可用于制備發(fā)泡陶瓷的固廢綜合利用現(xiàn)狀及研究進展

彭團兒 王玉文 郭珍旭 劉廣學(xué) 劉艷華 劉磊

摘 要：工業(yè)固廢作為發(fā)泡陶瓷產(chǎn)業(yè)的主要原料來源，是發(fā)泡陶瓷產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個十分重要的因素。本文重點綜述我國可用于制備發(fā)泡陶瓷的固體廢棄物總體現(xiàn)狀、固廢組成特征、綜合利用途徑、產(chǎn)業(yè)政策以及存在的問題等，通過分析工業(yè)固廢制備發(fā)泡陶瓷的優(yōu)缺點、實驗室及產(chǎn)業(yè)化研究進展，提出固廢綜合利用制備發(fā)泡陶瓷原料研發(fā)的方向及建議。

關(guān)鍵詞：工業(yè)固廢;發(fā)泡陶瓷;綜合利用

1 前 言

發(fā)泡陶瓷是利用礦山尾礦、工業(yè)固廢中的長石、石英、粘土等非金屬礦物為主要原料，添加特殊的發(fā)泡劑，經(jīng)高溫焙燒而成的高氣孔率硅酸鹽陶瓷材料。發(fā)泡陶瓷具有輕質(zhì)高強、防火阻燃、保溫隔熱、防水防潮、隔音降噪等優(yōu)良性能，兼具施工快速整潔、可循環(huán)利用的特點，是建筑物保溫、墻體、內(nèi)外墻裝飾領(lǐng)域的一種新型綠色環(huán)保建筑材料，也是我國建筑陶瓷產(chǎn)業(yè)近年來產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級的一項標志性產(chǎn)品。同時，基于發(fā)泡陶瓷生態(tài)環(huán)保的特性，墻基層和抹面層相容性好，安全穩(wěn)固性好，可與建筑物同壽命等不可忽視的優(yōu)越性能已逐步得到市場的認識和認可?？衫霉I(yè)固廢作為發(fā)泡陶瓷產(chǎn)業(yè)的主要原料來源，是發(fā)泡陶瓷產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個十分重要的因素。根據(jù)成分特征及國內(nèi)研究資料，可用于生產(chǎn)發(fā)泡陶瓷的固體廢棄物包括礦業(yè)尾礦、煤矸石、粉煤灰、冶煉渣等工業(yè)固廢，以及陶瓷行業(yè)拋光渣、石材行業(yè)花崗巖固廢、建筑垃圾、江河湖泥、焚燒飛灰等。因此，本文重點綜述目前可用于制備發(fā)泡陶瓷的固體廢棄的總體現(xiàn)狀、固廢成分特征、綜合利用途徑、產(chǎn)業(yè)政策、存在的問題等，通過分析工業(yè)固廢制備發(fā)泡陶瓷的優(yōu)缺點、實驗室及產(chǎn)業(yè)化研究進展，提出固廢綜合利用制備發(fā)泡陶瓷原料研發(fā)的方向及建議。

2 產(chǎn)生規(guī)模及總體情況

固體廢物污染環(huán)境防治法規(guī)定的固體廢物是指由人類生產(chǎn)建設(shè)、日常生活和其它活動中產(chǎn)生出來的，對產(chǎn)生者來說是不能用或暫時不能用而要拋棄的污染環(huán)境的固態(tài)、半固態(tài)的廢棄物質(zhì)。其包括工業(yè)固體廢物、城市生活垃圾和危險廢物。工業(yè)固體廢棄物（以下簡稱“工業(yè)固廢”）是指在工業(yè)生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的固體廢物，是工業(yè)生產(chǎn)過程中排入環(huán)境的各種廢渣、粉塵及其它廢物，可分為一般工業(yè)廢物和工業(yè)有害固體廢物[1]。目前我國總建有礦山近10萬座，其中金屬礦約6.9萬座、各類尾礦庫1.42萬座;煤礦7700座;各類石油化工企業(yè)近2.5萬家，火電企業(yè)1200余家，鋼鐵冶煉企業(yè)570家;氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)1000家，各類大型產(chǎn)廢企業(yè)13.3萬家。工信部《國家工業(yè)固體廢物資源綜合利用產(chǎn)品目錄》將工業(yè)固廢分為6大類，主要包括煤矸石、尾礦、冶煉廢渣、粉煤灰、爐渣等，全國累計堆存的工業(yè)固體廢物超過300億噸（不包括礦業(yè)廢石），其中尾礦占29%，粉煤灰占13%，煤矸石占12%，冶煉渣占10%，爐渣占10%，其它占27%。全年固廢年增量約41.4億噸，其中大宗工業(yè)固廢產(chǎn)生量36.56億噸，尾礦、煤矸石、粉煤灰占全國固廢年增量的79.5%。

