1、可用于制备发泡陶瓷的固废综合利用现状及研究进展摘 要：工业固废作为发泡陶瓷产业的主要原料来源，是发泡陶瓷产业可持续发展的一个十分重要的因素。本文重点综述我国可用于制备发泡陶瓷的固体废弃物总体现状、固废组成特征、综合利用途径、产业政策以及存在的问题等，通过分析工业固废制备发泡陶瓷的优缺点、实验室及产业化研究进展，提出固废综合利用制备发泡陶瓷原料研发的方向及建议。关键词：工业固废;发泡陶瓷;综合利用1 前 言发泡陶瓷是利用矿山尾矿、工业固废中的长石、石英、粘土等非金属矿物为主要原料，添加特殊的发泡剂，经高温焙烧而成的高气孔率硅酸盐陶瓷材料。发泡陶瓷具有轻质高强、防火阻燃、保温隔热、防水防潮、隔音降
2、噪等优良性能，兼具施工快速整洁、可循环利用的特点，是建筑物保温、墙体、内外墙装饰领域的一种新型绿色环保建筑材料，也是我国建筑陶瓷产业近年来产业结构调整和转型升级的一项标志性产品。同时，基于发泡陶瓷生态环保的特性，墙基层和抹面层相容性好，安全稳固性好，可与建筑物同寿命等不可忽视的优越性能已逐步得到市场的认识和认可。可利用工业固废作为发泡陶瓷产业的主要原料来源，是发泡陶瓷产业可持续发展的一个十分重要的因素。根据成分特征及國内研究资料，可用于生产发泡陶瓷的固体废弃物包括矿业尾矿、煤矸石、粉煤灰、冶炼渣等工业固废，以及陶瓷行业抛光渣、石材行业花岗岩固废、建筑垃圾、江河湖泥、焚烧飞灰等。因此，本文重点综
3、述目前可用于制备发泡陶瓷的固体废弃的总体现状、固废成分特征、综合利用途径、产业政策、存在的问题等，通过分析工业固废制备发泡陶瓷的优缺点、实验室及产业化研究进展，提出固废综合利用制备发泡陶瓷原料研发的方向及建议。2 产生规模及总体情况固体废物污染环境防治法规定的固体废物是指由人类生产建设、日常生活和其它活动中产生出来的，对产生者来说是不能用或暂时不能用而要抛弃的污染环境的固态、半固态的废弃物质。其包括工业固体废物、城市生活垃圾和危险废物。工业固体废弃物（以下简称“工业固废”）是指在工业生产活动中产生的固体废物，是工业生产过程中排入环境的各种废渣、粉尘及其它废物，可分为一般工业废物和工业有害固体废
4、物1。目前我国总建有矿山近10万座，其中金属矿约6.9万座、各类尾矿库1.42万座;煤矿7700座;各类石油化工企业近2.5万家，火电企业1200余家，钢铁冶炼企业570家;氧化铝生产企业1000家，各类大型产废企业13.3万家。工信部国家工业固体废物资源综合利用产品目录将工业固废分为6大类，主要包括煤矸石、尾矿、冶炼废渣、粉煤灰、炉渣等，全国累计堆存的工业固体废物超过300亿吨（不包括矿业废石），其中尾矿占29%，粉煤灰占13%，煤矸石占12%，冶炼渣占10%，炉渣占10%，其它占27%。全年固废年增量约41.4亿吨，其中大宗工业固废产生量36.56亿吨，尾矿、煤矸石、粉煤灰占全国固废年增量
5、的79.5%。矿业固体废弃物通常包括废石和尾矿。废石主要指采矿环节采出的、低于工业品位且未能进入选矿等后续作业的固体物料。尾矿是选矿分选作业的产物之一，是入选物料富集得到精矿和中矿后的固体废弃物。尾矿包括物理选矿产生的固体废弃物，也包括堆浸工艺、全泥氰化工艺产生的固体废弃物2。2017年统计数据显示，中国非油气矿山年开采矿石量超过300亿吨，矿山固体废弃物堆存量超过600亿吨。全国采矿废石堆存量超过341亿吨，其中黑色金属矿产废石总量175亿吨，占废石总量的51.24%;煤矸石总量56亿吨，占全国废石总量16.42%;有色金属铜、铅、锌、镍、锑、钼、金、黄铁矿等硫化矿废石超过75亿吨，占全国废
