要的關(guān)鍵性技術(shù)。赤泥制備海綿磚工藝中，適合低溫快燒工藝的燒結(jié)助劑的體系的確定。制備海綿磚過程中赤泥高堿性的消除。解決赤泥制備海綿磚后重金屬溶出的消除。赤泥制備海綿磚后微量輻射的消除技術(shù)。適于赤泥海綿磚生產(chǎn)線的專用關(guān)鍵設(shè)備改進(jìn)與研發(fā)。建立赤泥生態(tài)環(huán)保海綿磚的質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系[2]。選用合適的造粒制砂工藝，合理的顆粒級配，研制赤泥或黃金尾渣等工業(yè)固廢生態(tài)砂石。已使其性能指標(biāo)滿足建筑砂指標(biāo)要求。優(yōu)化批量化生產(chǎn)工藝參數(shù)，建立產(chǎn)品質(zhì)量保證體系。復(fù)合結(jié)合劑的配制。赤泥或黃金尾渣等工業(yè)固廢生態(tài)砂石環(huán)境安全性指標(biāo)的控制，主要包括赤泥或黃金尾渣生態(tài)等工業(yè)固廢砂石制備過程中的重金屬溶出問題、放射性等環(huán)境安全性問題。經(jīng)國家建筑材料工業(yè)陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心及國家陶瓷與耐火材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測，赤泥透水磚放射性、重金屬溶出等指標(biāo)均符合和優(yōu)于建筑材料要求。而且，生產(chǎn)過程不產(chǎn)生二次污染，該產(chǎn)品的研發(fā)成功為赤泥廢渣的綜合利用開辟了一條新途徑[3]。

三、應(yīng)用推廣及效益情況

以赤泥制備生態(tài)海綿磚為例來進(jìn)行產(chǎn)品的效益分析將海綿城市建設(shè)中市場需求潛力巨大的生態(tài)透水磚產(chǎn)品與我國現(xiàn)存大宗赤泥固廢資源結(jié)合在一起，利用淄博市作為全國赤泥固廢資源豐富的特點(diǎn)，以赤泥為主要原料，研制一種外形美觀、強(qiáng)度大、透水性好，環(huán)境安全性高的赤泥生態(tài)透水磚產(chǎn)品，并在國內(nèi)率先對這一技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化研究，建成一條年產(chǎn)400 萬平方米赤泥生態(tài)透水磚生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)年消耗30 萬噸赤泥的生產(chǎn)能力，是本項(xiàng)目立項(xiàng)研發(fā)的初衷。對赤泥制備生態(tài)透水磚過程中燒結(jié)助劑、?；鷦?、提高環(huán)境安全性的輔助材料等關(guān)鍵性原料進(jìn)行自主研發(fā)。對赤泥高堿性、重金屬浸出、放射性等環(huán)境安全性指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)研究，并提出解決方案。同時，對赤泥透水磚產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵問題進(jìn)行研究，建成了一條技術(shù)科學(xué)、工藝先進(jìn)、節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)示范線，目前，淄博天之潤生態(tài)科技有限公司是國內(nèi)首家實(shí)現(xiàn)了赤泥綜合利用產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)。建立赤泥透水磚產(chǎn)品的質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系，校企攜手，努力形成自主知識產(chǎn)權(quán)輸出體系，不斷為淄博市及周邊地區(qū)的工業(yè)固體廢棄物的資源化處理和利用提供技術(shù)支撐，為建設(shè)“綠色、生態(tài)、環(huán)?！弊筒┳龀鲐暙I(xiàn)。該項(xiàng)目的驗(yàn)收完成標(biāo)志著淄博工業(yè)固體廢棄物特別是赤泥固廢的資源化處理、無害化、減量化利用已經(jīng)完成了從產(chǎn)業(yè)鏈的低端走向了高端，夯實(shí)了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)沉淀，在全國處于領(lǐng)先地位。完成期間累計(jì)實(shí)現(xiàn)3000 余萬元的銷售收入，產(chǎn)品的覆蓋面從住宅區(qū)、道路、公園、植物園、工廠區(qū)域、停車場，到高速公路護(hù)坡、廣場、花房及輕量交通路面等場所，完善了淄博赤泥固廢產(chǎn)業(yè)終端應(yīng)用的深度拓展，有效地帶動了當(dāng)?shù)氐纳鐣蜆I(yè)和消費(fèi)，減少了環(huán)境污染和土地占用。以赤泥制備生態(tài)砂石為例來進(jìn)行產(chǎn)品的效益分析在中國氧化鋁企業(yè)生產(chǎn)排放1 噸赤泥需要交納25 元/噸的環(huán)境保護(hù)稅；運(yùn)輸、固化并維護(hù)治理費(fèi)用大約在35-50 元/噸；赤泥的堆存絕大部分采用筑壩的方式，節(jié)約土地占有費(fèi)35-50 元（每處理1 萬噸赤泥可節(jié)約1-1.5 畝土地，按每畝大約35-50 萬元左右估算，相當(dāng)于每噸赤泥節(jié)約35-50 元土地占有費(fèi)）。綜上所述，氧化鋁企業(yè)少外排1 噸赤泥可減少95-125 元的綜合費(fèi)用，不僅占用大量土地，耗費(fèi)堆場建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用，同時儲存裸露赤泥易形成揚(yáng)塵，更危險(xiǎn)的是重金屬溶液向地下滲透，造成土壤和地下水體的污染。利用赤泥制備海綿磚的關(guān)鍵技術(shù)屬于環(huán)保循環(huán)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，可給生產(chǎn)氧化鋁企業(yè)的完善產(chǎn)業(yè)鏈，不僅僅能夠消耗赤泥等固廢，還可作為該類企業(yè)的一個下游產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)，確保主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康穩(wěn)定的發(fā)展。以淄博市為例，每年估計(jì)建設(shè)道路、鋪設(shè)廣場大約在1000 萬m2（2014-2016 年平均鋪設(shè)2200 萬m2），使用赤泥生態(tài)砂按40%計(jì)算，地基鋪設(shè)按20cm 厚度計(jì)算至少使用200 萬噸赤泥生態(tài)砂（使用赤泥250 萬噸左右）。目前建筑用砂為河砂和水洗砂（石灰石），目前受環(huán)保政策限制，建筑用砂需要從遼寧、膠東等外地船運(yùn)或者汽運(yùn)，費(fèi)用較高，目前較好的河砂每噸達(dá)到了170 元左右，水洗砂也達(dá)到每噸120 元左右，但是河砂及水洗砂需要露天開采并用水洗刷，破壞了環(huán)境不說還浪費(fèi)水資源。目前赤泥生態(tài)砂每噸成本在135 元左右。每年使用200 萬噸赤泥生態(tài)砂可節(jié)約河砂、水洗砂（石灰石）200 萬噸。這樣以來本市內(nèi)每年建設(shè)使用200 萬噸赤泥生態(tài)砂，也就是消滅了一座200 余萬噸的赤泥大山，同時又保住了200 萬噸的不可再生的寶貴資源[4]。目前赤泥生態(tài)砂每噸成本在135 元左右（中國山東省當(dāng)?shù)貎r(jià)格），主要是使用能源為天然氣高溫?zé)疲a(chǎn)成本中天然氣成本占到了總成本的70%左右，若改為先進(jìn)和環(huán)保的清潔煤制氣可有效降低總成本40%左右。而且每年消化30 萬噸赤泥也節(jié)省出大約30-45 畝左右的土地。利用赤泥制備海綿磚的關(guān)鍵技術(shù)減少了鋁業(yè)公司堆場建設(shè)費(fèi)、堆存費(fèi)、堆場維護(hù)費(fèi)，又節(jié)約了30 萬噸的寶貴資源和保護(hù)了環(huán)境。帶來了較好的經(jīng)濟(jì)效益同時，即緩解了鋁工業(yè)的環(huán)保壓力，又優(yōu)化了氧化鋁生產(chǎn)的終極產(chǎn)業(yè)鏈，從而實(shí)現(xiàn)良性閉環(huán)發(fā)展壯大。是赤泥固廢無害化、減量化、資源化、產(chǎn)業(yè)化的最佳運(yùn)行模式。產(chǎn)品產(chǎn)量按一期工程結(jié)束產(chǎn)量每年30 萬噸赤泥生態(tài)砂計(jì)算，根據(jù)目前鋪路材料的價(jià)格情況，該產(chǎn)品出廠價(jià)平均135 元/噸（中國山東省當(dāng)?shù)貎r(jià)格），稅金及附加綜合按銷售收入的9%計(jì)算。此產(chǎn)品廣泛用于路基、地基施工，強(qiáng)度大、安全性高、適應(yīng)性強(qiáng)，還可以制作各種免燒磚、路沿石、砌塊等生態(tài)砂石衍生產(chǎn)品，可大幅提高產(chǎn)品的附加值，擴(kuò)大利潤增長點(diǎn)[5]。