礦業(yè)固體廢棄物通常包括廢石和尾礦。廢石主要指采礦環(huán)節(jié)采出的、低于工業(yè)品位且未能進入選礦等后續(xù)作業(yè)的固體物料。尾礦是選礦分選作業(yè)的產(chǎn)物之一，是入選物料富集得到精礦和中礦后的固體廢棄物。尾礦包括物理選礦產(chǎn)生的固體廢棄物，也包括堆浸工藝、全泥氰化工藝產(chǎn)生的固體廢棄物[2]。

2017年統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，中國非油氣礦山年開采礦石量超過300億噸，礦山固體廢棄物堆存量超過600億噸。全國采礦廢石堆存量超過341億噸，其中黑色金屬礦產(chǎn)廢石總量175億噸，占廢石總量的51.24%;煤矸石總量56億噸，占全國廢石總量16.42%;有色金屬銅、鉛、鋅、鎳、銻、鉬、金、黃鐵礦等硫化礦廢石超過75億噸，占全國廢石總量的22.20%。磷礦、硫鐵礦、螢石礦、石墨礦等非金屬礦廢石13.10億噸，其中磷礦、硫鐵礦廢石分別為8.89億噸、3.72億噸，上述兩種廢石占非金屬礦廢石總量的96.25%。黃金礦山廢石超過15億噸。

我國主要礦產(chǎn)資源入選原礦品位低，受選礦技術(shù)水平、生產(chǎn)設(shè)備、經(jīng)濟成本的制約，產(chǎn)生的尾礦量巨大，且利用率不高。截至2017年我國尾礦堆存量超過146億噸，主要來源于黑色金屬礦尾礦和有色金屬礦尾礦。其中黑色金屬礦產(chǎn)尾礦78.42億噸，占比55%;有色金屬尾礦46.86億噸，占比32.86%;黃金尾礦13.80億噸，占比13.80%。我國各尾礦產(chǎn)生類型來看，產(chǎn)生量最大的主要為鐵尾礦、銅尾礦、黃金尾礦。我國鐵尾礦主要產(chǎn)生及利用地區(qū)主要集中在河北、四川、遼寧、內(nèi)蒙古、山西、安徽等省區(qū)，其中河北、四川省天礦鐵尾礦產(chǎn)生量占全國鐵尾礦產(chǎn)生總量的60%。銅尾礦主要分布在河南、湖北、江西、云南等省區(qū)。黃金尾礦主要產(chǎn)于山東、河南、陜西、黑龍江、內(nèi)蒙、新疆等省區(qū)，占總量的80%以上。

