建筑垃圾在吸附材料制備中的資源化利用研究

摘要：鑒于現有垃圾處理技術及產品的局限性，對建筑垃圾在吸附材料制備中的資源化利用展開了詳細的思路探究，這涉及原材料選擇與處理、材料配比與成型、燒制工藝以及對制備的吸附性陶粒進行全面的性能評估等方面。通過這些步驟的實施，可將建筑廢棄物轉變為高效的吸附材料，從而使其附加價值得到提升，進而為環境保護事業做出貢獻。

關鍵詞：建筑垃圾;資源化利用;吸附材料;燒制工藝在21世紀的今天，我國經濟的飛速發展和城市化進程的加速，使得城市建設項目數量激增。相應地，建筑垃圾的產量也急劇攀升。近年來，我國相關部門對建筑垃圾的處理問題給予了高度重視。2018年3月，住房建設部發出通知，選擇北京等35個城市作為建筑垃圾治理的試點城市，同年12月，《“無廢城市”建設試點工作方案》的發布，將建筑垃圾管理提升至國家層面的戰略高度。2020年9月，新修訂的《固體廢棄物污染環境防治法》進一步對建筑垃圾這一類廢棄物的管理策略做出了指導。這些措施的推行昭示著我國在處理建筑垃圾方面，已逐步摒棄傳統的簡單堆放與填埋，開始采納更加科學專業的手段。因此，本文將對建筑垃圾的應用現狀進行分析，并提出建筑垃圾在吸附材料制備中的資源化利用思路，進而為建筑廢料轉化為高價值材料提供一種新的視角。

1建筑垃圾的應用現狀分析

在研究如何將建筑垃圾轉化為資源的途徑時，必須正視當前這些廢物被利用的現狀。我國處理建筑廢棄物的手段大致有堆放填埋、回收再利用以及資源化處理，其中資源化處理還處在初步發展階段，遇到了諸多技術性與實際應用方面的難題。

1.1建筑垃圾的再生利用

在我國，對于建筑垃圾的處置主要采用物理方法進行回收再利用，將其加工成再生骨料。這種材料被廣泛運用在鋪設公路基層、城市基礎設施的建設及相關附屬設施的生產過程中。盡管這種處理建筑垃圾的方法能在一定程度上減少廢棄物的整體數量，但在提升價值、滿足技術要求和減輕環境負擔方面，仍顯得力不從心。

1.2傳統再生產品的局限性

諸如再生磚、再生混凝土砌塊以及輕質隔墻板等傳統的再生產品，雖然為處理建筑廢料提供了一種解決方案，但其在市場上的普及和應用仍受制于其自身性能。這類產品往往在強度和耐久性上不及原始物料，同時技術規范的不一致限制了它們在市場上的接受度和應用范圍［1］。

1.3技術標準的不統一

在我國，對于建筑廢料的再加工及使用規范，尚存在較多分歧。各地區對建筑廢棄物的管理和再利用的標準存在差異，由此產生的再生產品質量參差不齊，標準的不一致不但降低了建筑垃圾的資源化效率，還增加了企業在處理和利用建筑垃圾方面的經濟成本。

1.4再生利用的經濟與環境效益

盡管使用再生骨料和傳統再生產品能夠在一定程度上減輕建筑廢料對環境的壓力，但它們所帶來的經濟收益并不突出。由于在再生產品的制造過程中的成本投入，尤其是技術研發方面投入往往較大，這導致市場中的再生產品價格普遍高于原材料，進而對其廣泛普及造成了阻礙。

2建筑垃圾在吸附材料制備中的資源化利用思路將建筑行業的垃圾變廢為寶，可通過技術處理將其轉化為可供使用的新型材料，如吸附材料。這樣做既能減少垃圾，又能實現廢料的無害化和資源再生化，進而減輕對自然資源的過度利用壓力，減少環境污染，推動綠色建筑和可持續發展戰略的進一步發展。

