選冶固廢制備陶粒技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望

張?jiān)脐?柴軼凡,2 安勝利,2 武佳毅 王藝慈

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院,內(nèi)蒙古 包頭 014010;2.內(nèi)蒙古自治區(qū)先進(jìn)陶瓷材料與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,內(nèi)蒙古 包頭 014010)

大宗工業(yè)固廢主要包括尾礦、煤矸石、粉煤灰、脫硫石膏、冶煉渣和化工廢渣等[1]，其中尾礦、冶煉渣等選冶固廢產(chǎn)生量占60%以上[2]。選冶固廢具有類別少、無機(jī)固廢占比高、單一種類產(chǎn)生量大、資源利用率低等特點(diǎn)[3-7]。新修訂的《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》已經(jīng)施行，面向生態(tài)文明建設(shè)與保障資源安全供給的國家重大戰(zhàn)略需求，不斷提升固廢綜合處理能力迫在眉睫，而多源固廢協(xié)同處理制備功能材料是固廢資源化利用的新思路之一。

陶粒是一種新型的功能性材料，具有輕質(zhì)、保溫、高硬度等特點(diǎn)。近年來，隨著工業(yè)的發(fā)展，陶粒的應(yīng)用范圍變廣，需求量大幅增加[8]。在生態(tài)文明建設(shè)的背景下，制備陶粒的原料已經(jīng)從黏土、頁巖等天然材料轉(zhuǎn)向建筑固廢、工業(yè)垃圾、選冶固廢等工業(yè)固廢[9-11]。大量研究表明[12-15]，選冶固廢的成分與陶粒原料成分契合度極高，是制備陶粒的優(yōu)質(zhì)原料。利用選冶固廢制造陶粒不僅符合我國保護(hù)生態(tài)平衡、實(shí)現(xiàn)資源安全供給和可循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，同時(shí)還可以降低原料成本。

本文闡述了陶粒的制備方法及原理，在分析各類型陶粒特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了選冶固廢制備陶粒技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并從技術(shù)開發(fā)、多源固廢協(xié)同處理、產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合3個(gè)方面提出了展望及建議，以期為選冶固廢資源化利用提供有益參考。

1 陶粒的制備方法及原理

1.1 陶粒的制備方法

燒結(jié)法和免燒法制備陶粒是目前為止能夠大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的方法，具體工藝流程見圖1。

圖1 制備陶粒的工藝流程Fig.1 Preparation process flow of ceramsite

(1)燒結(jié)法。通過調(diào)節(jié)原料的成分，將配好的料進(jìn)行球磨、造球成型、燒制。所制備的陶粒具有筒壓強(qiáng)度高、堆積密度小、破碎率低等特點(diǎn)，主要生產(chǎn)用于污水處理的水處理陶粒、用于建筑行業(yè)的超輕陶粒和普通陶粒、用于道路建設(shè)的高強(qiáng)陶粒和開采石油的陶粒支撐劑。燒結(jié)法工藝技術(shù)較為成熟，但在燒結(jié)過程中需要大量熱量，能耗較高。

(2)免燒法。向原料中添加一定量的激發(fā)劑并在自然或蒸汽環(huán)境中養(yǎng)護(hù)，原料中的活性SiO2、Al2O3與石灰或硅酸鈉發(fā)生水化反應(yīng)，產(chǎn)生凝膠類物質(zhì)互相粘結(jié)，形成具有一定強(qiáng)度的陶粒顆粒。免燒法制備出的陶粒性能主要由激發(fā)劑的種類和養(yǎng)護(hù)條件所決定，普遍具有強(qiáng)度低、堆積密度大、吸水率高、制備周期長等特點(diǎn)。目前，免燒法制備出的陶粒主要用于污水處理、陶粒透水磚制備和石子景觀。免燒法制備陶粒不需要進(jìn)行燒結(jié)，具有能耗低、污染小的優(yōu)勢，發(fā)展前景廣闊。

