踐行大宗固廢綜合利用、推進泡沫陶瓷綠色發展

李宏偉 宋春生 賈志才

（山西安晟科技發展有限公司，山西 介休 032000）

國家十部委發布十四五大宗固廢綜合利用的指導意見，指出以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，深入貫徹黨的十九大和十九屆二中、三中、四中、五中全會精神，堅定不移貫徹新發展理念，以全面提高資源利用效率為目標，以推動資源綜合利用產業綠色發展為核心，加強系統治理，創新利用模式，實施專項行動，促進大宗固廢實現綠色、高效、高質、高值、規模化利用，提高大宗固廢綜合利用水平，助力生態文明建設，為經濟社會高質量發展提供有力支撐。朝著“大宗固廢綜合利用、推進泡沫陶瓷綠色發展”方向邁進，凝聚產業智慧、踐行環境治理、固廢利用，創造“綠色、健康、安全”建材、重鑄生態環境、積極助力建筑綠色生態發展，研創綠色節能輕質泡沫陶瓷，成為深入實施可持續綠色低碳、循環發展戰略的重要舉措。立足本地經濟發展核心區域的優勢，化解當地煤礦、發電廠、陶瓷廠所產生的煤矸石、粉煤灰及廢瓷等工業固廢，形成區域性商業循環和使用鏈。

1 泡沫陶瓷是節能減排、資源節約、循環經濟、保護環境和綠色低碳發展方向

長期以來，我國建材行業沿用了粗放型傳統生產模式，對自然資源重開發、輕保護，對生態環境重利用、輕改善。據統計我國每年約有36%的能源消耗用于室內取暖或降溫，因此節能型建筑材料便成為專業人員不斷研究開發的重點。建筑材料發展還處在一個重要時期，因而建筑材料的發展應以滿足建筑節能需要為重，節能建筑材料作為節能建筑的重要物質基礎，是建筑節能的根本途徑。在建筑中使用節能保溫泡沫陶瓷，一方面可提高建筑物的隔熱保溫效果，降低采暖空調能源損耗，大量節約了能源；另一方面泡沫陶瓷無毒無害的無機防火綠色環保保溫材料，極大地改善建筑使用者的生活和工作環境，保護了人民財產安全；第三在建筑施工中，可以極大的減少保溫材料因為吸水造成的空鼓、脫落等質量通病，充分體現泡沫陶瓷與建筑同壽命的質量優勢。

應用泡沫陶瓷保溫板的建筑與普通建筑體積重量比較，單位面積建筑墻體材料重量可降低1倍以上，從而可節約建筑原料資源60%以上，可降低綜合能耗60%以上。以化解煤矸石、粉煤灰隧道窯燒制成為綠色節能泡沫陶瓷生產線為例，年產100萬m3泡沫陶瓷生產計算，可作為建筑墻體保溫的年節能量Q=51000tce/a，實現節能量510000tce/a。冬季節能采暖，可實現節能量85000tce/a。夏季節能空調，可實現節能量59500tce/a。總節能量達到144500T tce/a，同時減少了270億g二氧化碳和960億g二氧化硫的排放[1]。

2 泡沫陶瓷是推動大宗固廢利用過程控制的關鍵技術，引領世界先進的陶瓷高溫發泡科學性生產創新技術

1）“大宗固廢綜合利用”轉化為泡沫陶瓷綠色建筑節能墻體材料，是利用工業固廢作為原料，采用先進的生產工藝和發泡技術經高溫焙燒而成的高氣孔率的閉孔泡沫陶瓷材料。

將廢棄粉煤灰、煤矸石、陶瓷尾礦、廢陶瓷碎片（混合物含量大約在65%～70%），以及頁巖等半生礦物的混合物（含量在30%～35%），再適量加入發泡劑改性劑，攪拌均勻后，經球磨粉碎、噴霧造粒，裝入耐火組合模具中，泡沫陶瓷粉料在1150℃～1200℃時，熔融生成高粘度的陶瓷液體逐漸發泡、形成均勻多孔的封閉狀的泡沫陶瓷體，再經過急冷、定型，回火退火后切割成型，成為泡沫陶瓷產品。具有導熱系數低、抗凍性能好、完全玻化不吸水、能長期漂浮在水面不下沉、保溫防火無毒、無害、無污染等特點。生產過程產生的邊角料、廢料可全部回收循環利用，無固體廢棄物排放。

泡沫陶瓷是化學組成為：SiO2：45%～78%；Al2O3：12%～26%；（CaO+MgO）：4%～15%；Fe2O3：0%～8%；（K2O+Na2O+Li2O）：1%～8%；其他為微量。

泡沫陶瓷高溫發泡機理：添加高溫發泡劑等，經過粉碎、混合勻化，加工制成粉料。在1200℃高溫原料熔融為液相陶瓷時“發泡劑”開始高溫反應產生各個微小氣泡體，液相陶瓷粘度較大的阻礙氣體的揮發，形成大量的“薄壁” “全封閉半真空”氣泡體，經過急冷固化形成泡沫陶瓷，繼續退火回火熱消除應力使泡沫陶瓷達到良好的機械性能。泡沫陶瓷的基質為玻璃+陶瓷相，故不透不吸水；“薄壁”“全封閉半真空” “不透光”的氣泡體，故不傳熱；燒制泡沫陶瓷是在特定溫度曲線制度下的化學反應，形成具有均勻氣孔、完全玻化，質量輕、不透水能長期漂浮在水面而不下沉，強度高、柔韌性好打不摔等獨特的科技特性[2]。

