工业固体废弃物在建筑材料领域的应用及前景 2006

广东建材２００６年第９期名称ＳｉＯ２

Ａｌ２Ｏ３ＣａＯ

ＭｇＯＦｅ２Ｏ３Ｋ２ＯＮａ２ＯＦｅＯＬｏｓｓ煤矸石４０～６５１５～３５１～７１～４２～９１～２．５＜１－２～７粉煤灰４０～６０２０～３５０．８～７０．５～２．５２～１２０．５～２０．２～１－２～１５钢渣１０～３０２～６３５～５０３～１２２～１０－８～２４－矿渣３０～４０６～１６３８～４３４～８１～５－－－－赤泥

２０～２２

６～１９

４４～４８

１．５

８～１０

－

２～３

－

－

煤矸石、粉煤灰、矿渣、钢渣、赤泥化学成分（％）

１前言

随着社会的不断发展，固体废弃物量也日益增多，已造成严重污染环境，造成经济、社会和环境负担，如何处理和综合利用固体废弃物已是大势所趋。

所谓的固体废物通常是指生产、生活活动中丢弃的固体和泥状物质，从废水、

废气中分离出来的固体颗粒物，它主要来源于人类的生产和消费活动。人们在资源开发和产品制造过程中，必然有废物产生，任何产品经过使用和消费后都会变成废物。固体废物有多种分类方法，按其来源可分为矿业固体废物、工业固体废物、城市垃圾、农业废物和放射性固体废物。比较而言，在建筑材料领域对于固体废弃物的利用是相当广泛的，并且在今后的一段时间内，建筑材料领域对于固体废弃物利用的深度和广度都将会有大幅度的提高，目前对于固体废弃物的应用主要以工业固体废弃物即工业废渣为主［１］。

本文主要介绍工业固体废弃物在建筑材料领域的应用及其发展前景。

２工业固体废弃物的来源及特点

２．１工业固体废弃物的来源

工业固体废弃物是在工业生产和工业加工过程中以及燃料燃烧，矿物开采，交通运输，环境治理过程中所丢弃的固体、半固体物质的总称［２］。

工业固体废弃物主要来源于各种工业部门生产所得到的固体废物，主要包括煤炭工业生产的煤矸石；燃料电厂和城市集中供热系统煤粉燃烧锅炉产生的粉煤灰、炉渣；黑色冶金工业产生的高炉渣、钢渣；有色金属冶金渣和赤泥等；化学工业及其他工业生产过程中产生的化学石膏、硫铁矿渣、电石渣、碱渣、烧碱盐泥等；燃烧锅炉产生的炉渣；开采金属矿石产生的废石和尾矿等。

２．２工业固体废弃物的特点

⑴工业固体废弃物的种类很多，产量很大，分布面

很广，常年均衡排放，可作为稳定的可利用资源加以利用［２］。工业固体废弃物是一种可开发利用的资源，建筑材料特别是墙体材料和水泥工业对原料的消耗量大，生产企业多，分布面很广，特别是在人口密集、

工业发达地区，企业密度更高。建材生产地和与工业固体废弃物产生地点大体一致，这为工业废弃物资源化利用提供了方便［３］。

⑵大多数工业固体废弃物的物相组成较为稳定，化

学成分与建材原料相近，具有潜在的活性，适合作建筑材料的原料。从化学成分来看，许多工业废弃物与建筑材料见下表，除有毒工业废弃物外，大多数都可以用作墙体材料的原料；煤矸石、粉煤灰、炉渣等化学成分和黏土较接近，常开发用于筑路、生产烧结砖、生产混凝土制品、砌筑砂浆材料、微晶玻璃原料和陶粒等轻骨料；化学

工业固体废弃物

在建筑材料领域的应用及前景

任启芳（安徽建筑工业学院材料科学与工程系２３００２２）张东华

（大连市产品质量监督检验所建材中心１１６０２１）

摘

要：本文主要介绍了固体废弃物的定义和分类，阐述了工业废弃物的来源、

特点及其在建筑材料中的应用与前景，固体废弃物转化为建材产品，能够节约自然资源，缓解资源枯竭的问题，变废为

宝，化害为利，产生巨大的经济效益，是废弃物综合利用，走可持续发展道路的重要途径。

关键词：工业废弃物；建筑材料；综合利用

研究与探讨

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广东建材２００６年第９期

石膏与天然石膏的化学成分相似，可替代生产石膏用品或用为水泥调凝；硫铁矿烧渣可用作水泥配料的铁质原料；粉煤灰、煤矸石可用作水泥硅质原料，或作为水泥和混凝土的混合材料；电石渣化学成分与石灰相近，可代替石灰生产蒸养制品；多数尾矿含硅较高，可代替砂子或生产蒸养砖；高炉水渣、钢渣、赤泥等化学成分为水泥所需，另外还可以与粉煤灰、煤矸石等合用生产微晶玻璃；窑灰可作为水泥生料配料使用或直接作为水泥混合材。