冶煉工業(yè)固廢冶金廢渣[3]是指冶金工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種固體廢棄物，按生產(chǎn)工藝，分為火法冶煉中形成的熔融爐渣和濕法冶煉中排出的殘渣;按金屬礦物的性質(zhì)，分為鋼渣（高爐煉鐵渣、轉(zhuǎn)爐鋼渣、平爐鋼渣和電爐鋼渣）、重金屬渣（銅渣、鉛渣、鋅渣、鉻渣、鎳渣等）、輕金屬渣（如提煉氧化鋁排出的赤泥）、稀有金屬渣和軋鋼過程排出的氧化鐵渣。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)公布，目前鋼鐵和有色金屬行業(yè)，從采選到最后冶煉，中國現(xiàn)存已有5億噸廢渣，同時每年還新增1.8 億噸。其中山東、山西、河南、廣西四省赤泥占全國總產(chǎn)量的88%，山東、廣西兩地赤泥綜合利用已形成一定產(chǎn)業(yè)規(guī)模。鋼渣產(chǎn)生量前五位省份分別為河北、江蘇、山東、遼寧和山西，占全國總產(chǎn)生量的60%。我國赤泥年排放量約8000萬噸，累計歷史堆存量超3.5 億噸[4]。銅渣年排放量約2000萬噸[5]，堆存量超1.2億噸。鎳渣400萬噸，鎢渣總量達到100 萬噸，還以每年超過7萬噸的速度增長[6]。還有錫渣、鉛鋅渣等。

煤炭工業(yè)固廢包括煤矸石及粉煤灰。煤矸石是采煤和選煤過程中排放的固體廢棄物，約占原煤產(chǎn)量的10% ～ 15%[7]。全國堆存總量達56億噸，年平均產(chǎn)生量約6億噸，規(guī)模較大的煤矸石山達2600多座。從分布區(qū)域來看，內(nèi)蒙古、山西、陜西是煤矸石產(chǎn)生量最大的地區(qū)，其年產(chǎn)出量分別占總產(chǎn)出量的25%、24%和15%。2013年以來我國原煤產(chǎn)量實現(xiàn)負增長，煤矸石產(chǎn)量隨之下降。2017年，我國粉煤灰產(chǎn)量5.8億噸，綜合利用量約4.35億噸，綜合利用率約為75%。粉煤灰產(chǎn)生集中在華北、長江三角洲和西部等地，其中山東、江蘇、內(nèi)蒙古、廣東、山西五省的粉煤灰產(chǎn)生量占全國總產(chǎn)生量的41%[8]。

建筑垃圾中磚塊、瓦礫、混凝土塊、渣土約占60% ～ 80%，其余為木料、碎玻璃、石灰、金屬、包裝物、防水材料、各類電信線和電源線、塑料制品。對不同結(jié)構(gòu)形式的建筑工地，垃圾組成比例略有不同，而垃圾數(shù)量因施工管理情況不同在各工地差異很大。18個省市共有建筑垃圾處理廠867座，大多處于非盈利狀態(tài)，總資源化利用量不足1億噸，源化率僅為5%，處理方式仍以填埋及堆放為主，每年對土地資源的占用就超過30萬畝。

焚燒飛灰是指垃圾焚燒廠煙氣凈化系統(tǒng)捕集物以及煙道和煙囪底部沉降的殘留物，其中含有一定數(shù)量的二惡英、可溶出性重金屬及鹽，屬于危廢，須預(yù)先無害化處理才能安全填埋。飛灰粒徑一般在1～100 μm之間，主要物相是玻璃體，占50% ～ 80%，所含晶體礦物主要有莫來石、α-石英、方解石、鈣長石、硅酸鈣、赤鐵礦和磁鐵礦等，此外還有少量未燃碳。主要化學(xué)組分為CaO、Na2O 和K2O，約占總量的50%。焚燒飛灰微觀結(jié)構(gòu)極不規(guī)則，顆粒分布隨粒徑減小趨于密實，比表面積增加[19]。部分顆粒碰撞粘連，成為表面粗糙、棱角較多的蜂窩狀組合粒子。焚燒飛灰除固化填埋方式外，消納途徑包括作為生產(chǎn)水泥的原材料、制備水泥混凝土、燒制陶粒輕骨料以及筑路材料等[20]。