利用建筑垃圾制備吸附材料（如陶粒）的具體思路可以概括為以下幾個方面。

2.1原材料選擇與處理

選用適宜的原材料并對其進行恰當的處理，是保障最終產品品質與功能不可或缺的環節。在挑選原材料時，應優先考慮那些化學性質穩定、雜質含量低的廢棄建筑物品。廢混凝土、廢陶瓷磚以及廢砂漿等可被納入原材料范疇中。這類物質的主要成分為硅酸鹽和鋁酸鹽，可作為制作吸附性陶粒的原始材料。

原料加工涉及若干階段，一是物理加工，包括粉碎與篩選。該過程是為了去除過大的塊狀物并提煉出適宜燒制的粒度。挑選合適的破碎機并優化破碎流程是提升這一作業效率的核心，一般需要經過多級破碎處理來實現理想的粒度分布。二是利用振動篩對材料進行篩選，以分離出滿足不同用途要求的粒徑規格材料。三是化學加工，此環節致力于優化原材料的化學成分，從而增強其在燒制過程中的熔化性能，提高陶粒產品的穩固性。比如，通過摻入少量的石灰石或石英砂來調整物料的熔點，使其適應高溫燒制［2］。

在整個原材料加工流程中，實施嚴格的質量控制是必不可少的。因此，需要定期對原材料的化學成分進行分析，以保證添加劑含量的精確度，同時對粉碎和篩選過程中粒度的大小、分布進行跟蹤。另外，需對處理完畢的材料進行濕度管理，因為濕度的控制不當會對成型和燒制效果產生影響。

2.2材料配比與成型

在建筑垃圾轉化為吸附性陶粒的過程中，材料的配比與成型會對產品性能造成一定的影響。配比的核心在于實現原材料性能的最優組合，而成型則關系到陶粒的實用形態和尺寸。

材料配比的設計應基于對原材料性質的深入理解及其對成品性能的影響。通常，在進行配比設計時，需綜合考量原材料的化學性質、熱穩定性及其粒度大小分布等關鍵因素。在實驗室環境中，可通過小型試驗來調整各種材料的配比，以獲得最理想的混合比例。例如，提高廢混凝土在陶粒制作中的比重，能夠增強陶粒的壓縮強度;提高廢陶瓷的比重，則能增強陶粒的耐高溫性能。

將預先調配好的材料加工成特定的所需形狀被稱為成型。常用的成型方法有擠出成型和滾筒造粒。擠出成型可以生產出較為規整的物體形狀，這種方法非常適合生產那些需要標準形狀產品的場景，比如填料和過濾材料。而滾筒造粒的方法，在大規模生產中更為適用，因為它能快速產出大量陶粒。在材料成型的過程中，需嚴格把控水分含量和壓力設置，以保障制品的均勻性和致密性。同時，陶粒在成型后需經過干燥與預燒，以排除多余水分及部分固化形態，這樣便能在高溫燒制過程中降低形變與開裂的風險。干燥環節應均勻且溫和，以避免造成成型體快速干縮和開裂的情況［3］。

2.3燒制工藝

在吸附性陶粒材料的制備過程中，燒制工藝是至關重要的，它旨在將原材料轉變成具有特定物理及化學特性的成品。在進行此項工藝時，必須嚴格控制溫度和時間，同時依據不同材料的特性，細致調整燒制曲線和溫度，以保證成品的性能滿足既定標準。

（1） 溫度控制與燒制曲線。陶粒的制作質量在很大程度上取決于其燒制的溫度和時間，利用廢棄建筑材料生產的陶粒，其燒結溫度通常介于950～1 200 ℃之間。溫度不夠高，會導致陶粒無法燒結徹底，從而強度不夠;而溫度過高，陶粒可能會發生熔融現象。燒制曲線通常包括慢速升溫、恒溫燒結和緩慢冷卻3個階段。這樣的流程有助于減少因溫度突變導致材料內部產生的熱應力，進而有效預防裂紋的出現。

