利用工业固废制备新型无机建材研究进展_边华英.pdf

河南科技Henan Science and Technology化工与材料工程总798期第4期2023年2月利用工业固废制备新型无机建材研究进展边华英1，2王学涛3张伟1王婷婷1刘永川1韩铭1（1.河南建筑材料研究设计院有限责任公司，河南郑州450002；2.河南省科学院质量检验与分析测试研究中心，河南郑州450002；3.白鸽磨料磨具有限公司，河南郑州450199）摘要：【目的】当前，我国各种固废存量已超过 600亿t，年均新增超过 30亿t，对其再生利用和消纳处理技术进行深入研究十分必要。【方法】调研了国内利用无机固废制备新型建材的研究文献，相关研究内容广泛，包括利用各种主要工业固废制备再生骨料及其制品、填料、地聚物、玻璃类熔铸制品等的新型建材制品；简单介绍了河南省科学院绿色建材创新研究中心边华英团队结合省情和部分企业的固废资源禀赋开发研究的部分新型建材制品成果。【结果】相关成果的转化实施对于推动固废高值化循环利用将具有示范意义，能节约相应的不可再生天然卵石、砂石资源和黏土、矾土资源。【结论】特别是复合结构透水砖技术，对于在天然河湖及雨水资源匮乏而夏秋季节多暴雨的中原地区城市群建设海绵城市、韧性城市意义重大。关键词：工业固废；新型建材；陶粒；透水砖；仿砂岩砖中图分类号：X705文献标志码：A文章编号：1003-5168（2023）04-0071-06DOI：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.04.015ResearchProgressinthePreparationofNewInorganicBuildingMaterialsfrom Industrial Solid WasteBIAN Huaying1,2WANG Xuetao3ZHANG Wei1WANG Tingting1LIU Yongchuan1HAN Ming1（1.Henan Building Materials Research and Design Institute Co.,Ltd.,Zhengzhou 450002,China;2.Quality Inspection and Analysis Research Center of Henan Academy of Sciences,Zhengzhou 450002,China;3.White Dove Abrasives Co.,Ltd.,Zhengzhou 450199,China）Abstract:Purposes At present,the stock of all kinds of solid waste has exceeded 60 billion tons,theannual increase exceeded 3 billion tons.It is necessary to conduct in-depth research on the recyclingand disposal technology about the solid waste.Methods In this paper,the domestic research literatureon the preparation of new building materials using inorganic solid waste is investigated.The related research contents are extensive,including the preparation of new building materials using various main industrial solid waste to produce recycled aggregate and its products,fillers,geopolymers,glass productsand so on.Then,several achievements of new inorganic building materials made by Bian Huaying teamof Green Building Materials Innovation Research Center of Henan Building Materials Research and De收稿日期：2022-12-15基金项目：河南省科技攻关计划项目（182102310859）；河南省科学院科技开发专项（210209002、220909003）；河南科技智库调研课题项目（HNKJZK-2021-08B）。作者简介：边华英（1971），女，硕士，高级工程师，研究方向：新型建材、陶瓷材料。通信作者：刘永川（1970），男，硕士，教授级高级工程师，研究方向：新型建材研究与检测。72第4期sign Institute from Henan Academy of Sciences are briefly introduced,that about the corresponding use ofindustrial solid waste to prepare new inorganic building materials is combined with the provincial situation and the solid waste resource endowment of some enterprises.Findings The transformation andimplementation of relevant achievements will have a demonstration significance for promoting the recycling of solid waste with high value,and