踐行大宗固廢綜合利用、推進(jìn)泡沫陶瓷綠色發(fā)展

李宏偉 宋春生 賈志才

（山西安晟科技發(fā)展有限公司，山西 介休 032000）

國(guó)家十部委發(fā)布十四五大宗固廢綜合利用的指導(dǎo)意見，指出以習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，深入貫徹黨的十九大和十九屆二中、三中、四中、五中全會(huì)精神，堅(jiān)定不移貫徹新發(fā)展理念，以全面提高資源利用效率為目標(biāo)，以推動(dòng)資源綜合利用產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展為核心，加強(qiáng)系統(tǒng)治理，創(chuàng)新利用模式，實(shí)施專項(xiàng)行動(dòng)，促進(jìn)大宗固廢實(shí)現(xiàn)綠色、高效、高質(zhì)、高值、規(guī)?；?，提高大宗固廢綜合利用水平，助力生態(tài)文明建設(shè)，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。朝著“大宗固廢綜合利用、推進(jìn)泡沫陶瓷綠色發(fā)展”方向邁進(jìn)，凝聚產(chǎn)業(yè)智慧、踐行環(huán)境治理、固廢利用，創(chuàng)造“綠色、健康、安全”建材、重鑄生態(tài)環(huán)境、積極助力建筑綠色生態(tài)發(fā)展，研創(chuàng)綠色節(jié)能輕質(zhì)泡沫陶瓷，成為深入實(shí)施可持續(xù)綠色低碳、循環(huán)發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措。立足本地經(jīng)濟(jì)發(fā)展核心區(qū)域的優(yōu)勢(shì)，化解當(dāng)?shù)孛旱V、發(fā)電廠、陶瓷廠所產(chǎn)生的煤矸石、粉煤灰及廢瓷等工業(yè)固廢，形成區(qū)域性商業(yè)循環(huán)和使用鏈。

1 泡沫陶瓷是節(jié)能減排、資源節(jié)約、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、保護(hù)環(huán)境和綠色低碳發(fā)展方向

長(zhǎng)期以來，我國(guó)建材行業(yè)沿用了粗放型傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，對(duì)自然資源重開發(fā)、輕保護(hù)，對(duì)生態(tài)環(huán)境重利用、輕改善。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)每年約有36%的能源消耗用于室內(nèi)取暖或降溫，因此節(jié)能型建筑材料便成為專業(yè)人員不斷研究開發(fā)的重點(diǎn)。建筑材料發(fā)展還處在一個(gè)重要時(shí)期，因而建筑材料的發(fā)展應(yīng)以滿足建筑節(jié)能需要為重，節(jié)能建筑材料作為節(jié)能建筑的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是建筑節(jié)能的根本途徑。在建筑中使用節(jié)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(diào)能源損耗，大量節(jié)約了能源；另一方面泡沫陶瓷無毒無害的無機(jī)防火綠色環(huán)保保溫材料，極大地改善建筑使用者的生活和工作環(huán)境，保護(hù)了人民財(cái)產(chǎn)安全；第三在建筑施工中，可以極大的減少保溫材料因?yàn)槲斐傻目展?、脫落等質(zhì)量通病，充分體現(xiàn)泡沫陶瓷與建筑同壽命的質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)。

應(yīng)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(jié)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(jié)能泡沫陶瓷生產(chǎn)線為例，年產(chǎn)100萬(wàn)m3泡沫陶瓷生產(chǎn)計(jì)算，可作為建筑墻體保溫的年節(jié)能量Q=51000tce/a，實(shí)現(xiàn)節(jié)能量510000tce/a。冬季節(jié)能采暖，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能量85000tce/a。夏季節(jié)能空調(diào)，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能量59500tce/a?？偣?jié)能量達(dá)到144500T tce/a，同時(shí)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(dòng)大宗固廢利用過程控制的關(guān)鍵技術(shù)，引領(lǐng)世界先進(jìn)的陶瓷高溫發(fā)泡科學(xué)性生產(chǎn)創(chuàng)新技術(shù)

1）“大宗固廢綜合利用”轉(zhuǎn)化為泡沫陶瓷綠色建筑節(jié)能墻體材料，是利用工業(yè)固廢作為原料，采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和發(fā)泡技術(shù)經(jīng)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(yè)巖等半生礦物的混合物（含量在30%～35%），再適量加入發(fā)泡劑改性劑，攪拌均勻后，經(jīng)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(shí)，熔融生成高粘度的陶瓷液體逐漸發(fā)泡、形成均勻多孔的封閉狀的泡沫陶瓷體，再經(jīng)過急冷、定型，回火退火后切割成型，成為泡沫陶瓷產(chǎn)品。具有導(dǎo)熱系數(shù)低、抗凍性能好、完全?；晃?、能長(zhǎng)期漂浮在水面不下沉、保溫防火無毒、無害、無污染等特點(diǎn)。生產(chǎn)過程產(chǎn)生的邊角料、廢料可全部回收循環(huán)利用，無固體廢棄物排放。