拋光廢渣主要來源于瓷磚后期冷加工過程，包括銑磨、粗磨、細磨、拋光及磨邊等一系列工序[17]。拋光磚主要物相中含有玻璃相、石英、少量的莫來石晶相。主要化學(xué)成為SiO2和Al2O3，其次含有SiC、CaCO3、MgCl2、CaSO4等成分，其中碳化硅、氫氧化鎂和氯化鎂主要來源于磨頭碎屑。由于陶瓷拋光廢渣磨料成分在高溫燒成時分解，產(chǎn)生氣體，使陶瓷體發(fā)生膨脹、氣孔，因此，拋光廢渣不易回收再利用生產(chǎn)陶瓷墻磚[21、22]，但可以作為制造發(fā)泡陶瓷的原材料，也可以作為一般多孔陶瓷的成孔劑。拋光廢渣在陶瓷磚中的應(yīng)用主要集中在利用其作為發(fā)泡劑制備多孔陶瓷和輕質(zhì)、隔音、保溫等產(chǎn)品[23]。

4 處置措施及利用方式

4.1 工業(yè)固廢的危害

工業(yè)固廢具有潛在的資源屬性、環(huán)境擾動屬性。資源屬性主要受有時空特征迥異技術(shù)經(jīng)濟差異較大，造成資源浪費。環(huán)境擾動屬性表現(xiàn)為土地占用，局部產(chǎn)生有機或無機污染、并通過土壤、水體、空氣和生物鏈傳導(dǎo)，同時可能引發(fā)泥石流、滑坡及崩塌等安全隱患。工業(yè)固廢流動性和擴散性較差，因此對生態(tài)環(huán)境的影響具有長期性、持續(xù)性、間接性和隱蔽性[24]。全國累計堆存的工業(yè)固體廢物超過300億噸（不包括廢石），總占地超過105萬公頃，全國仍有220萬公頃采礦損毀土地，其中固體廢棄物堆放損毀26萬公頃，急需修復(fù)治理。部分有色金屬礦尾礦中重金屬元素含量高，且多以硫化物形式存在，在氧化條件下易產(chǎn)生酸性廢水，并且釋放大量的重金屬元素，對周邊環(huán)境構(gòu)成威脅。近年來，我國出臺了一系列政策推動大宗固廢無害化處置和資源化利用。

4.2 無害化處置措施

無害化處置措施主要包括集中固化填埋、焚燒及物理、化學(xué)、生物手段加工利用等[25-27]。其中固化填埋主要采用瀝青、水泥和石灰等膠凝材料對固廢進行固化后安全填埋。焚燒是實現(xiàn)城市生活垃圾或有毒有害廢物無害化、減量化最有效的技術(shù)。物理處理法主要包括重選、揀選、磁選、浮選等技術(shù)手段實現(xiàn)各種固體廢物進行分離提純再利用?；瘜W(xué)處理法主要利用化學(xué)中和、氧化還原以及浸出溶劑等手段處理酸、堿、氰化物、乳化油以及重金屬廢液等無機廢棄物。生物處理法主要包括細菌冶金、堆肥、土壤恢復(fù)治理等。

4.3 資源化利用方式

根據(jù)工業(yè)固廢物理性質(zhì)、形貌特征及礦物組成，可實現(xiàn)建材和建筑、化工、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域協(xié)同利用。主要渠道包括（1）源頭減量化利用[28、29]，就地實施土地整理，圍護設(shè)施建設(shè)，礦井采空區(qū)塌陷區(qū)回填等。（2）大宗消納規(guī)?；肹30-33]，制備骨料、機制砂、商砼、干混砂漿、加氣塊、各類路面磚、免燒磚、耐酸磚、填充材料等基礎(chǔ)建材。（3）高值化利用[34-36]，制備輕集料、建筑陶瓷、發(fā)泡陶瓷、微晶玻璃、輕質(zhì)陶粒、催化劑、膠凝材料、陶瓷微珠、無機纖維保溫材料及防火紙等新型功能材料;（4）資源化利用[37-43]，再選和回收有價金屬元素，大型資源基地如河南鉬礦、湖南鎢礦、江西宜春鈮鉭礦、廣西云南錫礦、安徽江西銅礦、包頭白云鄂博稀土、攀枝花釩鈦鐵、金川鎳礦等開展主成礦元素或共伴生元素的回收。（5）生態(tài)化利用[44-46]，固廢制備濾材、保水劑、緩釋肥等用于污水處理、生態(tài)修復(fù)及地質(zhì)公園建設(shè)。

