水泥建材工业固废的资源化利用技术

引言：水泥建材工业作为固废产出的主要领域，其产生的固废涵盖粉煤灰、矿渣、钢渣、水泥窑灰、建筑垃圾等物质，每年的产量较大。采用传统的堆存或者填埋方式处理固废，不仅会占用土地资源，而且容易造成土壤以及水体的污染情况出现。对固废进行资源化利用是解决问题的根本办法，一方面可以减少固废的排放量，另一方面还可以替代天然资源，与绿色发展的理念相契合。开展对水泥建材工业固废的资源化利用技术的研究，对于降低该行业的环境负担、提升资源的利用效率具有重要意义。

1 水泥建材工业固废的主要类型与特性

1.1 主要类型

水泥建材行业的固体废弃物来源丰富，可以划分为在生产流程中产生的固体废弃物以及废弃的建材固体废弃物。在生产流程中产生的固体废弃物包含水泥制造时产生的水泥窑灰、矿山开采留下的废石以及尾矿；建材制品生产过程中产生的粉煤灰、矿渣、钢渣、陶瓷废渣等。而废弃的建材固体废弃物则为建筑垃圾[1]。

1.2 核心特性

水泥建材工业产生的固体废弃物具备共同特性，即其中富含无机非金属氧化物，为固废作为建材原料使用提供了物质基础。粉煤灰呈现出火山灰活性，其细度较小、比表面积较大，可以与水泥水化后的产物产生化学反应；矿渣以及钢渣经过水淬处理后会形成玻璃体结构，具备潜在的活性，但是需要借助激发手段才可以发挥出强度；水泥窑灰中包含一定数量的游离钙以及硅酸盐成分，具有胶凝的性质；建筑垃圾中的混凝土块、砖石经过破碎处理后，可以作为再生骨料使用，具有一定程度的强度以及耐久性。然而，部分固体废弃物也存在一定的不足之处，需要借助技术手段进行改进。

2 水泥建材工业固废的资源化利用技术

2.1 建材生产领域的利用技术

2.1.1 水泥生产中的替代技术

粉煤灰、矿渣、钢渣等物质可以作为混合材替换部分水泥熟料，减少水泥生产过程中的资源使用量以及碳排放。该技术的关键之处在于，要借助对粉磨细度加以调控以及对配比进行优化，以此保证水泥强度可以达到标准要求。例如，在矿渣水泥中，矿渣的掺入比例可以达到 30%-70% ，此时需要运用蒸汽养护或者化学激发的方式增强其早期的强度；而在钢渣水泥中，钢渣的掺入比例不会超过 30% ，并且要先进行预处理，改进其体积的稳定性。水泥窑灰可以作为水泥生料的替代性原料，对钙、硅成分予以补充，使生料制备过程中的能耗得以降低。

2.1.2 混凝土及制品生产技术

再生骨料的制备技术方面：建筑垃圾经过破碎、筛分以及去除杂质等操作后，会被制作成再生粗骨料以及细骨料，再生骨料可用来配制再生混凝土。借助强化处理的方式，可以让再生骨料的性能得到提升，制成的再生混凝土强度可以达到 C30-C50，比较适合应用在非承重结构或者垫层中。固废基新型建材的生产情况如下：粉煤灰、矿渣可以用于生产加气混凝土砌块，在生产过程中通过铝粉进行发泡，形成多孔结构，然后经过蒸压养护，便可让砌块获得轻质、高强的特性；钢渣可以用于生产微晶玻璃，经过熔融、晶化处理后，会形成高强度的装饰板材；陶瓷废渣可以掺入到瓷砖坯体中，可以降低烧成时的温度，同时减少黏土的使用量[2]。

2.2 道路工程领域的利用技术

2.2.1 路基与基层材料技术

矿渣、钢渣以及建筑垃圾再生骨料等材料，可以作为道路路基的填料，或者用作基层材料。钢渣具备较高的强度以及较好的稳定性，其压实度可以达到 95% 以上，适合应用于高等级公路的基层；矿渣在与粉煤灰混合后，再加入石灰或者水泥进行激发，便可以形成稳定土基层，此种基层拥有良好的水稳定性以及抗变形的能力。该技术的关键之处在于对颗粒级配以及压实度加以控制，在必要的情况下需要进行固化处理，以此来提高承载力。

