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[原创]工业废渣建筑材料资源化大有可为

发布时间:2014年05月13日 15:12
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【能源世界导读】:济南大学墙体材料研究所所长李国忠教授日前表示,工业废渣用于建筑材料优势明显,市场广阔,技术推广潜力很大,对节约资源、改善环境、提高综合效益等具有重要意义。他认为,工业废渣在建材资源化利用方面大有可为。


我国工业废渣产生量与日俱增,长期堆存易产生污染隐患,如何有效处置已成为固废污染防治的重要内容。济南大学墙体材料研究所所长李国忠教授日前表示,工业废渣用于建筑材料优势明显,市场广阔,技术推广潜力很大,对节约资源、改善环境、提高综合效益等具有重要意义。他认为,工业废渣在建材资源化利用方面大有可为。


工业废渣量大,危害也大


据李国忠介绍,通常情况下,电厂每吸收一吨二氧化硫约生成脱硫石膏2.7吨,磷化工企业生产1吨磷酸会产生4.5~5.5吨磷石膏,氟化工企业制取1吨氢氟酸生成3.6吨氟石膏。据有关部门估计,到“十二五”末,我国脱硫石膏的年排放量将达4000万吨,磷石膏的年排放量为7000万吨,两者的年排放量约占全部工业副产石膏总量的85%。


目前,工业副产品石膏多以堆场堆弃的方式进行简单处理,既浪费了土地资源,又容易污染环境。以氟石膏为例,由于其水化活性低等原因,几乎没有得到利用,常被当垃圾随意堆放。一旦受到雨水的冲刷和浸泡,极易造成氟石膏流失,其中残留的硫酸和可溶性有害物质溶于水中会严重污染地表水及地下水。


赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的固体废渣,平均每生产1吨氧化铝,附带产生1.0~2.0吨赤泥。现阶段,我国氧化铝的产量每年都在增长,而铝土矿的品位却逐渐降低,使得赤泥的年排放量迅速增加。


目前处置赤泥的方式主要是堆存覆土,国内一般采用筑坝湿法堆存或者将赤泥干燥脱水后干法堆存。与工业副产品石膏一样,赤泥占用大面积土地的同时,晒干后也容易随风起尘污染环境。


更为严重的是,赤泥是一种强碱性固体废渣,将其稀释10倍后,pH值仍高达12,渗入土地易造成土壤碱化及沼泽化,污染地表、地下水源。


建材资源化有哪些技术突破?李国忠说,相比用于其他方面,工业废渣建材资源化有着显著的优势。建筑材料是最大宗的材料之一,有能力消耗大量工业废渣。从化学成分来看,多数工业废渣适合做建筑材料的原料。此外,利用工业废渣生产建筑材料,成本低,附加值高。所以,综合经济、社会、环境效益等多方面考虑,工业废渣用于建筑材料方面的资源化程度更高。


早在2000年,济南大学墙体材料研究所就开始对“脱硫(磷)石膏建材资源化利用”展开系统、深入的研究,进行了大量试验,不断优化技术方案。


目前,已设计了脱硫(磷)石膏预烘干+煅烧的一步煅烧工艺,开发了以气流预干燥和分室煅烧为关键技术的煅烧生产线,解决了脱硫(磷)石膏含水率高、难以处理、煅烧能耗高、利用率低等技术难题。同时,研发了适应脱硫(磷)建筑石膏材料的外加剂,如复合缓凝剂、保水剂、减水剂、复合防水剂等,改善了脱硫(磷)建筑石膏的各项性能,拓宽了其利用途径。在此基础之上,还确定了用脱硫(磷)石膏制作夹芯轻质墙板、空心条板等墙体材料的原料配比。


为将科研成果转化为实际生产力,通过校企合作,济南大学墙体材料研究所完成了脱硫(磷)石膏夹芯轻质墙板、空心条板等的工业化生产线的设计建设。正式投产后,设备运行正常,产品质量稳定。经有关部门检测,其各项性能满足国家有关标准要求,年可消化工业废渣脱硫(磷)石膏60万吨,生产各类新型建材产品50万m3,累计实现年新增产值3.3亿元,利税9000余万元。


围绕氟石膏建材资源化利用,济南大学墙体材料研究所完成了“氟石膏抹面材料生产技术”和“氟石膏轻质墙板生产技术”两个科技项目。其中,“氟石膏轻质墙板生产技术”项目设计了一条机械化连续生产线,经批量试产,生产能力可达30万m3/年,实际投入生产可实现年新增产品销售额1800万元,新增利税900万元,净利润790余万元。


此外,济南大学墙体材料研究所积极拓宽氟石膏建材资源化利用途径,还研制出氟石膏自流平地面材料,其基本性能满足JC/T 1023-2007《石膏基自流平砂浆》标准要求,可广泛应用于大型超市、地下停车场等场所。


赤泥废渣的处理和综合利用是个世界性难题,一般都采取海底或陆地堆放,围绕赤泥建材资源化利用目前做了哪些探索?进展情况如何?李国忠介绍,济南大学墙体材料研究所实施了“赤泥发泡轻质保温材料的研究与开发”项目,以赤泥为主要原料,以聚苯颗粒和膨胀珍珠岩为成孔剂,通过半干法模压成型,采用烧结工艺制备了一种赤泥轻质保温砖。解决了赤泥轻质保温材料成孔困难的技术性难题。经过试验,赤泥轻质保温材料燃烧性能达到A1级,具有质轻、保温、隔热等特点,应用前景广阔。


在实验室研究结果的基础上,与相关企业展开合作,对赤泥轻质保温砖进行中试生产,确定了“物理成孔—高温烧结”制备赤泥轻质保温砖的工艺方法,研发出了中试生产线,生产能力可达1450m3/年。中试生产线的赤泥利用率达到90%以上,制得的赤泥轻质保温砖干密度为388kg/m3,抗压强度为2.3MPa,导热系数为0.11W/(m·K),其各项性能均已经达到国家相关标准,工艺性能满足实际生产要求。