6、石总量的22.20%。磷矿、硫铁矿、萤石矿、石墨矿等非金属矿废石13.10亿吨，其中磷矿、硫铁矿废石分别为8.89亿吨、3.72亿吨，上述两种废石占非金属矿废石总量的96.25%。黄金矿山废石超过15亿吨。我国主要矿产资源入选原矿品位低，受选矿技术水平、生产设备、经济成本的制约，产生的尾矿量巨大，且利用率不高。截至2017年我国尾矿堆存量超过146亿吨，主要来源于黑色金属矿尾矿和有色金属矿尾矿。其中黑色金属矿产尾矿78.42亿吨，占比55%;有色金属尾矿46.86亿吨，占比32.86%;黄金尾矿13.80亿吨，占比13.80%。我国各尾矿产生类型来看，产生量最大的主要为铁尾矿、铜尾矿、黄金尾矿
7、。我国铁尾矿主要产生及利用地区主要集中在河北、四川、辽宁、内蒙古、山西、安徽等省区，其中河北、四川省天矿铁尾矿产生量占全国铁尾矿产生总量的60%。铜尾矿主要分布在河南、湖北、江西、云南等省区。黄金尾矿主要产于山东、河南、陕西、黑龙江、内蒙、新疆等省区，占总量的80%以上。冶炼工业固废冶金废渣3是指冶金工业生产过程中产生的各种固体废弃物，按生产工艺，分为火法冶炼中形成的熔融炉渣和湿法冶炼中排出的残渣;按金属矿物的性质，分为钢渣（高炉炼铁渣、转炉钢渣、平炉钢渣和电炉钢渣）、重金属渣（铜渣、铅渣、锌渣、铬渣、镍渣等）、轻金属渣（如提炼氧化铝排出的赤泥）、稀有金属渣和轧钢过程排出的氧化铁渣。根据中国产
8、业信息网公布，目前钢铁和有色金属行业，从采选到最后冶炼，中国现存已有5亿吨废渣，同时每年还新增1.8 亿吨。其中山东、山西、河南、广西四省赤泥占全国总产量的88%，山东、广西两地赤泥综合利用已形成一定产业规模。钢渣产生量前五位省份分别为河北、江苏、山东、辽宁和山西，占全国总产生量的60%。我国赤泥年排放量约8000万吨，累计历史堆存量超3.5 亿吨4。铜渣年排放量约2000万吨5，堆存量超1.2亿吨。镍渣400万吨，钨渣总量达到100 万吨，还以每年超过7万吨的速度增长6。还有锡渣、铅锌渣等。煤炭工业固废包括煤矸石及粉煤灰。煤矸石是采煤和选煤过程中排放的固体废弃物，约占原煤产量的10% 15%
9、7。全国堆存总量达56亿吨，年平均产生量约6亿吨，规模较大的煤矸石山达2600多座。从分布区域来看，内蒙古、山西、陕西是煤矸石产生量最大的地区，其年产出量分别占总产出量的25%、24%和15%。2013年以来我国原煤产量实现负增长，煤矸石产量随之下降。2017年，我国粉煤灰产量5.8亿吨，综合利用量约4.35亿吨，综合利用率约为75%。粉煤灰产生集中在华北、长江三角洲和西部等地，其中山东、江苏、内蒙古、广东、山西五省的粉煤灰产生量占全国总产生量的41%8。 江河湖泥是江河、湖泊、水库和海湾等水体底部长期积存的沉积物，主要由黏土、粉砂、砂子、有机物或各种矿物质组成。我国江河湖泊众多，泥沙淤积问题
10、十分严重。截至上世纪末，黄河下游河段淤积累计量超过64.4亿立方米9，长江洞庭湖约为60 亿吨10，我国主要江河多年平均输沙量约27亿吨11，泥沙淤积导致河床抬高，威胁人民生命生产安全，同时也成为制约水资源综合利用和加剧水环境恶化的关键要素，我国的年疏浚能力约10亿立方米12。市政污泥为城市污水处理产生的固体废弃物，年产量约3000万吨13，年均复合增长率约为13.49%。污泥的处理方式主要有填埋、堆肥、自然干化、焚烧等，污泥有效处理率远低于30%。建筑垃圾是指在建筑物、构筑物拆除、维修、装修等过程中产生的废弃物，主要包括废混凝土块、沥青混凝土块、砖瓦、杂土及施工过程中散落的砂浆和混凝土、碎砖