1.2 陶粒的制備原理

能否將原料燒制成陶粒主要取決于原料中的3種主要成分，即形成陶粒基體的成分、熔劑氧化物和造孔劑[16]。高溫爐內(nèi)原料中的酸性氧化物SiO2、Al2O3在燒制過程中產(chǎn)生液相，冷卻后形成具有很高硬度的陶?；w。原料中的堿性氧化物Na2O、K2O、MgO作為熔劑氧化物起到助熔和降低燒成溫度的作用。在這個(gè)過程中還會發(fā)生礦相轉(zhuǎn)變，不同的原料會生成不同的主、次要礦相[17]。隨后液相凝結(jié)形成具有極高強(qiáng)度和硬度的玻璃相、莫來石相、透輝石相等。原料中的CaCO3、MgCO3、Fe2O3、C等作為造孔劑在高溫下發(fā)生分解和還原反應(yīng)，生成CO2、CO等氣體[14]。在制備陶粒骨料時(shí)需要原料在高溫下生成具有一定黏度和密封性的液相，且生成的液相能密封住原料中生成的氣體，在內(nèi)部形成孔隙，隨著氣體量增加，孔隙單孔體積增大，孔壁變薄至孔隙融合，在陶粒內(nèi)部實(shí)現(xiàn)膨脹，冷卻后液相凝固形成蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)的固體并形成封閉的氣孔，這使得陶粒骨料具有輕質(zhì)和高強(qiáng)的特性[18-19]。在制備陶粒濾料時(shí)，需要造孔劑在高溫條件下生成足夠的氣體，當(dāng)生成的液相無法提供足夠的空間容納越來越多的氣體時(shí)，會有部分氣體從陶粒內(nèi)部逸出，在陶粒表面形成與內(nèi)部孔隙相互貫穿的開氣孔，并與陶粒骨架構(gòu)成疏松多孔的結(jié)構(gòu)，使得陶粒具有較高的氣孔率和比表面積[20-21]。燒制出具有良好膨脹性的陶粒對原料的成分要求為:SiO2含量為40%～79%，Al2O3含量為10%～25%，其他氧化物含量為13%～26%[22]。陶粒原料的成分決定著燒結(jié)陶粒基體的晶相組成。在制備陶粒之前，可根據(jù)目標(biāo)主晶相，利用Factsage熱力學(xué)計(jì)算軟件計(jì)算合理的原料配比及焙燒溫度。選冶固廢中非金屬氧化物的組分與燒結(jié)法制備陶粒所需原料的基礎(chǔ)成分體系相符合，可用于制備燒結(jié)陶粒。

免燒陶粒的制備過程中，激發(fā)劑或膠凝劑的加入會激發(fā)出原料中游離的SiO2、Al2O3，并與石灰或硅酸鈉發(fā)生水化反應(yīng)，生成對原料顆粒起到粘結(jié)作用的膠凝物質(zhì)，從而生成具有一定的強(qiáng)度陶粒顆粒。在制備免燒陶粒時(shí)激發(fā)劑或膠凝劑的添加量對免燒陶粒性能起著決定性的影響，適當(dāng)添加發(fā)泡劑可在免燒陶粒內(nèi)部形成中空結(jié)構(gòu)，減低陶粒的容重，并使免燒陶粒具有一定的保溫隔熱性能。

2 選冶固廢制備陶粒技術(shù)研究現(xiàn)狀

陶粒的直徑一般為5～20 mm，最大粒徑為25 mm。根據(jù)物理化學(xué)性質(zhì)的不同，可將陶粒分為:水處理陶粒[23]、超輕陶粒[24]、普通陶粒[25]、高強(qiáng)陶粒[25]、石油壓裂支撐劑陶粒[26]。

