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陳旭峰:將滿足標(biāo)準(zhǔn)的固廢制備成混凝土砂石骨料,是固廢利用規(guī)模最大的途徑

2022-06-02 來源: 中國振動(dòng)機(jī)械網(wǎng)
目前,我國大宗固廢累計(jì)堆存量約600億噸,且每年新增堆存量近30億噸,不僅占用大量土地資源,還存在較大的生態(tài)環(huán)境安全隱患。   北京建筑材料科學(xué)研究總院副院長陳旭峰   在工業(yè)..

目前,我國大宗固廢累計(jì)堆存量約600億噸,且每年新增堆存量近30億噸,不僅占用大量土地資源,還存在較大的生態(tài)環(huán)境安全隱患。
 


北京建筑材料科學(xué)研究總院副院長陳旭峰
 

在工業(yè)固廢眾多利用方式中,當(dāng)前很多方法所能利用的固廢量有限,而且有的會(huì)產(chǎn)生二次固廢甚至危廢。從目前情況來看,能夠大量利用工業(yè)固廢的非混凝土行業(yè)莫屬,可以說混凝土在固廢綜合利用領(lǐng)域空間巨大,是固廢利用的中流砥柱。近日,圍繞混凝土如何更好地發(fā)揮固廢利用潛力,北京建筑材料科學(xué)研究總院副院長陳旭峰接受了記者采訪。

記者:當(dāng)前,大宗固廢在高性能混凝土的應(yīng)用情況如何?取得了哪些進(jìn)展?

陳旭峰:目前,年產(chǎn)生量在1億噸以上的大宗固體廢棄物,主要包括煤矸石、粉煤灰、尾礦、工業(yè)副產(chǎn)石膏、冶煉渣、建筑垃圾等,根據(jù)這些固廢不同物理化學(xué)特性,經(jīng)過不同工藝的加工制備,有些可以產(chǎn)出符合混凝土原材料標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)質(zhì)量要求的初級(jí)產(chǎn)品,有些適用于高強(qiáng)、高性能混凝土的生產(chǎn)。如鐵尾礦制備滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的混凝土砂石骨料,因其母巖以花崗巖、綠輝巖和片麻巖類為主,母巖強(qiáng)度較高(80~150MPa),其制備的砂石骨料堅(jiān)固性好、抗壓碎能力強(qiáng),適用于高強(qiáng)、高性能混凝土的生產(chǎn)。

粉煤灰是現(xiàn)代高流態(tài)、高性能混凝土的必備原材料。近年來,從粉煤灰中精選微珠的技術(shù)日益成熟,微珠在超高程、超長程泵送高強(qiáng)高性能混凝土中也得到了很好的應(yīng)用;熱悶鋼渣制備的微粉也逐步開始在高性能混凝土中應(yīng)用,以彌補(bǔ)混凝土用礦粉資源的不足。隨著東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)燃煤電廠煤改氣的推進(jìn),粉煤灰供應(yīng)也面臨枯竭,尾礦微粉和建筑垃圾微粉作為低活性礦物摻合料,可部分替代粉煤灰生產(chǎn)混凝土,應(yīng)用前景廣闊。

目前,含碳的原始狀態(tài)煤矸石和雜質(zhì)多的建筑垃圾,因其理化性能的穩(wěn)定性差、品質(zhì)波動(dòng)大,在混凝土中大規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用受到制約,對(duì)此類固廢的預(yù)處理工藝和經(jīng)濟(jì)性的提升是重大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

記者:北京建筑材料科學(xué)研究總院成立于1959年,隸屬于北京金隅集團(tuán),作為集團(tuán)“1+N+X”科技創(chuàng)新綜合體中的“1”,近年來在混凝土固廢資源化利用方面開展了許多科技創(chuàng)新工作。為了實(shí)現(xiàn)混凝土的可持續(xù)發(fā)展,以及工業(yè)固廢的合理消納,近年來,北京建筑材料科學(xué)研究總院配合金隅集團(tuán)做了哪些工作?產(chǎn)生了哪些社會(huì)效益?