4.4 存在的問題

（1）綜合利用率低

我國工業(yè)固廢綜合利用率約為60%，其中冶煉渣綜合利用率為92.1%，粉煤灰為83.3%，爐渣為82.7%，煤矸石為64.4%，尾礦綜合利用率最低僅為26.2%。此外，部分第II類工業(yè)固廢環(huán)境風險較高，尚不具備資源化技術(shù)條件，例如：赤泥綜合利用僅為5%，電解錳渣為1%，電解鋁大修渣基本沒有綜合利用。因此消納固廢，提升固廢的綜合利用率是我國當前生態(tài)環(huán)保治理工作的一大重要任務(wù)。

（2）利用方式分散，低值低效

各省份由于地域、資源賦存、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的不同，面臨的工業(yè)固廢綜合利用問題差異較大，工業(yè)固廢的產(chǎn)生量和資源化利用水平存在顯著的區(qū)域差異和發(fā)展階段差異，總體來講利廢產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，規(guī)模小，從事工業(yè)固體廢物綜合利用的企業(yè)多以中小型為主，產(chǎn)品附加值低，缺乏市場競爭力。國內(nèi)缺少跨區(qū)域、市場競爭力強的大型專業(yè)化廢物資源綜合利用企業(yè)集團，產(chǎn)廢企業(yè)和利廢企業(yè)尚未形成長期穩(wěn)定合作互利關(guān)系，因而無法產(chǎn)生工業(yè)固體廢物綜合利用的規(guī)模效益。

（3）缺乏理論體系支撐

大宗固廢種類多，成分復(fù)雜，沒有合理的分類標準，導(dǎo)致潛在二次資源未得到合理保護、有害廢石和尾礦未得到妥善處置。亟需在對固廢及尾礦綜合利用特征全面調(diào)查的基礎(chǔ)上，開展尾礦技術(shù)經(jīng)濟、環(huán)境和二次資源屬性三位一體協(xié)同評價，建立尾礦處置、保護和合理利用的標準體系，引導(dǎo)礦山尾礦的有效保護、合理利用和規(guī)范處置。

（4）綜合利用技術(shù)能力較低

大宗固廢利用以固體回填、建筑材料為主，價值低、經(jīng)濟運輸半徑小，限制了規(guī)?；茫鄙倌軌驇有б婧吞岣吒郊又档闹卮笤O(shè)備和技術(shù)，大規(guī)模、高附加值、無二次污染的綜合利用技術(shù)還存在一些瓶頸，成熟技術(shù)的推廣尚存在許多困難，因此，急需開展尾礦高值化利用技術(shù)的研發(fā)。

5 綜合利用產(chǎn)業(yè)政策

《大宗工業(yè)固體廢物綜合利用“十二五”規(guī)劃》將大宗工業(yè)固體廢物綜合利用納入到節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)范疇以來，我國工業(yè)固廢綜合利用產(chǎn)業(yè)已經(jīng)獲得了長足進步，經(jīng)歷了“以儲為主”-“儲用結(jié)合”-“以用為主”三個發(fā)展階段，按照“減量化、資源化、無害化”的立法原則，目前已初步形成了較為完整的工業(yè)固體廢物污染防治法律體系。主要綱領(lǐng)性政策法規(guī)如下：

2017年4月，發(fā)改委、科技部等十四部委聯(lián)合發(fā)布《循環(huán)發(fā)展引領(lǐng)行動》，明確提出推動大宗工業(yè)固廢綜合利用，建設(shè)工業(yè)固體廢物綜合利用產(chǎn)業(yè)基地，大力推進多種工業(yè)固體廢物協(xié)同利用。