2.1 水處理陶粒

水處理陶粒是指應(yīng)用于污水處理的陶粒，表面有氣孔，內(nèi)部多孔并相互貫穿，具有較高的比表面積和孔隙率。水處理陶粒制備工藝成熟、附加值高，已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。WANG[27]以高爐渣和污水水泥為原料制備水處理陶粒，研究了不同燒結(jié)條件下陶粒的晶相變化和燒結(jié)條件對陶?？讖降挠绊懀U明了陶?？紫督Y(jié)構(gòu)變化規(guī)律和晶相轉(zhuǎn)變的機(jī)理，為研究水處理類陶粒的制備提供了思路和方法。徐晶[28]以離子型稀土尾礦為主要原料制備出不同的水處理陶粒:以氧化鋁粉和石英粉為添加劑，在鋁硅比0.38、預(yù)熱時(shí)間20 min、預(yù)熱溫度400 ℃、燒結(jié)溫度1 100 ℃、燒結(jié)時(shí)間8 min、爐內(nèi)自然冷卻的燒結(jié)工序下制備出以莫來石相和玻璃相為基體，吸水率為34.19%、孔隙率為55.51%、抗壓強(qiáng)度為3.62 MPa、體積密度為1.23 g/cm3的水處理陶粒;以水泥和生石膏為激發(fā)劑，在蒸汽養(yǎng)護(hù)的條件下制備出吸水率為30.28%、孔隙率為49.96%、密度為1.65 g/cm3、抗壓強(qiáng)度為3.17 MPa的免燒水處理陶粒。LI等[29]以鋁土尾礦和鋼渣為原料，鋼渣為芯材、外層為鋁土礦，壓制成球后在1 180 ℃下燒結(jié)出以鈣長石和輝石為基體，孔隙率為27.5%、滲透系數(shù)為0.039 cm/s、抗壓強(qiáng)度為10.92 MPa，對Mn、Cr、V、Pb等有害元素過濾性能良好的水處理陶粒。JING等[30]以鎢渣和硅藻為主要原料制備出可用于吸附重金屬離子的水處理陶粒。靖青秀等[31]以銅冶煉廢渣為主要原料，碳酸氫鈉為助熔劑，秸稈為造孔劑，在質(zhì)量比10∶1∶1、焙燒溫度1 050℃、焙燒時(shí)間30 min的條件下制備出孔隙率為53.61%、抗壓強(qiáng)度為178 N并可作為BAF填料使用的水處理陶粒。王冰等[32]與白彩云等[33]以鋼渣為原料，采用燒結(jié)法制備出針對含磷廢水除磷和含鉛廢水除鉛的專用陶粒濾料，二者研究表明，隨著陶粒內(nèi)鋼渣配比的增加，廢水中磷和鉛的去除率增加，最高可達(dá)90%以上，在制備水處理陶粒時(shí)可根據(jù)污水的特點(diǎn)，適當(dāng)添加鋼渣從而起到更高的凈水效果。韓燕[34]以鋼渣、水泥為主要原料制備免燒陶粒濾料，結(jié)果表明，石膏、NaOH、MgO、硅粉可以有效激發(fā)鋼渣活性，提高鋼渣免燒陶粒性能。但鋼渣的加入量過多，會對免燒陶粒的強(qiáng)度產(chǎn)生負(fù)面影響。

除常見的水處理陶粒外，近年來新型水處理陶粒的研究也逐漸增多，例如微珠水處理陶粒、微生物載體陶粒等。微珠水處理陶粒具有生產(chǎn)成本低、抗高溫、力學(xué)性能優(yōu)良、蓄水緩釋水能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使用后的微珠陶粒可在海綿城市、人工濕地建設(shè)中再利用。目前清華大學(xué)楊金龍教授課題組已經(jīng)研制出用于水處理的固廢微珠陶粒，試驗(yàn)效果良好，但尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，在綠色發(fā)展的大環(huán)境下，研發(fā)利用固廢制備高性能微珠陶粒的技術(shù)，擴(kuò)大微珠陶粒的應(yīng)用范圍，將成為未來的發(fā)展趨勢和研究熱點(diǎn)。