（2） 氣氛控制。在燒制過程中，調節爐內環境是提升產品品質的決定性要素。制作陶粒通常需要在氧化環境下，以保證材料內的有機物質徹底燃燒，同時避免還原環境所導致的顏色轉變或性能降低。在一定的條件下，通過調控氧氣與其他氣體的比例，能夠更好地改善陶粒的表面特性以及其微觀構造。

（3） 燒制設備選擇。依據生產規模和產品需求，選擇合適的燒制設備，一般可選的有隧道窯、回轉窯和輥道窯。隧道窯因其適用于大規模生產而著稱，它能夠提供穩定的燒制環境和較長的熱處理周期，因此特別適合那些對物理及化學屬性有嚴格要求的場合。而回轉窯由于其混合和熱交換性能，在物料的化學和物理性質較為復雜時尤為合適。

2.4性能評估

對陶粒材料的性能進行檢測，是為了確認其是否能滿足特定的環境與工業領域的使用要求。評估主要集中在其吸附性能、物理穩定性、化學穩定性等方面。陶粒的吸附性能是衡量其在環保領域表現優劣的重要標準。首先，必須開展吸附動力學測試，該測試的目的在于確定陶粒對某種特定污染物（例如重金屬、有機污染物等）的吸附速度及達到吸附平衡時的吸附量。此類測試通常包括批量吸附實驗，樣品在已知濃度的污染物溶液中浸泡一段時間后，分析溶液中污染物的剩余濃度。

物理穩定性涉及對陶粒抗壓強度、耐磨損性和總體耐久性進行評估。采用標準化的壓縮測試對陶粒進行實驗，以評估其在受力下的抗壓強度。而通過圓筒內陶粒間的相互摩擦可測試材料的耐磨損性，從而評估其在實際運用中的磨損表現。

陶粒在不同的化學條件下所展現的穩定性能，對其在環保領域的運用至關重要。通過把陶粒置于不同pH的溶液中浸泡，能評價它在酸性或堿性條件下性質的改變，以此來確定它的化學抗腐蝕性。另外，檢測陶粒在特定環境下是否會產生有害物質，也是化學穩定性能測試的一個環節［4］。

性能評估的實施應按照嚴格的科研標準進行，所有實驗必須在可控環境下進行，以保證所獲取數據的準確性與可復制性。在數據收集完畢后，運用統計學方法對所獲結果進行深入分析，判斷其是否具有統計學上的顯著性，并將其與市場上同類的產品進行對比分析，以突顯其獨到之處或存在的不足。

3結語

詳細闡述了從原材料的選擇與處理到最終的吸附性能評估的全過程。經過科學處理，原本被視為廢物的建筑垃圾能轉變成性能良好的吸附性陶粒材料，這不但可以減輕對自然資源的依賴，還能夠降低環境污染。但是在建筑廢棄物轉化為資源的進程中，眾多難題與考驗亟待克服。目前技術在能源轉換的效率和經費預算控制上仍有提升空間，并且市場對新材料的認可尚顯不足，亟需借助政策的指導和市場教育來提升其商業化潛力。希望通過這些努力，在不久的將來，建筑垃圾資源化利用能夠再上一個臺階，為打造“無廢城市”的愿景做出貢獻。

參考文獻：

［1］饒榮，羅超，劉青.生活垃圾焚燒飛灰無害化及資源化研究進展［J］.有色冶金設計與研究，2018，39（5）：2934，38.

［2］蔡名旋，朱小平，黑亮，等.利用廢棄物制備生物炭資源化研究與應用進展［J］.廣東農業科學，2019，46（3）：8592.

［3］雷金明，趙悅，楊禹，等.石化固廢資源化制備吸附材料研究進展［J］.環境工程，2023，41（增刊）：435443.

［4］張建輝，陳娟，竇穎慧.城市建筑垃圾資源化利用研究［J］.再生資源與循環經濟，2023，16（2）：1720.

基金項目：甘肅省2023年高校教師創新項目：建筑垃圾在吸附材料制備中的資源化利用研究（2023B334）

作者簡介：張宏，男，甘肅禮縣人，副教授，研究生，研究方向：垃圾資源化利用，應用化工技術。