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固体废弃物利用与建材行业绿色化的探讨
王静 冀志江 王继梅 王晓燕（中国建材科学研究总院）

www.xlc.cn 昕龙春 互连网下载 来源 网络 上传 2008.03.31

建材工业是能源消耗和资源消耗型行业，物质资源消耗比重占基本原材料产业面的90%以上，在整个经济社会大循环中扮演着重要角色。近些年依靠国家法律法规和政府政策措施，依靠科技进步及市场运作，建材行业众多企业率先进行了“减量化、再利用、资源化”的技术改造，开展环保节能创新，重视生态设计，着眼发展绿色建材，以提高资源利用率、固体废弃物利用率和降低污染物排放为目标，加强科技创新与成果转化，在处理好自身所产生的废弃物的同时，消化其他工矿企业产生的大量废弃物，提高能源和资源利用效率，努力使建材工业成为与经济、社会、环境协调发展的资源节约型和环境友好型绿色产业。
一、建材行业对固体废弃物利用及建材绿色化发展现状
1.建材的绿色化是建材发展方向
1992年，国际学术界明确提出绿色材料的定义，即是指在原料采取、产品制造、使用或者再循环以及废料处理等环节中对地球环境负荷为最小和有利于人类健康的材料，也称之为“环境调和材料”。绿色建材就是绿色材料中的一大类，绿色建材(Green Building Materials)是指采用清洁生产技术，少用天然资源的能源，大量使用工业或城市固态废弃物生产的无毒害、无污染、有利于人体健康的建筑材料。
绿色建材与传统建材相比可归纳以下五个方面的基本特征：①其生产所用原料尽可能少用天然资源，大量使用尾矿、废渣、垃圾废液等废弃物。②采用低能耗制造工艺和无污染环境的生产技术。③在产品配制或生产过程中，不得使用甲醛、卤化物溶剂或芳香族碳氢化合物；产品中不得含有汞及其化合物；不得用铅、镉、铬及其化合物的颜料和添加剂。④产品的设计是以改善生产环境、提高生活质量为宗旨，即产品不仅不损害人体健康，而应有益于人体健康，产品具有多功能化，如抗菌、灭菌、防霉、除臭、隔热、阻燃、防火、调温、调湿、消磁、防射线、抗静电等。⑤产品可循环或回收利用，无污染环境的废弃物，绿色建材满足可持续发展的需要，做到了发展与环境的统一，当今与长远的结合。
从绿色建材的定义及特征可以看出，衡量建材的绿色化一个重要内容是能否最大利用各种废弃物、节约资源。各国在此方面都做了大量工作，如日本在90年代初就有用垃圾焚烧物制作水泥、路砖，日本环境商务风险投资单位下属的常总木质纤维板公司成功开发出一种混有碎玻璃的廉价涂料；美国一家建筑公司用回收的垃圾建造资源保护屋，从破旧的汽车和桥梁中回收的钢材做屋框架，外饰由锯末和碎木加上20％聚乙烯制作而成；芬兰英诺拉西公司采用独特的技术利用回收碎玻璃生产饰面砖，饰面砖成品中回收碎玻璃含量约为95%等。我国绿色建材的研发工作开展得也是如火如荼，在废弃物利用方面的研究和产品开发很多。
2.建材行业对固体废弃物的利用
固体废弃物种类繁多，据统计我国工业目前每年要排出固体废弃物达6亿吨，其中5亿吨是冶金、煤炭、电力、采矿、化工等部门的废渣，l亿吨是大型烧煤锅炉排出的粉煤灰。另外建筑业排出大量的废弃混凝土、废弃砖瓦、废弃道路沥青混凝土、废弃化学建材等；农业方面每年有大量的稻壳灰、废弃植物纤维等产生。目前我国虽在固体废弃物利用方面做了些工作，但对多种废弃物的有效再生利用、变废为宝一直是需要努力解决的问题。