陳旭峰:近年來,北京建筑材料科學(xué)研究總院依靠固廢資源化利用與節(jié)能建材國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新平臺(tái),針對(duì)固廢資源化利用設(shè)立了許多科技項(xiàng)目并開展了大量試驗(yàn)研究工作。總結(jié)起來,主要有以下幾個(gè)方面:

一是尾礦建材資源化利用關(guān)鍵技術(shù)。如尾礦/廢石制備干混砂漿在北京金隅砂漿有限公司產(chǎn)業(yè)化,年利用達(dá)70萬噸;尾礦/廢石砂石骨料制備混凝土技術(shù)在京津冀混凝土行業(yè)得到大規(guī)模推廣,初步估算年消耗約1.5億噸。滿足砂石標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量要求的尾礦/廢石骨料制備的混凝土和干混砂漿大量應(yīng)用于中國尊、周大福金融中心、北京冬奧場館、北京大興國際機(jī)場等重點(diǎn)工程。

二是脫硫石膏建材資源化利用關(guān)鍵技術(shù)。開發(fā)了脫硫石膏制備α-高強(qiáng)石膏的技術(shù)工藝和專用裝備,建成7000噸中試生產(chǎn)線一條,已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行4年;累計(jì)實(shí)現(xiàn)銷售約6000噸,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益約625萬元,產(chǎn)品性能得到用戶肯定。部分建材產(chǎn)品先后應(yīng)用于20余個(gè)工程項(xiàng)目,其中石膏基自流平砂漿在北京冬奧工程、雄安新區(qū)建設(shè)工程中進(jìn)行推廣應(yīng)用,并得到用戶好評(píng)。

三是鋼渣建材資源化利用關(guān)鍵技術(shù)。開發(fā)了鋼渣用作水泥原料、水泥混合材和混凝土礦物摻合料的技術(shù)。這項(xiàng)研究成果為金隅-首鋼、金隅-河鋼上下游產(chǎn)業(yè)鏈開展戰(zhàn)略合作,特別是冶金固廢在建材領(lǐng)域資源化利用的項(xiàng)目提供了技術(shù)支撐,已在冀東資源綜合利用公司100萬噸/年生產(chǎn)線開展產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。目前已生產(chǎn)鋼渣粉復(fù)合礦物摻和料超過13.3萬噸,綜合成本可降低16.65元/噸,使用性能滿足《用于水泥、混凝土和砂漿中的粒化高爐礦渣粉》(GB/T 18046—2017)、《鋼鐵渣粉》(GB/T 28293—2012)指標(biāo)要求。
 


混凝土攪拌站一角 北京金隅集團(tuán)股份有限公司/供圖
 

記者:混凝土可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵是大宗工業(yè)固體廢物利用,且混凝土固廢利用涉及的范圍很廣,當(dāng)前制約混凝土固廢利用的因素主要有哪些?

陳旭峰:從固廢本身的角度看,我國大宗工業(yè)固廢產(chǎn)生量大,貯存、處置占地多,已對(duì)生態(tài)環(huán)境和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展造成了嚴(yán)重影響,固廢成分復(fù)雜、波動(dòng)大,區(qū)域分布不均衡,利用難度大、利用成本高,利用任務(wù)十分艱巨。

從技術(shù)的角度看,實(shí)驗(yàn)室階段的技術(shù)多,但真正可產(chǎn)業(yè)化的成熟技術(shù)少,大宗固廢主要消納途徑為建材制造業(yè)的原料,低端產(chǎn)業(yè)面臨產(chǎn)能過剩,高端技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目少。科技成果轉(zhuǎn)化體系不完善,工業(yè)固廢綜合利用領(lǐng)域存在信息不對(duì)等、原生產(chǎn)業(yè)從事綜合利用跨界較大、與建材產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)合度不足、科技成果轉(zhuǎn)化體系不完備等問題,導(dǎo)致大量優(yōu)質(zhì)的技術(shù)項(xiàng)目很難走出實(shí)驗(yàn)室、中試、實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)業(yè)化,技術(shù)成本優(yōu)勢不明顯,技術(shù)開發(fā)到產(chǎn)業(yè)化周期長。

從產(chǎn)業(yè)的角度看,產(chǎn)業(yè)投資環(huán)境差,產(chǎn)業(yè)支撐能力不足,產(chǎn)業(yè)造血能力差。

從市場角度看,行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)管機(jī)制不完善,產(chǎn)品市場空間小、固廢利用建材產(chǎn)品市場占有率低、地域限制特征明顯。

記者:盡管存在眾多制約發(fā)展的因素,但是行業(yè)企業(yè)依然取得了顯著的成績。請(qǐng)您介紹一下金隅集團(tuán)在固廢處置方面取得了哪些成果。