can save the corresponding non-renewable natural pebble,sandand stone resources and clay and bauxite resources.Conclusions In particular,the permeable bricktechnology is of great significance for the construction of sponge city and resilient city in the CentralPlains urban agglomeration where natural rivers and lakes are scarce and rainwater resources are frequent in summer and autumn.Keywords:industrial solid waste;new building materials;ceramsite;water permeable brick;imitationsandstone brick0引言随着我国经济社会的快速发展，工业固废的存量和新增形势严峻。有数据表明，目前固废存量已超过600亿t，2019年工业固废产生量超36亿t，尾矿、煤矸石、粉煤灰等产生量相比 2018 年小幅增长，工业固废利用量总计约20.78亿t，较2018年增长2.3亿t，利用率达到56.2%，呈现出可喜的局面。这一定程度上得益于自2017年起，全国各地收紧尾矿库、工业渣场、填埋场批建工作的倒逼机制。近年来，由于对天然砂开采矿权的管理，机制砂和尾矿固废制砂行业得到高速发展，工业固废成为基础建筑材料供应的重要补充手段，当前，工业固废在建筑材料中的应用比例约占固废利用总量的70%以上。据灼策咨询预测，2025年我国工业固废处置行业产值将达1.3万亿元，特别是随着“韧性城市、海绵城市、无废城市、特色小镇、城市更新”等顶层设计和政策因素的带动，大比例掺加固废的绿色新型建材已经进入快速发展的机遇期。新型建材是区别于传统建筑材料砖瓦、水泥、石灰、砂石等的新品种硅铝酸盐材料。行业内将新型建筑材料的范围主要分为新型墙体材料、新型防水密封材料、新型保温隔热材料和装饰装修材料四大块。建材的发展方向是向绿色建材方向发展，所谓绿色建材是指采用清洁生产技术，不用或尽量少用不可再生的天然资源和能源，大量使用工业、农业或城市固废生产的无毒、无污染、低放射性新型建材，并且在达到使用周期后还可回收再利用，有利于环境保护和人体健康。也就是要求绿色建材具有消磁、消声、调光、调温、隔热、防火、抗静电等功能。所以，绿色建材首先是新型建材。发展新型绿色建材是我国建材行业可持续发展的引擎，在借鉴国外建材技术发展的基础上，我国的新型建材因由着改革开放的推进而发展。在党的十一届六中全会报告中，我国社会的主要矛盾被表述为“人民日益增长的物质文化需要同落后的社会生产之间的矛盾”，而发展新型建材有利于满足人民日益增长的物质文化需要；党的十九大报告指出，我国社会的主要矛盾为“人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾”，此后，在习近平总书记的指引下开始了供给侧改革，新型建材等各行各业的发展开启高质量发展航程，新型绿色建材用于人居环境建设，其发展水平一定程度上代表着人民群众的美好生活、物质文化水平。从党的十八大以来，我国在新发展理念的指引下，坚定不移走生态优先、绿色低碳的发展道路，着力推动经济社会发展的全面绿色化转型，遵循习近平总书记提出的“做好供给侧改革”并坚持“绿水青山就是金山银山”的理念。伴随着五年来全国范围内各省区市开展的污染防治攻坚战，对于固废循环再生利用的重视程度越来越高，要求项目在规划建设阶段就要植入源头减量理念。党的二十大报告再次明确提出：要实施全面节约战略，发展绿色低碳产业，倡导绿色消费，统筹产业结构调整、污染治理、生态保护、应对气候变化，加快发展方式绿色转型，积极稳妥推进碳达峰、碳中和。具体到建筑建材领域，既要发展绿色建造方式、生产和使用绿色建材，并通过绿色建筑认证促进利用固废资源的绿色建材应用。1国内相关利用工业固废制备新型无机建材的研究文献通过万方数据库搜索相关研究文献和资讯，发现在2001年第2期的 中国建材装备 信息集锦栏目，登载了国家经贸委为加速新型建材的发展提出边华英，等.利用工业固废制备新型无机建材研究进展第4期73的发展原则：以市场为导向，以提高经济效益为中心，以满足建筑业的发展需求为重点，努力将新型建材培育成建材行业新的经济增长点；坚持节能、节土、节水，充分利用各种废弃物，保护生态环境，贯彻可持续发展战略；积极依靠科技进步和技术创新，努力发展高科技含量、高附加值的新产品，推进企业技术装备水平的提高和产品结构的升级，实现良性滚动发展；因地制宜，引导和支持各地发展适合当地资源条件、建筑体系和建筑功能需求的新型建材，做到生产和推广应用一体化；注重开发系列化、功能多样化的产品，提高新型建材整体配套水平；鼓励利用荒山、荒坡黏土资源、江河清淤、疏浚的淤泥生产黏土质墙体材料。并提出，要在消化吸收国外先进技术装备的基础上，组织科研单位和生产企业进行技术攻关和技术创新，积极开发、研制适合我国国情的新型建材生产技术装备。对相关利用工业固废制备新型无机建材研究工作团队的论文成果加以总结，举例如下。2001年，黄继武等1以锂辉石和铅锌矿尾矿为主要原料，通过添加其他适宜的化工原料，采用传统熔融冷却的方法制得几种黄黑色花纹的建筑用材料。研究结果表明，获得的几种材料结构中含有粒径约为0.2 m的未完全熔化的SiO2或Al2O3颗粒，为非晶质材料，具有类似天然石材的理化性能和美学效果，具有开发应用价值。2011年，石翔等2对国内外废阴极射线管玻璃资源化的研究现状进行了调研，认为利用废阴极射线管玻璃制备建材、研制新型玻璃基材料具有前景，但是尚待开发环境友好、经济可行的资源化技术。2011年，王瑞燕、岳涛3研