11、渣、金属、木材等各类固体废弃物14。2017年我国共计产生建筑垃圾15.93亿吨，2018年约为17.04亿吨。目前我国每年所产生的15亿吨左右建筑垃圾，对土地资源的占用就超过30万亩。目前，我国建筑垃圾资源化利用率仅为5%。焚烧飞灰主要来源于生活垃圾焚烧和燃煤飞灰。生活垃圾焚烧技术因其减容性好、无害化程度高、能源利用率高等优点，成为城市生活垃圾主要的处理方式之一15。目前全国共有焚烧厂299座。预计到2020年，全国城镇新增生活垃圾无害化处理设施能力34万吨 /天，垃圾总焚烧量达59.14万吨/天，其飞灰产生量约为垃圾处理量的10% 15%，年产生垃圾焚烧飞灰量约1000 万吨16。陶瓷抛光
12、废渣是瓷砖在生产过程中刮平定厚、磨边等生产过程产生的瓷砖废渣。其主要成分是陶瓷熟料、釉料、砂轮磨料抛光渣17。2017 年全国建筑陶瓷砖产量达101.46 亿平方米，其中抛光砖占陶瓷砖总产量的52.43%，陶瓷工业固废年增量约1800 万吨，其中抛光废渣总量就多达500 700万吨。3 来源、组成及消纳特征矿山废石根据矿体赋存的主岩和围岩类型分类，按照岩石类型可将其分为基性岩浆岩、自变质花岗岩、金伯利岩、玄武-安山岩等28个基本类型;按照废石中主要组成矿物组成，分为镁铁硅酸盐型、钙铝硅酸盐型、長英岩型、碱性硅酸盐型、高铝硅酸盐型、高钙硅酸型、硅质岩型以及碳酸盐型等。根据其物理属性，大部分废石可
13、用于生产骨料、机制砂等衍生建材产品。其中以硅酸型为主的废石，富含长石、石英，固废中SiO2的含量可达60% 90%，R2O（Na2O +K2O）可达4% 9%，可用于生产水泥、玻璃、陶瓷等大宗基础建材。以方解石、石灰石为主的废石，CaO的含量可达10% 30%，可用作水泥生料的配料以烧制普通硅酸盐水泥以及铝酸钙净水材料等。以高岭土为主的废石，Al2O3的含量在20%以上，可用作半硅耐火材料制品，或用作水泥生料的铝质校正原料以及陶瓷原料等。尾矿是矿石经湿法磨矿制粉分离提取有价元素或有用矿物后的固体粉料，产率约为60% 95%，大部分矿种尾矿粒度分布较细，-200目含量约占50% 80%，主要堆存
14、于尾矿库或经脱水后干排堆存。矿物组成多以石英、长石、云母等硅铝酸盐非金属矿物为主，化学成分特征呈高硅富铝富碱，其中SiO2含量60%、Al2O3占8% 18%，CaO+MgO占21% 31%，K2O+Na2O占4% 9%，Fe2O3占6% 14%，同时含多种微量金属组分（Cu、Mo、Ti、Ni、W、Sn、Pb、Zn、Mn、Au、Ag等）及一定量S、P等元素。尾矿库是一种人造泥石流危险源，易发生安全事故，它的基建投资与维护费用较高。尾矿综合利用以采矿充填为主，约占总利用量的53%，用于生产建材占43%，用于有价元素再回收的占3%。钢渣主要矿物组成成分是钙、铁、硅、镁的氧化物和少量铝、锰、磷的氧化
15、物等。有色金属渣主要由SiO2、Al2O3、CaO、MgO、MgAl2O4等陶瓷基化合物组成，冶炼过程中产生的砷、镉、锌、铜、铅、铋等重金属废渣属于危险废弃物，处理不当就会引发相当严重的重金属污染。赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般含氧化铁量大，主要矿物为文石和方解石，含量为60% 65%，其次是蛋白石、三水铝石、针铁矿，含量最少的是钛矿石、菱铁矿、天然碱、水玻璃、铝酸钠和火碱。其矿物成分复杂，且不符合天然土的矿物组合。在这些矿石中，文石、方解石和菱铁矿，既是骨架，又有一定的胶结作用;而针铁矿、三水铝石、蛋白石、水玻璃起胶结作用和填充作用。冶金渣主要消纳方式包括回收其中的金属或进
