新型墙体免烧砖材料工业废弃物利用的分析

新型墙体免烧砖材料工业废弃物利用的调研分析

一、我国墙体材料的发展状况

墙体材料是建筑物的主要结构砌筑及围护材料，是建筑物的主体材料，我国房屋建筑材料中70%是墙体材料，几乎占每栋建筑物主体固体材料用料80%以上。以砖瓦工业为主逐渐发展壮大起来的中国墙体材料工业，是中国建材工业的重要组成部分，属原材料材料工业范围，也是基础工业之一。其产值接近建材工业总产值的三分之一，耗能占建材工业总能耗的一半左右，多达7000多万吨标准煤。2004年我国墙体材料企业约有10万家，其中砖瓦企业9万家以上，墙体材料总量约为8500亿块（折普通砖），墙体材料总产量中实心粘土砖5000亿块，各类新型墙体材料3500亿块，约占墙体材料总量40％。在新型墙体材料中，利用各种工业固体废弃物1.2亿t，固体废弃物生产的新型墙体材料1300亿块。砖瓦企业掺工业固体废弃物量在30％以上的企业约有7000家。为了保护耕地，国家制定了一系列墙体材料改革政策，在此政策的推动下，目前粘土实心制品总量已呈下降趋势，空心制品每年以10％～30%的速度增长，预计2005年各类空心制品总量可达1200多亿块（折普通砖），比2000年的200亿块增长近60%，但由于各种因素的制约，粘土实心砖仍占墙体材料总量的60%。各种工业固体废弃物（煤矸石、粉煤灰和各种工业固体废弃物）、环保等新型墙体材料产品产量目前正得到快速发展，墙体材料生产企业每年利用煤矸石生产矸石砖80亿块以上，利用煤矸石2000多万t。每年利用粉煤灰、煤矸石作内燃（掺工业固体废弃物量10％以下）生产各种内燃烧结砖4280多亿块，利用工业固体废弃物9600万t以上。每年利用工业固体废弃物生产非烧结制品60亿块，利用工业固体废弃物总量约1500万t，总计目前每年利用各种工业固体废弃物已达1.35亿t以上。而且，产品出现了多品种和多规格，满足了建筑市场的不同需求。

针对我国目前墙体材料生产存在的毁田取土、高能耗与严重污染环境等问题，国家制订了大力开发与推广节土、节能、利废、多功能、有利于环保并且符合可持续发展要求的各类新型墙体材料。使得墙体材料近10年来日新月异，目前墙体材料主要包括砖类产品(空心砖、多孔砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、灰砂砖、道路广场砖等)、砌块类产品(普通混凝土砌块、轻质混凝土砌块、加气混凝土砌块、石膏砌块及各类复合保温砌块等)、板类产品(GRC板、石膏板、各类工业废渣墙板、纤维增强板、各类有机保温及复合墙板等)。这些新型墙体材料产品具有符合建筑功能要求的技术性能，如轻质、高强、保温、隔热，也具有较好的社会效益和经济效益，如造价适中、节能、节土、利废及装饰性能好,有利于环境保护等显著优点。

新型墙体材料目前我国大部分地区都已经生产和推广应用，我国已连续出台了建设节约型社会和加快发展循环经济相关法规及政策。如《国务院办公厅关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知》等，特别是近期国务院下发了国发（2005）21号《国务院关于做好建设节约型社会近期重点工作通知》及国发（2005）22号《关于加快发展循环经济的若干意见》明确指出“加强资源综合利用。以粉煤灰、煤矸石、尾矿和冶金、化工废渣及有机废水综合利用为重点，推进工业废物综合利用”，墙体材料其主要原料之一就是工业固体废弃物，已涉及几乎各类稳定安全的固体材料及废弃物，工业固体废弃物综合利用量十分巨大，墙体材料行业的工业固体废弃物综合利用在部分地区已占主导地位，墙体材料行业必然成为建设节约型社会重点工作行业。