⑶有些工业废渣含有一定的热值，作为低热值燃料用于生产建筑材料有显著节能效果，粉煤灰、炉渣、煤矸石等就是这种废弃物。它们常用来生产砖的内燃料，生产水泥和烧结制品的原料，其中含有的部分热值可达到节约能源的效果。一般来说，７～１０ｔ废渣可节约１ｔ标准煤，用煤矸石制作全煤矸石砖可以达到基本不用煤［２］。

⑷利用固体废弃物作建筑材料原材料能够降低成本增加利润，节约有限的自然资源，变废为宝，加强对三废的综合应用，以产生良好的社会和经济效益。

可以说，从综合经济、社会、环境效益来看，工业固体废弃物用于建筑材料方面的应用程度最高。

３工业固体废弃物在建筑材料中的应用现状

工业固体废弃物的治理、综合利用日益受到世界各国的重视。许多国家都把工业废弃物作为一种新资源，通过综合利用减少对自然资源的开发和解决工业固体废弃物的污染治理工作。在美国，粉煤灰和矿渣被列在石灰和石膏之前。在国外工业固体废弃物的建材资源化是解决废物利用的主要手段之一。下面介绍几种比较常见工业固体废弃物在建筑材料领域的应用。３．１粉煤灰

粉煤灰是燃煤电厂排放的工业废渣。作为一个以煤为主要能源的国家，我国对粉煤灰的开发利用潜力和意义都很大。粉煤灰在建材工业领域具有广阔的应用空间。

国外利用粉煤灰制作建筑材料已经有相当长的历史了，在发达国家粉煤灰利用在高速公路路堤、公路、机场和一些大型工程上。

我国从２０世纪５０年代开展粉煤灰综合利用研究以来，粉煤灰的利用方面，主要有：建筑材料、回填物、垃圾场表层、土壤改良剂、路基加固材料、路基材料、生产粉煤灰水泥、泥浆墙、水凝填料等，除此外，近年粉煤灰的研究利用领域扩展很大，如在塑料、保温材料、土壤磁性复合肥、环境除污等方面都有研究并取得了进展［４］。另外，还可以制成粉煤灰矿棉、微晶玻璃、陶瓷、新型胶凝材料、石膏制品等。

随着纳米技术和纳米材料的发展，近年来增添了粉煤灰新型球体超细空心微珠新材料用作一些制品的填料，以获取很大的利润。

在当今的一些研究表明，不仅仅采用单一的工业废渣进行生产建材制品，而是复合两种或两种以上的工业固体废弃物进行综合利用，在提高利用率的同时，增加其制品的某些性能。

３．２煤矸石

煤矸石是夹在煤层中的岩石，是采煤和选煤过程中排出的废弃物［５］。我国煤矸石的排放量达１亿多吨，其中一半以上均没有被有效利用。

煤矸石的处理和应用，在国外日益受到重视，特别是在２０世纪８０年代后，其在建筑材料领域的应用已经成为一种趋势，生产产品越来越多，应用范围越来越广，其生产的主要产品有：煤矸石烧结砖、煤矸石轻骨料、水泥混合材煤矸石砌块、采用煤矸石生产水泥，此外可以生产高硅矸石微晶玻璃产品等。

最近研究表明［６］，煤矸石还可以作为一种原材料用于开发曝气生物滤池煤矸石滤料和建设曝气生物滤池，是一种具有广阔应用前景的新产业。

３．３化学石膏

化学石膏是指化学工业或其他工业生产过程中的以硫酸钙为主要成分的工业废渣。

化学石膏与天然石膏的化学成分相似，可替代天然石膏生产石膏制品和用于水泥等工业［２］。

３．４冶金渣

冶金固体废弃物种类繁多、数量大、性质千差万别对环境具有很大的危害。矿渣、钢渣铁合金渣是指在治炼生铁、炼钢等冶金工业中排放出的废渣，另外还有其他冶金行业排出的冶金渣，如赤泥是制备氧化铝工业的排渣。冶金渣是以硅酸盐、铝酸盐为主要成分的材料，具有一定的活性［７］。在建材工业中，它们可以跟水泥熟料、石膏混合磨细制得水泥；以冶金渣为原料，配入适当的激发剂可制成性能优异的混凝土；安全性好的重渣经破碎、分级、可代替碎石用作骨料和路材，广泛用于公路、

研究与探讨

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