目前水處理陶粒的處理方法有燒結(jié)法和免燒法，其中以燒結(jié)法應(yīng)用較為廣泛:

(1)燒結(jié)法制備水處理陶粒原料的可選擇性較寬，焙燒后的主晶相區(qū)別較大，如原料中CaO含量小于3%時(shí)制備出的陶粒主晶相為石英、莫來石;CaO含量在20%～25%時(shí)制備出的陶粒主晶相為輝石、鈣長石;CaO含量在26%～45%時(shí)制備出的陶粒主晶相為黃長石、霞石。原料成分不同，陶粒在燒結(jié)時(shí)膨脹性不同，在燒結(jié)時(shí)需要考慮造孔劑的添加量，使陶粒得到適當(dāng)?shù)呐蛎洝?/p>

(2)與燒結(jié)法制備的水處理陶粒相比，免燒法制備的水處理陶粒存在表面孔隙率低、內(nèi)部孔隙聯(lián)通率低、制備周期時(shí)間長、對重金屬元素固化能力弱等缺點(diǎn)。尋找合適的添加劑以縮短免燒陶粒的養(yǎng)護(hù)周期并提升其筒壓強(qiáng)度是免燒法制備陶粒需解決的主要問題。

2.2 超輕陶粒

超輕陶粒一般指堆積密度為300～500 kg/m3的陶粒，具有重量輕、筒壓強(qiáng)度大、吸水率小、導(dǎo)熱系數(shù)低等特點(diǎn)，一般用于保溫材料、建筑材料。童思意[35]以鋁土尾礦、赤泥、高嶺土為原料，在三者質(zhì)量比3∶3∶4、焙燒溫度為1 130 ℃、焙燒時(shí)間為30 min的條件下，燒制出以石英、赤鐵礦、鈣長石、斜長石為基體，堆積密度為387 kg/m3、筒壓強(qiáng)度為2.3 MPa、1 h吸水率為3.25%的超輕陶粒。在鋁土尾礦排放量和堆積量制約我國鋁工業(yè)發(fā)展的背景下，該技術(shù)的研發(fā)為大量消納鋁土尾礦提供了一個(gè)有效的途徑。齊元峰[36]以污泥、赤泥、黏土為原料，在預(yù)熱溫度400 ℃、預(yù)熱時(shí)間20 min、燒結(jié)溫度1 150 ℃、燒結(jié)時(shí)間10 min的條件下，燒制出以歪長石、中長石為基體，堆積密度為310 kg/m3的超輕陶粒，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了Fe與C物質(zhì)的量的比值對陶粒二次膨脹的影響，并建立了陶粒的膨脹模型，闡述了陶粒膨脹的影響因素并能判斷在一定條件下陶粒的膨脹情況。張曉亞等[37]以磷尾礦和污泥為原料，采用燒結(jié)法在燒結(jié)溫度1 150℃、燒結(jié)時(shí)間15 min的條件下制備出以莫來石、石英為主晶相，堆積密度為434.7 kg/m3的超輕陶粒。劉晨等[38]以配比為84%東湖淤泥、10%鐵尾礦砂、6%活性炭為原料，采用燒結(jié)法在燒結(jié)溫度1 180 ℃、燒結(jié)時(shí)間30 min、預(yù)熱溫度600 ℃、預(yù)熱時(shí)間20 min的條件下制備出堆積密度為423 kg/m3的超輕陶粒。

在建筑領(lǐng)域內(nèi)，超輕陶粒相比于其他種類的陶粒具有更廣泛的用途和更高附加值，近年來陶粒骨料及陶?；炷灵_始向低密度、高強(qiáng)度方向發(fā)展，但隨著陶粒密度的降低，陶粒的強(qiáng)度也會隨之下降，因此如何在保證陶粒強(qiáng)度的前提下降低陶粒密度成為現(xiàn)今超輕陶粒制備的研究重點(diǎn)。