16、行综合利用，如作为筑路材料、建筑材料或改良土壤等。煤矸石的化学成分主要是SiO2、Al2O3和C，其次是Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、SO3、P2O5、N和H等。粉煤灰是煤炭中的灰分经分解、烧结、熔融及冷却等过程而形成的固体颗粒，主要由SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3等氧化物组成，此外还含有钼、银、铬等稀有金属。粉煤灰产生量最大的行业是电力、热力的生产和供应业。煤矸石及粉煤灰综合利用18的途径主要有采空区回填，发电或供热、制建材、路基填筑物等，部分地区实现高值化利用，如陶瓷微珠、无机纤维保温材料、防火纸、硫酸铝铁和白炭黑等。粉煤灰表面呈球形，具有粒细、质轻、比表面积大、
17、吸水性强等优点，粉煤灰掺入混泥土中能提高混泥土的抗渗性、抗冲磨性和抗腐蚀性，也可用于土壤改良剂。江河湖泥是由黏土、粉砂、砂子、有机物或各种矿物质组成。组成范围变化较大，可以由纯矿物组成，也可以由有机物为主组成。底泥中的矿物成分以石英和黏土矿物为主，由于受各种因素的影响，河道底泥具有集中、量大、污染成分复杂、含水率高、颗粒细、可塑性高、结合力强、收缩率大等特性。河道底泥中的主要污染物主要有氮磷化合物等营养物质、铅铬汞等重金属、As、Se等非金属等。污泥的处理方式主要有填埋、堆肥、自然干化、焚烧等，污泥有效处理率远低于30%。 建筑垃圾中砖块、瓦砾、混凝土块、渣土约占60% 80%，其余为木料、碎
18、玻璃、石灰、金属、包装物、防水材料、各类电信线和电源线、塑料制品。对不同结构形式的建筑工地，垃圾组成比例略有不同，而垃圾数量因施工管理情况不同在各工地差异很大。18个省市共有建筑垃圾处理厂867座，大多处于非盈利状态，总资源化利用量不足1亿吨，源化率仅为5%，处理方式仍以填埋及堆放为主，每年对土地资源的占用就超过30万亩。焚烧飞灰是指垃圾焚烧厂烟气净化系统捕集物以及烟道和烟囱底部沉降的残留物，其中含有一定数量的二恶英、可溶出性重金属及盐，属于危废，须预先无害化处理才能安全填埋。飞灰粒径一般在1100 m之间，主要物相是玻璃体，占50% 80%，所含晶体矿物主要有莫来石、-石英、方解石、钙长石、
19、硅酸钙、赤铁矿和磁铁矿等，此外还有少量未燃碳。主要化学组分为CaO、Na2O 和K2O，约占总量的50%。焚烧飞灰微观结构极不规则，颗粒分布随粒径减小趋于密实，比表面积增加19。部分颗粒碰撞粘连，成为表面粗糙、棱角较多的蜂窝状组合粒子。焚烧飞灰除固化填埋方式外，消纳途径包括作为生产水泥的原材料、制备水泥混凝土、烧制陶粒轻骨料以及筑路材料等20。抛光废渣主要来源于瓷砖后期冷加工过程，包括铣磨、粗磨、细磨、抛光及磨边等一系列工序17。抛光砖主要物相中含有玻璃相、石英、少量的莫来石晶相。主要化学成为SiO2和Al2O3，其次含有SiC、CaCO3、MgCl2、CaSO4等成分，其中碳化硅、氢氧化镁和
20、氯化镁主要来源于磨头碎屑。由于陶瓷抛光废渣磨料成分在高温烧成时分解，产生气体，使陶瓷体发生膨胀、气孔，因此，抛光废渣不易回收再利用生产陶瓷墙砖21、22，但可以作为制造发泡陶瓷的原材料，也可以作为一般多孔陶瓷的成孔剂。抛光废渣在陶瓷砖中的应用主要集中在利用其作为发泡剂制备多孔陶瓷和轻质、隔音、保温等产品23。4 处置措施及利用方式4.1 工业固废的危害工业固废具有潜在的资源属性、环境扰动属性。资源属性主要受有时空特征迥异技术经济差异较大，造成资源浪费。环境扰动属性表现为土地占用，局部产生有机或无机污染、并通过土壤、水体、空气和生物链传导，同时可能引发泥石流、滑坡及崩塌等安全隱患。工业固废流动性