四、總結(jié)

國外在城市透水鋪裝這一領(lǐng)域主要采用透水混凝土、透水瀝青等材料及其制品等，國外在利于工業(yè)固廢制備生態(tài)海綿磚這一領(lǐng)域報(bào)道尚少，目前主要有日本部分公司利用廢陶瓷制備陶瓷顆粒燒結(jié)透水磚的報(bào)道，尚未發(fā)現(xiàn)有用赤泥等工業(yè)固廢制備生態(tài)透水磚的報(bào)道，下表為國內(nèi)外同類產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù)比較。砂石是我國當(dāng)前生產(chǎn)量和消費(fèi)量最大的礦產(chǎn)資源，它在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中的重要性日益凸顯。目前，我國的砂石骨料年產(chǎn)銷量已經(jīng)達(dá)到200 億噸，約占世界年產(chǎn)銷總量的1/2。伴隨著環(huán)保政策的趨緊，砂石骨料行業(yè)越來越成為全社會關(guān)注的焦點(diǎn)。一方面，露頭礦山關(guān)閉，砂石骨料短缺，砂石骨料價(jià)格暴漲，各地砂石告急，嚴(yán)重制約了地方建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展；另一方面，非法采砂、綠色礦山建設(shè)、砂石運(yùn)輸?shù)染艿降胤侥酥林醒氩块T的密切關(guān)注，砂石行業(yè)的社會關(guān)注度正不斷提升。砂石骨料作為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)用量最大、不可或缺、不可替代的原材料，每年產(chǎn)量達(dá)200 億噸，產(chǎn)值約2 萬億元，是一個龐大的產(chǎn)業(yè)。砂石礦山規(guī)劃成為國家和各地政府關(guān)心的重要內(nèi)容之一。近年來，隨著砂石骨料行業(yè)的關(guān)注度越來越高，行業(yè)發(fā)展備受各界關(guān)注。目前我國機(jī)制砂石產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，2018 年6 月，自然資源部發(fā)布由中國砂石協(xié)會組織專家編制的《砂石行業(yè)綠色礦山建設(shè)規(guī)范》，砂石上升到九大礦業(yè)之一。