二、墙体材料工业各类产品主要利用和消纳废弃物情况及未来发展走势

2.1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。2003年我国煤炭总产量为16.67亿t，产生煤矸石2.5亿t，全国历年堆积的煤矸石有45亿t，形成较大的煤矸石山1600多座，占地22万亩，这些煤矸石山不仅占用了大量土地，还对地下水造成严重污染。由于自然降水，使煤矸石中富含的盐类经淋滤、溶解在雨水中渗入到地下，造成矸石山周围的地下水污染。检测表明，经污染的地下水呈现高矿化度、高硬度，硫酸盐、钠离子等含量升高。同时，煤矸石山溢流水的污染使土壤盐分升高，导致土地盐碱化，使农作物生长发育受到影响，有的因污染严重，无法耕种。大量煤矸石山的存在容易造成空气污染。因煤矸石易于风化，且有机成分容易发生自燃，其温度可达600℃，尤其在高温季节，产生的大量有害气体，使周围地区常常尘雾蒙蒙，造成大气污染。

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。

煤矸石墙材发展趋势由于煤矸石原料本身理化性能的限制，用于墙体材料主要是烧结煤矸石砖和烧结砌块，其他墙体材料产品用量较少。煤矸石砖的发展趋势主要体现在3方面：其一，高强度的道路广场砖，建筑结构承重和外墙装饰砖，强度在30MPa以上；其二，砖混结构承重用的煤矸石多孔砖，孔洞率30％左右，强度在15MPa以上；其三，发展轻质、节能、薄壁、大块的煤矸石空心砖和空心砌块，孔洞率50％以上，强度不低于3.5MPa，密度600～900kg/m3，导热系数降到0.4W/m·K以下。产品发展方向是高强度、高掺渣量、高保温性能和高孔洞率产品。

2.2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。而露天堆放不仅占用大量土地，还严重污染空气和环境，大风骤起，漫天飘尘；特别是湿排灰电厂，每年耗水量极大，1t粉煤灰需用水18～20t，经高压泵排到灰池，使水质受到严重污染。

2005年排放量可能突破3亿t。预计综合利用率将提高到65%，个别地区的综合利用率已达到130%以上，但到目前我国的累计粉煤灰综合利用仅占总量的10％。粉煤灰的综合利用主要用于混凝土、筑路与填筑、建筑制品、农业和精细利用等。墙体材料工业综合利用粉煤灰制品的诸多产品中，最先得到开发的是蒸养制品，在上世纪60年代，硅酸盐砌块、蒸压粉煤灰砖、大型硅酸盐墙板、蒸压粉煤灰加气混凝土等已出现。这类产品的特点是利用粉煤灰具有的火山灰活性，与含钙物质配合，在一定温、湿度条件下与之发生反应，生成水化产物而获得一定强度和其他性能。这类制品生产工艺要求严格，各自的工艺条件不同，不同产品的应用技术要求也各有特点。粉煤灰烧结制品主要是利用粉煤灰代替部分粘土制作烧结砖、空心砖、墙地砖以及粉煤灰烧结陶粒等，掺加粉煤灰生产陶质制品，是很有发展前途的新型建筑材料。目前我国每年粉煤灰砖产量约有30亿块，掺加粉煤灰的生产企业有近3000多家，全年墙体材料工业综合利用粉煤灰的诸多产品利用粉煤灰将在4500万t以上。

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。

粉煤灰墙体材料发展趋势:①粉煤灰砖：掺灰量在40％以下烧结砖，以发展粉煤灰多孔砖为主；以页岩、陶土、耐火土等为胶结料的粉煤灰砖，可适度发展清水墙装饰砖，掺灰量在40％～60％之间，以生产实心砖为主，适度考虑多孔砖；掺灰量在60％以上时，一般情况下只考虑生产粉煤灰实心砖。粉煤灰和建筑垃圾淤泥生产烧结砖也是未来墙材发展的主要产品之一。②粉煤灰非烧结砖，南方地区以发展粉煤灰蒸压砖为生，适度考虑蒸养粉煤灰砖；北方地区只考虑生产粉煤灰蒸压砖，限制或者禁止生产粉煤灰蒸养砖。③粉煤灰砌块：低掺灰量以发展承重粉煤灰混凝土砌块为主，适度考虑砌块的复合功能（装饰、承重）；高掺量粉煤灰砌块以发展非承重轻质保温砌块为生，大力发展加气粉煤灰混凝土砌块，适度发展粉煤灰多排孔的蒸养砌块（北方寒冷地区应谨慎发展）。④粉煤灰陶粒作为砌块和板材的粗、细骨料，也是废渣墙体材料发展的产品之一。