2.2.2 路面材料技术

部分碎石可由钢渣、矿渣替代，用于铺设沥青混凝土路面或者水泥混凝土路面。在钢渣沥青混凝土中，钢渣的掺入比例可以达到 30%-50% ，凭借其具备的耐磨、抗滑等特性，可延长路面的使用期限；在矿渣水泥混凝土路面中，矿渣作为掺合料可以增强混凝土的抗裂能力与耐用程度。除此之外，粉煤灰可以用在路面基层的二灰稳定土中，其成本低廉，并且强度可以符合相关要求。

2.3 环境治理领域的利用技术

2.3.1 污染治理材料技术

粉煤灰、钢渣等物质具备一定的吸附性能，可以应用于废水以及废气的处理工作中。当粉煤灰经过活化处理后，其对于水中的重金属离子以及磷元素的吸附比率可以达到 80% 以上；钢渣中含有的铁成分与钙成分可以与酸性废水产生化学反应，不仅可以中和废水的酸度，还可以去除其中的重金属。除此之外，水泥窑灰可以运用在土壤重金属的固化方面，依靠其具有的胶凝特性，将重金属包裹起来并加以固定，降低重金属的生物有效性。

2.3.2 生态修复技术

矿渣以及建筑垃圾再生后形成的骨料，可以应用到矿山生态的修复工作中。在这一过程中，其可作为填充材料对受损的地形加以恢复。此类骨料具有多孔的结构，对于植物根系的生长有利。而粉煤灰则具备改良盐碱地的作用，其通过对土壤的 ΔpH 值进行调节并且补充硅元素，提升土壤的肥沃程度。在湿地生态修复方面，基于固体废弃物制成的材料可以充当人工湿地的基质，此种基质不仅具备净化水质的功能，还可以为植被提供支撑[3]。

3 水泥建材工业固废资源化利用的制约因素与对策

3.1 主要制约因素

3.1.1 技术瓶颈

部分固体废弃物利用技术存在一定局限性。例如，钢渣的体积稳定性问题并未彻底得到解决，对钢渣在高品质建筑材料领域的应用形成限制；再生骨料混凝土的耐久性相较于天然骨料混凝土而言更为逊色，需要借助复杂的工艺加以改良；低质量固体废弃物的净化与利用技术所需成本偏高，在经济性方面欠缺。

3.1.2 标准与监管不完善

目前，固废资源化产品所对应的标准体系尚处于不完善的状态。例如说，再生骨料在性能指标方面，以及固废基建材在环保要求方面，缺少统一且明确的规范。造成市场上相关产品的质量呈现出良莠不齐的情况。与此同时，监管环节存在明显的漏洞，部分企业为了尽可能降低生产成本，对处理工艺进行不合理的简化，影响资源化产品在市场上的公信力，对其市场推广形成制约。

3.2 发展对策

3.2.1 强化技术研发与创新

强化产学研合作力度，针对具有关键性的技术瓶颈问题展开攻关行动；积极推进固废协同利用相关技术的发展，借助多种固废进行复合式搭配，以此来弥补仅使用单一固废存在的不足；着力探索具备高附加值的利用途径，例如将固废应用在功能性材料的生产过程中。

3.2.2 完善标准体系与监管机制

构建出套可以全面覆盖固体废弃物分类、处理过程以及产品质量的全链条式标准体系，明晰再生骨料、固体废弃物基建筑材料等相关产品的性能参数以及检测手段。强化市场的监督管理，推行“绿色标识”机制，针对符合标准的产品予以认证，大力惩处质量不佳的产品，以此规范市场的运行秩序。

结语：

水泥建材工业产生固废的资源化运用，是达成该行业绿色转变的关键所在，其技术途径包含建材的制造、道路工程以及环境的治理等诸多领域，可以带来明显的资源节约成效与环境效益。借助增强技术创新能力、完善标准的监管工作、优化政策与市场的环境等方式，可以打破现有的阻碍，提高固废资源化利用的比例。

参考文献：

[1] 汪宣乾,侯记伟,章鹏,吴自豪.建材行业“六零工厂”项目水泥熟料生产零化石燃料消耗阶段性探索与实践[J].水泥,2024,(02):1-4.

[2] 尹佳芝, 陶从喜. 钨尾矿在水泥建材行业的研究应用进展[J]. 中国水泥,2023,(08):55-58.

[3]刘茜.水泥建材行业上市公司股票投资价值分析——以天山股份公司为例[J].农村经济与科技,2021,32(24):92-94.