21、和扩散性较差，因此对生态环境的影响具有长期性、持续性、间接性和隐蔽性24。全国累计堆存的工业固体废物超过300亿吨（不包括废石），总占地超过105万公顷，全国仍有220万公顷采矿损毁土地，其中固体废弃物堆放损毁26万公顷，急需修复治理。部分有色金属矿尾矿中重金属元素含量高，且多以硫化物形式存在，在氧化条件下易产生酸性废水，并且释放大量的重金属元素，对周边环境构成威胁。近年来，我国出台了一系列政策推动大宗固废无害化处置和资源化利用。4.2 无害化处置措施无害化处置措施主要包括集中固化填埋、焚烧及物理、化学、生物手段加工利用等25-27。其中固化填埋主要采用沥青、水泥和石灰等胶凝材料对固废进行固化
22、后安全填埋。焚烧是实现城市生活垃圾或有毒有害废物无害化、减量化最有效的技术。物理处理法主要包括重选、拣选、磁选、浮选等技术手段实现各种固体废物进行分离提纯再利用。化学处理法主要利用化学中和、氧化还原以及浸出溶剂等手段处理酸、碱、氰化物、乳化油以及重金属废液等无机废弃物。生物处理法主要包括细菌冶金、堆肥、土壤恢复治理等。4.3 资源化利用方式根据工业固废物理性质、形貌特征及矿物组成，可实现建材和建筑、化工、农业、环保等领域协同利用。主要渠道包括（1）源头减量化利用28、29，就地实施土地整理，围护设施建设，矿井采空区塌陷区回填等。（2）大宗消纳规模化利用30-33，制备骨料、机制砂、商砼、干混砂
23、浆、加气块、各类路面砖、免烧砖、耐酸砖、填充材料等基础建材。（3）高值化利用34-36，制备轻集料、建筑陶瓷、发泡陶瓷、微晶玻璃、轻质陶粒、催化剂、胶凝材料、陶瓷微珠、无机纤维保温材料及防火纸等新型功能材料;（4）资源化利用37-43，再选和回收有价金属元素，大型资源基地如河南钼矿、湖南钨矿、江西宜春铌钽矿、广西云南锡矿、安徽江西铜矿、包头白云鄂博稀土、攀枝花钒钛铁、金川镍矿等开展主成矿元素或共伴生元素的回收。（5）生态化利用44-46，固废制备滤材、保水剂、缓释肥等用于污水处理、生态修复及地质公园建设。4.4 存在的问题（1）综合利用率低我国工业固废综合利用率约为60%，其中冶炼渣综合利用率
24、为92.1%，粉煤灰为83.3%，炉渣为82.7%，煤矸石为64.4%，尾矿综合利用率最低仅为26.2%。此外，部分第II类工业固废环境风险较高，尚不具备资源化技术条件，例如：赤泥综合利用仅为5%，电解锰渣为1%，电解铝大修渣基本没有综合利用。因此消纳固废，提升固废的综合利用率是我国当前生态环保治理工作的一大重要任务。（2）利用方式分散，低值低效各省份由于地域、资源赋存、经济结构的不同，面临的工业固废综合利用问题差异较大，工业固废的产生量和资源化利用水平存在显著的区域差异和发展阶段差异，总体来讲利废产业发展缓慢，规模小，从事工业固体废物综合利用的企业多以中小型为主，产品附加值低，缺乏市场竞争力
25、。国内缺少跨区域、市场竞争力强的大型专业化废物资源综合利用企业集团，产废企业和利废企业尚未形成长期稳定合作互利关系，因而无法产生工业固体废物综合利用的规模效益。（3）缺乏理论体系支撑大宗固废种类多，成分复杂，没有合理的分类标准，导致潜在二次资源未得到合理保护、有害废石和尾矿未得到妥善处置。亟需在对固废及尾矿综合利用特征全面调查的基础上，开展尾矿技术经济、环境和二次资源属性三位一体协同评价，建立尾矿处置、保护和合理利用的标准体系，引导矿山尾矿的有效保护、合理利用和规范处置。 （4）综合利用技术能力较低大宗固废利用以固体回填、建筑材料为主，价值低、经济运输半径小，限制了规模化利用，缺少能够带动效益