2018年1月1日，《中華人民共和國環(huán)境保護稅法》開始施行，提出應(yīng)稅固體廢棄物按照排放量確定稅額，明確了工業(yè)固廢排放的稅收繳納額度。其中對煤矸石征收5元/噸，尾礦征收15元/噸，冶煉渣、粉煤灰爐渣等收25元/噸，危廢1000元/噸的環(huán)境保護稅。倒逼企業(yè)進行固廢綜合利用。

2018年5月15日《工業(yè)固體廢物資源綜合利用評價管理暫行辦法》和《國家工業(yè)固體廢物資源綜合利用產(chǎn)品目錄》頒布施行。正式建立了工業(yè)固體廢物資源綜合利用評價機制，并統(tǒng)一了相關(guān)固體廢棄物綜合利用產(chǎn)品技術(shù)條件和要求。開展工業(yè)固體廢物資源綜合利用評價的企業(yè)，可依據(jù)評價結(jié)果，按照《財政部稅務(wù)總局生態(tài)環(huán)境部關(guān)于環(huán)境保護稅有關(guān)問題的通知》和有關(guān)規(guī)定，申請暫予免征環(huán)境保護稅，以及減免增值稅、所得稅等相關(guān)產(chǎn)業(yè)扶持優(yōu)惠政策，極大地引導(dǎo)促進了企業(yè)積極開展固體廢棄物綜合利用。

2018年7月25日，工信部發(fā)文《堅決打好工業(yè)和通信業(yè)污染防治攻堅戰(zhàn)三年行動計劃》，重點指出推動工業(yè)資源綜合利用。建設(shè)一批工業(yè)資源綜合利用基地，大力推進長江經(jīng)濟帶磷石膏、冶煉渣、尾礦等工業(yè)固體廢物綜合利用。發(fā)布再生資源綜合利用規(guī)范企業(yè)名單，引導(dǎo)再生資源綜合利用企業(yè)做大做強。指導(dǎo)開展工業(yè)固體廢物資源綜合利用評價，推動落實綜合利用稅收優(yōu)惠政策。力爭到2020年全國工業(yè)固體廢物綜合利用率達到73%。

2019年1月，國家發(fā)改委、工信部發(fā)布的《關(guān)于推進大宗固體廢棄物綜合利用產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展的通知》提出，以尾礦、煤矸石、粉煤灰、化工渣等固體廢物為重點，以集聚化、產(chǎn)業(yè)化、市場化、生態(tài)化為向?qū)?，以提高資源利用效率為核心，積極探索大宗固體廢棄物區(qū)域整體協(xié)同解決方案，帶動資源綜合利用水平全面提升。

2019年4月8日，國家發(fā)改委發(fā)布《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2019年）征求意見稿》中鼓勵：利用尾礦、廢棄物等生產(chǎn)的輕質(zhì)發(fā)泡陶瓷隔墻板及保溫板材生產(chǎn)線和工藝裝備技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用。2019年7月，50個工業(yè)資源綜合利用基地備案名單發(fā)布;2019年9月，50個大宗固體廢棄物綜合利用基地備案名單發(fā)布。一系列綜合利用政策將有效地推動形成區(qū)域工業(yè)固廢綜合利用產(chǎn)業(yè)多途徑協(xié)同發(fā)展，高附加值高新技術(shù)綜合發(fā)展的新格局。