2）泡沫陶瓷是一種新陶瓷保溫材料，主要技術性能分析與性能指標特點如下。

①熱傳導率低。泡沫陶瓷保溫板導熱系數為0.055-0.080W/（m·k）；②不燃、防火。泡沫陶瓷保溫板是經1200℃左右的高溫燒制而成，燃燒性能達到A級；③與水泥砂漿、混凝土等相容性好。泡沫陶瓷與水泥砂漿、混凝土都屬于硅酸鹽同相，相容性好。熱脹冷縮下不開裂、不變形、不收縮，能與水泥砂漿、混凝土、飾面磚等可靠粘結，與水泥砂漿的粘結強度可達0.2MPa以上；④吸水率低。泡沫陶瓷不吸水、不透水、全封閉半真空的保溫隔熱陶瓷材料，體內不吸水，不會吸水膨脹變形，克服了建筑施工中的質量通病；⑤強度高，抗折強度依然能達到1.5MPa以上，可以做自保溫墻體；⑥耐久性好。泡沫陶瓷所用原料全部為無機陶瓷質材料，耐老化，與建筑物同壽命，是常規有機保溫材料所不可比擬的；⑦耐候性好。在陽光暴曬、冷熱劇變、風雨交加等惡劣氣候條件下不變形、不老化、不開裂，性能穩定。

3）泡沫陶瓷的研發已從泡沫陶瓷保溫板拓展到隔墻板、自保溫外墻板、保溫裝飾一體板、保溫結構一體板、節能防腐板、干法地暖模塊、自保溫屋面板、抗菌潔凈板、裝飾線條構件等產品。

①泡沫陶瓷保溫板其體積密度在160-220kg/m3，導熱系數在0.055-0.080W/（m·k），具有輕質防火、隔熱保溫、隔音降噪、絕緣防輻射、耐酸耐堿、與建筑同壽命、環保、健康、安全的特點。特別是防火、不吸水、無毒無害等獨特的性能，解決了保溫材料在各類建筑外墻外保溫的安全隱患，已成為建筑外墻外保溫系統成熟的安全保溫材料；②泡沫陶瓷隔墻板其體積密度在360-600kg/m3，抗壓強度在4.0-6.0MPa，與其它建筑隔墻板相比輕質高強、施工方便、環保節能，最關鍵的是抗震性能好，可以減少地震帶來的安全隱患，膨脹系數在10-6，不會產生開裂通縫的施工質量通病。泡沫陶瓷隔墻板已成為建筑隔墻成熟的綠色墻體材料；③泡沫陶瓷外墻板是以泡沫陶瓷保溫板為夾芯材料，以鋼絲（鋼絲網）包括玻璃纖維以及專用強柔水泥砂漿為增強層的，或者以輕鋼龍骨框架為結構的一種自保溫輕質外墻板；④泡沫陶瓷自保溫屋面板，采用角鋼為筋肋焊接成屋面板骨架，芯材為泡沫陶瓷保溫板的一種自保溫屋面板，具有保溫隔熱、節能防腐、輕質防水、一勞永逸的功能，解決了輕鋼結構房頂壽命短、不耐腐蝕的問題，使用泡沫陶瓷屋面板，是輕鋼結構房頂最好的選擇；⑤泡沫陶瓷裝飾線條其體積密度在230-600kg/m3，抗壓強度在3.0-6.0MPa，與其它建筑裝飾線條相比輕質高強、施工方便、環保節能、安全可靠，膨脹系數小，不會產生開裂通縫，壽命長久等優點。泡沫陶瓷裝飾線條替代JRC、eps等其他類線條的輕質線條材料。

3 泡沫陶瓷可以大大減少有機保溫材料對建筑消防不安全性的大隱患，提高建筑保溫系統的使用壽命

隨著世界各國對生態環境保護重視程度的不斷提高，建筑保溫材料向無機化發展，加強和加快無機保溫材料研究已經受到業內專家和社會的高度重視。泡沫陶瓷保溫材料除了具有良好的節能保溫性能外，泡沫陶瓷與其它有機保溫材料相比有個最大的優點：就是不吸水、不透水、始終不變形、與水泥相容同相，這就解決了其它保溫材料在建筑保溫中產生的空鼓、裂紋、拔離、脫落的安全隱患。泡沫陶瓷還具有防火防腐等安全性能，保證了建筑在其生命周期內的安全運行。

4 結語

泡沫陶瓷產業正處于快速發展初期， “固廢綜合利用轉化為泡沫陶瓷”產業有良好前景，為了使該產業健康發展，根據目前產業發展過程存在的實際問題，已得到國家工業和信息化部、發展和改革委員會、住房和城鄉建設部和生態環境部等相關政府機構在政策上的支持與扶植。“泡沫陶瓷”是大宗固廢實現綠色、高效、高質、高值、規模化利用的重要途徑，使固體廢棄物變成綠色節能的新型墻體材料。需要國家加大消納固體廢棄物扶持政策力度，加大建筑市場應用優惠政策力度，支持在新建和改建國家建設項目中，在裝配式建筑，城鎮化建設，國家公共建筑中，特別是醫院、學校、養老院等得到重視推廣與應用。