泡沫陶瓷是化學(xué)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(fā)泡機(jī)理：添加高溫發(fā)泡劑等，經(jīng)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(shí)“發(fā)泡劑”開始高溫反應(yīng)產(chǎn)生各個(gè)微小氣泡體，液相陶瓷粘度較大的阻礙氣體的揮發(fā)，形成大量的“薄壁” “全封閉半真空”氣泡體，經(jīng)過急冷固化形成泡沫陶瓷，繼續(xù)退火回火熱消除應(yīng)力使泡沫陶瓷達(dá)到良好的機(jī)械性能。泡沫陶瓷的基質(zhì)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(xué)反應(yīng)，形成具有均勻氣孔、完全玻化，質(zhì)量輕、不透水能長(zhǎng)期漂浮在水面而不下沉，強(qiáng)度高、柔韌性好打不摔等獨(dú)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(shù)性能分析與性能指標(biāo)特點(diǎn)如下。

①熱傳導(dǎo)率低。泡沫陶瓷保溫板導(dǎo)熱系數(shù)為0.055-0.080W/（m·k）；②不燃、防火。泡沫陶瓷保溫板是經(jīng)1200℃左右的高溫?zé)贫桑紵阅苓_(dá)到A級(jí)；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(jié)，與水泥砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度可達(dá)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(nèi)不吸水，不會(huì)吸水膨脹變形，克服了建筑施工中的質(zhì)量通病；⑤強(qiáng)度高，抗折強(qiáng)度依然能達(dá)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(jī)陶瓷質(zhì)材料，耐老化，與建筑物同壽命，是常規(guī)有機(jī)保溫材料所不可比擬的；⑦耐候性好。在陽(yáng)光暴曬、冷熱劇變、風(fēng)雨交加等惡劣氣候條件下不變形、不老化、不開裂，性能穩(wěn)定。

3）泡沫陶瓷的研發(fā)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(jié)構(gòu)一體板、節(jié)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(gòu)件等產(chǎn)品。

①泡沫陶瓷保溫板其體積密度在160-220kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)在0.055-0.080W/（m·k），具有輕質(zhì)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(huán)保、健康、安全的特點(diǎn)。特別是防火、不吸水、無毒無害等獨(dú)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(tǒng)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(qiáng)度在4.0-6.0MPa，與其它建筑隔墻板相比輕質(zhì)高強(qiáng)、施工方便、環(huán)保節(jié)能，最關(guān)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(shù)在10-6，不會(huì)產(chǎn)生開裂通縫的施工質(zhì)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(wǎng)）包括玻璃纖維以及專用強(qiáng)柔水泥砂漿為增強(qiáng)層的，或者以輕鋼龍骨框架為結(jié)構(gòu)的一種自保溫輕質(zhì)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(jié)能防腐、輕質(zhì)防水、一勞永逸的功能，解決了輕鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(qiáng)度在3.0-6.0MPa，與其它建筑裝飾線條相比輕質(zhì)高強(qiáng)、施工方便、環(huán)保節(jié)能、安全可靠，膨脹系數(shù)小，不會(huì)產(chǎn)生開裂通縫，壽命長(zhǎng)久等優(yōu)點(diǎn)。泡沫陶瓷裝飾線條替代JRC、eps等其他類線條的輕質(zhì)線條材料。

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

隨著世界各國(guó)對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)重視程度的不斷提高，建筑保溫材料向無機(jī)化發(fā)展，加強(qiáng)和加快無機(jī)保溫材料研究已經(jīng)受到業(yè)內(nèi)專家和社會(huì)的高度重視。泡沫陶瓷保溫材料除了具有良好的節(jié)能保溫性能外，泡沫陶瓷與其它有機(jī)保溫材料相比有個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)：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(chǎn)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(nèi)的安全運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

泡沫陶瓷產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展初期， “固廢綜合利用轉(zhuǎn)化為泡沫陶瓷”產(chǎn)業(yè)有良好前景，為了使該產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，根據(jù)目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程存在的實(shí)際問題，已得到國(guó)家工業(yè)和信息化部、發(fā)展和改革委員會(huì)、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部和生態(tài)環(huán)境部等相關(guān)政府機(jī)構(gòu)在政策上的支持與扶植。“泡沫陶瓷”是大宗固廢實(shí)現(xiàn)綠色、高效、高質(zhì)、高值、規(guī)?；玫闹匾緩?，使固體廢棄物變成綠色節(jié)能的新型墻體材料。需要國(guó)家加大消納固體廢棄物扶持政策力度，加大建筑市場(chǎng)應(yīng)用優(yōu)惠政策力度，支持在新建和改建國(guó)家建設(shè)項(xiàng)目中，在裝配式建筑，城鎮(zhèn)化建設(shè)，國(guó)家公共建筑中，特別是醫(yī)院、學(xué)校、養(yǎng)老院等得到重視推廣與應(yīng)用。