6 工業(yè)固廢制備發(fā)泡陶瓷研究現(xiàn)狀

6.1 可用于制備發(fā)泡陶瓷的工業(yè)固廢

目前關(guān)于發(fā)泡陶瓷研究主要集中在不同工業(yè)固廢來源原料配方可行性研究，包括原料來源及配方體系對產(chǎn)品體積密度、抗壓強度、抗折強度、導(dǎo)熱系數(shù)、吸水率、氣孔率等性能指標的影響。研究表明，可用于生產(chǎn)發(fā)泡陶瓷的礦業(yè)尾礦有鉬尾礦[47]、銅尾礦[48]、釩尾礦[49]、鉛鋅尾礦[50]、金尾礦[51]、稀土尾砂[52]、鐵尾礦[53]、珍珠巖尾礦[54]、蛇紋石尾礦[55]等，冶煉渣有電解錳渣[56]、赤泥[57]、鈷冶煉渣[58]、鋼渣[59]、水渣[60]等、煤炭工業(yè)固廢有煤矸石[61]、粉煤灰[62]、頁巖渣[63]等，另外還有陶瓷工業(yè)拋光渣[64]、花崗巖石材固廢[65]、建筑垃圾[66]、黃河泥沙[67]等，其中已投入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的工業(yè)固廢主要以拋光渣、煤炭固廢、花崗巖固廢、珍珠巖尾礦等為主，其它大多處于試驗室研究階段，部分固廢配方體系及工藝技術(shù)正在開展中間試驗和推廣應(yīng)用。

根據(jù)不同的原料化學(xué)成分和燒結(jié)性能，不同配方體系固廢使用摻量50% ～ 90%不等，其余為黏土性礦物或溶劑性礦物。不同體系制坯原料細度一般均為200目以下，通過噴霧干燥或干法制粉+造粒工藝獲得一定粒徑范圍和強度的顆粒，便于自動化布料和提高產(chǎn)品的均勻性。目前主要使用發(fā)泡劑為碳化硅，添加量為0.3% ～ 1.5%不等，拋光渣體系因含有發(fā)泡成分，用量適當減少。燒成溫度一般為1150 ～ 1200℃，溫控曲線多采用中低溫區(qū)高速升溫，高溫區(qū)低速升溫溫控制度。產(chǎn)品性能指標根據(jù)保溫材料、隔墻等用途定位不同，可通過配方體系和溫控制度設(shè)計調(diào)整，主要性能參數(shù)指標范圍為體積密度0.15 T/m3 ～ ?0.9 T/m3，抗壓強度0.5 MPa ～ 7.5 MPa，導(dǎo)熱系數(shù)0.053 w/（m·k） ～ 0.09 w/（m·k），吸水率1.2% ～ 2.0%，氣孔直徑0.5 mm ～ 2 mm，氣孔率70% ～ 75%。

從目前實驗室的研究結(jié)果來看，以典型高鋁硅型工業(yè)固廢為主要原料經(jīng)預(yù)處理制備發(fā)泡陶瓷是完全可行的。但要真正實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，還存在一些問題亟待解決，需要進一步針對礦物成分和配比，對工藝過程和條件進行系統(tǒng)研究和優(yōu)化，從而實現(xiàn)制備流程標準化。

6.2 礦業(yè)尾礦用于制備發(fā)泡陶瓷優(yōu)缺點分析

工業(yè)固廢尤其是礦業(yè)尾礦用于發(fā)泡陶瓷原料，具有成分適宜、量大穩(wěn)定、便于加工、經(jīng)濟合理等優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在（1）大部分礦業(yè)尾礦成分均呈現(xiàn)高硅鋁特征，礦物組成與發(fā)泡陶瓷原料需求基本接近，容易調(diào)節(jié)滿足至發(fā)泡陶瓷生產(chǎn)的成分要求。此外，尾礦中富含如鋰、螢石、鈦、鋯、稀土等稀貴有益組分或元素;（2）尾礦存量及增量巨大，單一礦山或加工企業(yè)來源固廢成份相對穩(wěn)定，可以長期穩(wěn)定供應(yīng);（3）尾礦不需要采礦、破碎、細磨及提純等費用，可以大大降低原料制備成本，同時原料粒度分布適宜，有利于不同配方原料分散均化，工藝更加簡單，經(jīng)濟效益較高;（4）發(fā)泡陶瓷產(chǎn)業(yè)已列入國家發(fā)改委鼓勵類產(chǎn)品目錄，可享受固廢綜合利用產(chǎn)品相關(guān)政策優(yōu)惠。工業(yè)固廢用于發(fā)泡陶瓷行業(yè)不利因素主要為原料產(chǎn)地地處偏僻、運距遠，成份復(fù)雜。一般大型工業(yè)項目或礦山采選工業(yè)均遠離城市群，造成原料運輸距離遠，綜合成本高。