2.3 普通陶粒與高強(qiáng)陶粒

普通陶粒要求強(qiáng)度標(biāo)號小于25 MPa，筒壓強(qiáng)度為2.0～6.2 MPa，主要用以配制輕集料混凝土、保溫砂漿和耐火混凝土等，還可用作保溫松散填充料;高強(qiáng)陶粒要求強(qiáng)度標(biāo)號大于25 MPa，筒壓強(qiáng)度為2.0～6.2 MPa，主要用于保溫墻板、高層建筑的混凝土樓板，可大幅降低建筑物的自重，節(jié)約鋼筋用量。普通陶粒和高強(qiáng)陶粒的研制始于20世紀(jì)50年代，發(fā)展至今制備工藝和應(yīng)用市場已經(jīng)十分成熟。

郝建英等[39]以太原鋼鐵集團(tuán)產(chǎn)生的鋼渣和礦粉為原料，以工業(yè)水玻璃作為成球劑，在自然養(yǎng)護(hù)的條件下制備出筒壓強(qiáng)度為5.7 MPa、吸水率為16%、堆積密度為1 116 kg/m3的免燒普通陶粒。李燦華等[40]、范瑞華等[41]、張明遠(yuǎn)等[42]以不同類型的含鐵塵泥為原料，采用燒結(jié)法制備出符合國家標(biāo)準(zhǔn)的普通陶粒，制備出的陶粒對含鐵塵泥中的重金屬具有很好的固結(jié)效果，在當(dāng)前冶金行業(yè)提出“固廢不出廠”等方針政策下，為部分難以處理的、富含重金屬的含鐵塵泥的資源化利用提供了有效的參考。陳佳等[43]以石煤提釩尾礦為主要原料，水泥、生石灰、粉煤灰等為激發(fā)劑，采用蒸汽養(yǎng)護(hù)法在最佳材料配比的條件下獲得了吸水率為7.08%、堆積密度為721 kg/m3、粒形系數(shù)為1.2、筒壓強(qiáng)度為3.2 MPa的免燒普通陶粒。張其勇等[44]以62%的火山灰、33%的金尾礦、5%的煤粉為原料，在預(yù)熱溫度為500 ℃、預(yù)燒時(shí)間為30 min、焙燒溫度為1 075 ℃、焙燒時(shí)間15 min的條件下燒制出筒壓強(qiáng)度為21.3 MPa、堆積密度為843 kg/m3、吸水率為9.5%的普通陶粒。胡晨光等[45]以70%的鐵尾礦、6%的堿渣、24%的粉煤灰為原料，在燒結(jié)溫度為1 140 ℃、燒結(jié)時(shí)間為90 min的條件下制備出堆積密度為870.3 kg/m3、筒壓強(qiáng)度為10.67 MPa、吸水率為1.25%、膨脹率為1.24%的高強(qiáng)環(huán)保陶粒。趙威等[46]以80%的商洛釩尾礦、10%的鉀長石、10%的黏土為原料，添加占原料總質(zhì)量2%的發(fā)泡劑SiC，在焙燒溫度為1 125 ℃、焙燒時(shí)間為30 min的條件下燒制出以石英、透輝石為基體，堆密度為631 kg/m3、筒壓強(qiáng)度為9.1 MPa、吸水率為3.1%的輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒。LI等[47]以60%的鐵尾礦、30%的膨潤土和10%的鋁土礦為原料，在1 120 ℃下制備出筒壓強(qiáng)度為10.83 MPa、堆積密度為917.84 kg/m3、吸水率為9.9%、孔隙率為14.33%的高強(qiáng)陶粒。