陳旭峰:金隅集團(tuán)主營業(yè)務(wù)包含礦山、水泥、混凝土、砂漿、房地產(chǎn)、物業(yè)等多個(gè)板塊。

近年來,在固廢利用方面金隅集團(tuán)做了大量的工作,不僅充分發(fā)揮集團(tuán)的“固廢資源化利用與節(jié)能建材國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”科技創(chuàng)新平臺(tái)的作用,陸續(xù)開發(fā)了水泥窯協(xié)同處置垃圾焚燒飛灰成套技術(shù)和裝備、電石渣生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料工藝技術(shù)、鐵礦采選聯(lián)產(chǎn)混凝土砂石骨料技術(shù)、在線除鐵的鋼渣微粉生產(chǎn)工藝技術(shù)與裝備、脫硫石膏制備α-高強(qiáng)石膏工藝技術(shù)與裝備,還擁有冶金渣和尾礦作為配料生產(chǎn)水泥熟料技術(shù)等科技成果,并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化應(yīng)用,初步統(tǒng)計(jì)年利用大宗固廢達(dá)到2500萬噸左右。

除此之外,金隅集團(tuán)還以國家政策為企業(yè)使命,以固廢資源化利用與節(jié)能建材國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為技術(shù)依托,研發(fā)了利用鐵尾礦細(xì)砂制備的外墻外保溫用粘結(jié)砂漿、抹面砂漿、修補(bǔ)砂漿、自流平砂漿等特種功能砂漿技術(shù);針對(duì)尾礦砂特征和特種砂漿技術(shù)需求,開發(fā)出鐵尾礦細(xì)砂烘干、篩分等關(guān)鍵處理設(shè)備和工藝;針對(duì)北京市建筑砂石供應(yīng)存在的生產(chǎn)、運(yùn)輸、應(yīng)用及再生環(huán)節(jié)“綠色化”程度不高的現(xiàn)狀,提出建設(shè)綠色砂石供應(yīng)鏈的政策建議等,通過項(xiàng)目實(shí)施,充分挖掘尾礦屬性,變廢為寶。

這些項(xiàng)目的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化將構(gòu)建典型水環(huán)境高風(fēng)險(xiǎn)型工業(yè)固廢系統(tǒng)性解決方案,對(duì)推動(dòng)國家可持續(xù)發(fā)展示范區(qū)綠色礦山產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展,建設(shè)京津冀水源涵養(yǎng)功能區(qū)、環(huán)京津宜居宜業(yè)典范區(qū)發(fā)揮重要的推動(dòng)作用,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)環(huán)境效益。

記者:在固廢利用方面,混凝土扮演著怎樣的角色?下一步,要如何進(jìn)一步釋放混凝土的“吃廢”潛力?

陳旭峰:我國各類大宗工業(yè)固廢年產(chǎn)出量總計(jì)約30多億噸,年綜合利用率約50%,其中建材行業(yè)每年消耗的大宗工業(yè)固廢占工業(yè)固廢利用總量約70%。另外,往年固廢累計(jì)堆存量達(dá)600億噸,土地占用大,環(huán)境和安全風(fēng)險(xiǎn)高。雖然提出“雙碳”目標(biāo)后,工業(yè)固廢產(chǎn)量可能會(huì)有所降低,但目前的庫存也需要幾十年才能消納利用。如固廢理化特征能滿足生產(chǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)的砂石骨料要求,將其制備成混凝土砂石骨料,是固廢利用規(guī)模最大的途徑。目前,混凝土“吃廢”的潛力釋放主要有以下路徑:一是鐵尾礦砂石骨料混凝土制備和工程應(yīng)用技術(shù)在京津冀已經(jīng)成熟并得到大規(guī)模使用,國內(nèi)其他有尾礦資源的區(qū)域可以借鑒和推廣;二是對(duì)有色金屬、貴金屬采選也排出的尾礦開展資源化利用的試驗(yàn)研究,開發(fā)新的預(yù)處理工藝技術(shù),滿足混凝土對(duì)原料的技術(shù)質(zhì)量要求,三是建立用于混凝土的尾礦、鋼渣礦物摻合料的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和使用技術(shù)規(guī)程,打通此類固廢利用混凝土的工程應(yīng)用途徑。

相信在全行業(yè)的共同努力下,混凝土的“吃廢”潛力將會(huì)被進(jìn)一步釋放。


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尾礦 固廢利用 陳旭峰

責(zé)任編輯:曉麗
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