6.3 工業(yè)固廢用于制備發(fā)泡陶瓷研究方向

6.3.1 建立工業(yè)固廢可利用性評價體系

工業(yè)固廢制備發(fā)泡陶瓷，首先其安全性及環(huán)保性需滿足《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2010要求;其次綜合考慮原料的均勻性、穩(wěn)定性、多樣性，滿足脊性原料、塑性原料及溶劑性原料功能需求，優(yōu)選細粒尾礦，不需要磨礦制粉，便于除雜均化，降低原料加工成本。另外，綜合固廢來源、經(jīng)濟運輸半徑、可加工性等因素，原料篩選應(yīng)按就近原則優(yōu)選安全可靠經(jīng)濟的原料。

6.3.2 產(chǎn)、利廢企業(yè)一體化發(fā)展協(xié)同增效

產(chǎn)廢企業(yè)固廢排放出口即利廢企業(yè)原料的進口，加強上下游銜接，在固廢排放工序做好目標原料的分級、調(diào)配、均化、陳腐等工序，對于產(chǎn)廢企業(yè)減少了尾礦排放量，延長尾礦庫使用年限，降低尾礦庫維護成本;對于利廢企業(yè)來說不僅可以獲得高質(zhì)量穩(wěn)定原料，提高原料配方顆粒的均一性、穩(wěn)定性，同時降低了原料磨礦、均化、陳腐等原料準備工序設(shè)備投資及加工成本。產(chǎn)、利廢企業(yè)一體化發(fā)展協(xié)同增效將是解決發(fā)泡陶瓷產(chǎn)業(yè)“兩高一低”問題的一種重要渠道。

6.3.3 多源固廢協(xié)同利用及產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展

制約固廢資源利用的最主要原因一是產(chǎn)廢量大，消納量小;二是產(chǎn)品附加值低，經(jīng)濟運輸半徑小。通過多源固廢協(xié)同利用及拉長產(chǎn)業(yè)鏈，提高產(chǎn)品附加值，形成“礦產(chǎn)資源-有價元素提取-固廢資源加工-大宗基礎(chǔ)建材原料-新型綠色輕質(zhì)建材-裝配式建筑”循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)集群，從而推動固廢資源的大宗消納和資源化利用。

發(fā)泡陶瓷以不可忽視的優(yōu)越性能已逐步得到市場的認識和認可，2019 ～ 2025年，預(yù)測全國累計發(fā)泡陶瓷隔墻板潛在市場需求約8億平方米～25億平方米，按照當前工藝技術(shù)發(fā)展狀況，工業(yè)固廢制備發(fā)泡陶瓷的摻量達80%估算，發(fā)泡陶瓷行業(yè)每年可消納工業(yè)固廢約1.5億噸。發(fā)泡陶瓷產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，不僅對減少自然資源消耗，減少生態(tài)環(huán)境影響具有重要的推動作用，二期對拉動綠色消費，引導(dǎo)綠色發(fā)展、促進結(jié)構(gòu)優(yōu)化、加快轉(zhuǎn)型升級具有重要的戰(zhàn)略意義。隨著綠色發(fā)展理念的深入推進，和國家固廢綜合利用和裝配式建筑政策的貫徹實施，發(fā)泡陶瓷作為綠色節(jié)能建材，將迎來歷史性發(fā)展機遇。

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Abstract： As the main raw material source of foamed ceramic industry， industrial solid waste is a very important factor for the sustainable development of foamed ceramic industry. This paper focuses on the overview of the overall status of industrial solid waste in China， the characteristics of solid waste composition， comprehensive utilization ways， industrial policies， existing problems， etc. by analyzing the advantages and disadvantages of industrial solid waste preparation of foamed ceramic， laboratory and industrial research The direction and suggestion of research and development of foamed ceramic raw materials by comprehensive utilization of solid wastes are put forward.

Keywords： Industrial solid waste; Foamed ceramics; Comprehensive utilization