利用選冶固廢所制備的普通陶粒與高強(qiáng)陶粒，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛且原料成分要求寬松，被眾多陶粒廠家所青睞。如山東恒遠(yuǎn)利廢技術(shù)股份有限公司利用選冶固廢以瀑落式回轉(zhuǎn)窯高溫?zé)Y(jié)出高強(qiáng)陶粒，并將其應(yīng)用于道路建設(shè)和裝配式建筑等領(lǐng)域;河南鄭賽修護(hù)技術(shù)有限公司利用免燒法制備出高強(qiáng)免燒陶粒并將其應(yīng)用在新型石子景觀中。

傳統(tǒng)燒結(jié)法制備普通陶粒和高強(qiáng)陶粒成本較高而成品售價(jià)較低，因此降低陶粒的制備成本成為普通陶粒和高強(qiáng)陶粒發(fā)展亟需解決的問題。北京科技大學(xué)李宇老師團(tuán)隊(duì)通過使用帶式焙燒機(jī)系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鏈篦機(jī)—回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)制備普通陶粒和高強(qiáng)陶粒，得到以下結(jié)論:對比鏈篦機(jī)—回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)，帶式焙燒機(jī)將陶粒的產(chǎn)能從15萬 t/a提升至200萬 t/a，能耗從90 方氣/t降低至20 方氣/t，將成本降低50%～80%(50～150 元/t)，單線產(chǎn)能可提高至百萬噸級，器械占地面積減少30%以上，帶式焙燒機(jī)燒制陶粒還可實(shí)現(xiàn)在任意位置抽風(fēng)，對高溫?zé)煔庥酂徇M(jìn)行循環(huán)利用還能起到碳減排的作用，該成果在降低成本提高產(chǎn)能方面具有很好的借鑒意義。

2.4 石油壓裂陶粒支撐劑

石油壓裂陶粒支撐劑是一種具有很強(qiáng)的抗破碎能力、有多種粒徑規(guī)格、酸溶解度的允許值小于7%的主要用于油田井下支撐的陶粒產(chǎn)品。該類型陶粒的研制始于20世紀(jì)70年代，隨著石油開采難度的提升，陶粒支撐劑由最開始的高密度陶粒支撐劑發(fā)展為中密度陶粒支撐劑再發(fā)展為現(xiàn)今大多數(shù)石油開采中使用的低密高強(qiáng)陶粒支撐劑。隨著優(yōu)質(zhì)原料的減少和鋁礬土、鋁土尾礦的大量堆積，學(xué)者們將研究目光放在了Al2O3相對較高的鋁礬土尾礦、鋁土尾礦和粉煤灰上。馬俊偉等[48]用鋁土尾礦為原料燒制出粒徑為425～850 μm、體積密度為1.52 g/cm3、視密度為2.83 g/cm3、閉合壓力為52 MPa、破碎率為3.62%的低密度陶粒支撐劑。任宇涵[49]以85%的鋁礬土尾礦、14%的二級鋁礬土、1%的黏土為原料，制備出視密度為2.78 g/cm3、閉合壓力為52 MPa、破碎率為4.65%的K2O-Fe2O3-FeO-Al2O3-SiO2系陶粒支撐劑。馬駿偉等[50]以鋁土礦廢石為主要原料、羧甲基纖維素為添加劑，在預(yù)熱溫度750 ℃、預(yù)熱時(shí)間2 h、燒結(jié)溫度1 320 ℃、燒結(jié)時(shí)間150 min的條件下，燒制出以莫來石、剛玉、方英石為基體，體積密度為1.42 g/cm3、視密度為2.55 g/cm3、閉合壓力為52 MPa、破碎率為5.35%的低密度陶粒支撐劑。諸子瑜[51]以鋁礬土和紅柱石尾礦為主要原料，在1 260 ℃下燒制出體積密度為1.47 g/cm3、視密度為2.78 g/cm3、閉合壓力為52 MPa、破碎率為8.58%的陶粒支撐劑，并通過覆膜強(qiáng)化技術(shù)成功提高了支撐劑的強(qiáng)度，將支撐劑的破碎率降低至2.16%。王晉槐等[52]以焦寶石及尾礦為主要原料，通過采用研磨和球磨工藝降低原料粒度，提高支撐劑生坯的強(qiáng)度，最終在1 410 ℃下燒制出體積密度小于1.55 g/cm3、視密度小于2.85 g/cm3、閉合壓力為69 MPa、破碎率低于9%的陶粒支撐劑。