我国建材工业的发展很大程度上还是“资源-产品-废弃物”的线性经济模式，而要改变这一发展模式要依靠科技进步，建立起发展循环经济的技术支撑体系，主要包括提高资源利用效率、生产过程无废少废、提高废弃物资源化水平和附加值的材料工程技术、可再生资源的开发利用技术等。在5亿吨工业废渣中，水泥工业只利用了不到l亿吨，且利用的主要是高炉炉渣，其他废弃物则基本上尚未利用。在1亿吨粉煤灰中，已利用的也只有20%左右，而欧美等发达国家的利用率已达到50%左右。我国水泥年产量已达7亿吨，应当是个消除(耗用)工业废渣的大户，而且工业废渣混合材的掺入不但可以减少水泥用量，还可以改善水泥混凝土的自身性能和工作性能。如果对废渣的利用率能达到国外50%的水平，则我国水泥工业不但可以大大节省燃料，减少原料采石对自然环境的破坏，而且还可减轻整个工业固体废弃物对自然环境污染的压力。
水泥工业不仅利用矿渣、粉煤灰等工业废弃物，而且利用生活垃圾生产“生态水泥”的研究正成为世界范围的热点。国际上出现将垃圾焚烧和水泥煅烧相结合，在利用垃圾可燃烧热量的同时以焚烧灰做原料的生产技术。美国利用城市污泥与20%-50%石灰、铝、氧化铁和助剂混合，经高温煅烧研磨后的产品可作为高活性混合材料代替20%-70%的水泥熟料。我国在北京建成了利用生活垃圾生产水泥的生产工艺线，在苏州成功进行了将河底的淤泥全部代替粘土原料煅烧熟料。同时与高性能水泥同步发展的高活性细掺料，如矿渣粉细掺料、优质粉煤灰等，直接作为“第六组分”大量代替高能耗水泥，制成“绿色混凝土”，可节约能源、土地和石灰石资源，并可以大大减少CO2的排放。
陶瓷产业是一个资源能源消耗大户。针对随着产量增加，消耗大量陶瓷原料，以及长期以来非金属矿资源成本和社会成本几乎不计价，致使优质资源消耗严重，许多优质资源濒临枯竭。保护和合理利用优质陶瓷原料资源是建筑陶瓷工业绿色化的重要内容。同时，寻找其它可替代原材料，或利用工业废料也是陶瓷行业可持续发展的重要内容。坯体废料不管是上釉废料还是无釉废料，可以将少量坯体废料与一定比例的陶瓷原材料球磨成浆料进行再次利用；在工业废渣利用方面，如粉煤灰、高炉矿渣、以及城市垃圾等部分搀杂在生产陶瓷中，不仅降低了材料生产成本，而且解决了废料废渣的再生利用。采用各种工业尾矿、废渣、垃圾等，具有利废、增加陶瓷原料资源来源和治理污染的双重意义。以及生产过程中产生的废料回收利用，也是涉及到环境和资源问题的重要方面。
玻璃工业方面对资源、对废弃物的处理也是要受到重视的行业。从矿产开发与利用方面必须从多方面进行有关的防治和环境保护工作，要把提高矿山开采回采率、降低贫化率、提高选矿回收率和循环水利用率及共生、伴生组分的综合利用程度作为重要工作内容，实现降低污染源和提高资源综合利用双重目的。在玻璃制造技术方面，要大力发展大型浮法玻璃熔窑技术、富氧全氧燃烧技术等，提高生产技术水平，提高对资源的利用率和高品质玻璃的成品率。在对碎玻璃的综合利用方面，要大力发展变废为宝的碎玻璃利用技术，如可作为部分原料重新用于玻璃生产，用于各种建筑材料生产，包括生产泡沫玻璃、粘土砖、混凝土集料、建筑涂料、玻晶砖、贴面材料、饰面砖、彩色釉砂、玻璃微珠等等。
墙体材料方面绿色化改造也正向纵深方向发展。现在我国已大量利用工业废渣代替部分或全部天然资源生产各种免烧砖，如空心砖、粉煤灰砖、煤渣砖、灰砂砖等，可节约大量能源、土地，并可改善墙体的隔热性、保温性与抗震性。其他还有利用压蒸法制造块状或板状墙体材料，如加气混凝土砌块与条板、硅酸钙板等；利用农业废弃物代替木质纤维制造人造板；利用水泥以外的其它胶凝材料制造墙体材料绿色化改造技术等。