利用選冶固廢制備陶粒支撐劑具有成本低，附加值高等優(yōu)點(diǎn)，但現(xiàn)階段以選冶固廢制備陶粒支撐劑技術(shù)仍存在著許多缺點(diǎn)，多數(shù)選冶固廢中鋁含量較低，導(dǎo)致支撐劑成品閉合強(qiáng)度不足;原料細(xì)磨、添加晶格畸化劑和覆膜等強(qiáng)化工藝雖然可以有效提高陶粒支撐劑強(qiáng)度并降低破碎率，但其復(fù)雜的工藝和高昂的成本制約著這幾種強(qiáng)化工藝的應(yīng)用[53]。因此如何提高陶粒支撐劑強(qiáng)度，降低強(qiáng)化工藝成本是當(dāng)下需要解決的問題。

3 總結(jié)與展望

當(dāng)前，我國選冶固廢存量大、資源化利用途徑少、處理量低。陶粒產(chǎn)品種類豐富、制備工藝較為成熟、市場需求量大，是選冶固廢大宗利用的有效途徑之一。隨著“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用指導(dǎo)意見的頒布，明確了在生態(tài)文明建設(shè)之后走綠色發(fā)展道路，確立了固廢產(chǎn)業(yè)在生態(tài)文明建設(shè)中的地位和作用，開山采石限制力度將更加大。陶粒大量代替砂石應(yīng)用于建筑行業(yè)將成為其大宗利用的主要渠道。結(jié)合目前選冶固廢制備陶粒的研究現(xiàn)狀，提出以下幾點(diǎn)發(fā)展建議:

(1)注重技術(shù)開發(fā)。我國選冶固廢的種類和分布不均，資源化利用過程中面臨的共性問題是原料成分的波動(dòng)，不同地區(qū)的選冶固廢由于礦產(chǎn)資源的差異導(dǎo)致化學(xué)成分的不同，在技術(shù)開發(fā)、成果轉(zhuǎn)化方面要因地制宜，選擇合適的目標(biāo)產(chǎn)品。同時(shí)，由于原料成分的不穩(wěn)定，建議開發(fā)動(dòng)態(tài)配料優(yōu)化技術(shù)，通過成分分析、熱力學(xué)計(jì)算、大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)，建立原料優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，實(shí)現(xiàn)不同原料條件下的固廢精準(zhǔn)利用，制備滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的陶粒產(chǎn)品。

(2)多源固廢協(xié)同處理。針對礦業(yè)、鋼鐵、化工、煤電、有色金屬冶煉、陶瓷等諸多行業(yè)，科學(xué)分類，研究跨產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈接及高值化協(xié)同利用技術(shù)，構(gòu)建與生產(chǎn)流程高度協(xié)同的過程控制、生態(tài)鏈接技術(shù)體系，在多源協(xié)同中提升選冶固廢處理能力。

(3)強(qiáng)化產(chǎn)學(xué)研用緊密結(jié)合。在選冶固廢處理的共性關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)基礎(chǔ)上，開展典型應(yīng)用示范，充分發(fā)揮地方、企業(yè)和市場的作用，通過關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)建立示范工程，形成選冶固廢問題系統(tǒng)性綜合解決方案及商業(yè)化運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)區(qū)域推廣應(yīng)用。健全相關(guān)政策保障，使固廢處理能力的提升轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)力的提升，開拓傳統(tǒng)工業(yè)升級轉(zhuǎn)型新途徑，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。