二、通过废弃物利用、资源节约实现绿色建材的发展战略
资源节约和对固体废弃物的利用是发展绿色建材的一个重要内容，从我国实际情况出发，综合行业专家观点意见，提出了通过废弃物利用、资源节约实现绿色建材的发展战略。
（1）在矿产资源综合利用中，要以高附加值利用与精深加工技术为主要内容的资源利用，研究难选矿物处理方法，拓展资源利用的领域，研究开采矿体围岩及尾矿的综合利用，扩大资源范围。
（2）为提高矿产资源的利用率，研发推广水泥熟料在生产过程中对低品位石灰石的利用技术；开发可以减少石灰石用量和降低烧成温度的新品种水泥；广泛应用各种低品位燃料和各种工业废弃物，以及可燃废弃物和城市垃圾等生产绿色生态水泥。
（3）发展以煤矸石、粉煤灰、建筑渣土、冶金和化工废渣等固体废物为原料的新型墙体材料，以提高资源利用率、改善环境、促进建材工业绿色化；如利用粉煤灰生产轻型混凝土砌块，达到最大限度利用粉煤灰，减少水泥用量，减少环境污染，降低成本。
（4）用工业副产品化学石膏代替部分或全部天然石膏生产石膏墙体材料，提高石膏砌块的制造技术并增加其产量。
（5）推广高利废新型绿色建筑板材，代替耕地消耗大、生产能耗高且污染大的粘土砖。绿色建筑板材应用领域主要有轻质内隔墙、浇注内外墙、工厂预制复合墙板、外墙挂板（披迭墙）、外墙屋面鱼鳞瓦、装饰装潢、吸声墙等；产品质量要求不结霜、不泛卤、抗冻融、幅面大、强度高、可锯、可刨，表面可贴瓷砖、墙布、木皮、印刷纸等装饰，二次装饰可以铲除旧物，耐久性可达40年以上，若干年后粉磨后可作填充材料回收再利用。绿色建筑板材将以节土、节能、利废、安全、环保和提高建筑功能等特色成为绿色建材重要发展方向。
（6）发展再生骨料混凝土，将废旧混凝土和建筑垃圾加工制成的骨料取代天然碎石，节约天然石材资源，使混凝土成为可再生利用的材料。
（7）发展用水泥以外的其他胶凝材料制造的墙体材料，如纸面石膏板、纤维石膏板、无石棉纤维水泥板、GRC板等。
（8）利用农作物秸秆、废弃木质材料、废弃竹子等废弃植物纤维，发展绿色环保型植物纤维增强水泥基建筑材料及制品。
（9）利用稻草制成稻草砌块作为新型建筑材料建造稻草建筑，具有造价低、施工便捷、重量轻、体积小、保温隔音等优良性能，是对环境无公害的绿色节能墙体材料。
（10）用沙漠中的天然硅砂为原料，生产免烧结透水砖，实现节能、节水、节地、节材等环境友好功能。
（11）采用速生木材、竹、麻秆以及塑料制备的复合材料等生产门、地板和家具，替代我国日益短缺的木材资源，有利于综合利用资源和改善生态环境。
     总之，建材行业对固体废弃物更多更好的利用，必将促进资源节约，加快建材行业的绿色化进程；绿色建材政策的引导也将推动固体废弃物再利用技术、市场的发展。随着科技进步，随着政策法规的逐步出台，随着企业和有识之士的自觉参与，我国建材工业必将逐步降低对自然资源和能源的依赖，增加对固体废弃物的利用以减小环境负荷，建筑材料产业逐步成为节材、利废、环保的绿色产业。

参考文献：
[1]万志华，论对传统建筑材料进行生态化改造的必要性和可行性，湖北教育学院学报，2005，Vol.22 No.5
[2]张人为，循环经济与中国建材产业发展，商品混凝土，2005，No.1
[3]赵霄龙 张仁瑜，我国建材业发展循环经济面临着艰巨任务，2005年中材集团征文