26、和提高附加值的重大设备和技术，大规模、高附加值、无二次污染的综合利用技术还存在一些瓶颈，成熟技术的推广尚存在许多困难，因此，急需开展尾矿高值化利用技术的研发。5 综合利用产业政策大宗工业固体废物综合利用“十二五”规划将大宗工业固体废物综合利用纳入到节能环保战略性新兴产业范畴以来，我国工业固废综合利用产业已经获得了长足进步，经历了“以储为主”-“储用结合”-“以用为主”三个发展阶段，按照“减量化、资源化、无害化”的立法原则，目前已初步形成了较为完整的工业固体废物污染防治法律体系。主要纲领性政策法规如下：2017年4月，发改委、科技部等十四部委联合发布循环发展引领行动，明确提出推动大宗工业固废综合
27、利用，建设工业固体废物综合利用产业基地，大力推进多种工业固体废物协同利用。2018年1月1日，中华人民共和国环境保护税法开始施行，提出应税固体废弃物按照排放量确定税额，明确了工业固废排放的税收缴纳额度。其中对煤矸石征收5元/吨，尾矿征收15元/吨，冶炼渣、粉煤灰炉渣等收25元/吨，危废1000元/吨的环境保护税。倒逼企业进行固废综合利用。2018年5月15日工业固体废物资源综合利用评价管理暂行办法和国家工业固体废物资源综合利用产品目录颁布施行。正式建立了工业固体废物资源综合利用评价机制，并统一了相关固体废弃物综合利用产品技术条件和要求。开展工业固体废物资源综合利用评价的企业，可依据评价结果，按
28、照财政部税务总局生态环境部关于环境保护税有关问题的通知和有关规定，申请暂予免征环境保护税，以及减免增值税、所得税等相关产业扶持优惠政策，极大地引导促进了企业积极开展固体废弃物综合利用。2018年7月25日，工信部发文坚决打好工业和通信业污染防治攻坚战三年行动计划，重点指出推动工业资源综合利用。建设一批工业资源综合利用基地，大力推进长江经济带磷石膏、冶炼渣、尾矿等工业固体废物综合利用。发布再生资源综合利用规范企业名单，引导再生资源综合利用企业做大做强。指导开展工业固体废物资源综合利用评价，推动落实综合利用税收优惠政策。力争到2020年全国工业固体废物综合利用率达到73%。2019年1月，国家发改
29、委、工信部发布的关于推进大宗固体废弃物综合利用产业集聚发展的通知提出，以尾矿、煤矸石、粉煤灰、化工渣等固体废物为重点，以集聚化、产业化、市场化、生态化为向导，以提高资源利用效率为核心，积极探索大宗固体废弃物区域整体协同解决方案，带动资源综合利用水平全面提升。2019年4月8日，国家发改委发布产业结构调整指导目录（2019年）征求意见稿中鼓励：利用尾矿、废弃物等生产的轻质发泡陶瓷隔墙板及保温板材生产线和工艺装备技术开发与应用。2019年7月，50个工业资源综合利用基地备案名单发布;2019年9月，50个大宗固体废弃物综合利用基地备案名单发布。一系列综合利用政策将有效地推动形成区域工业固废综合利用
30、产业多途径协同发展，高附加值高新技术综合发展的新格局。6 工业固废制备发泡陶瓷研究现状6.1 可用于制备发泡陶瓷的工业固废目前关于发泡陶瓷研究主要集中在不同工业固废来源原料配方可行性研究，包括原料来源及配方体系对产品体积密度、抗压强度、抗折强度、导热系数、吸水率、气孔率等性能指标的影响。研究表明，可用于生产发泡陶瓷的矿业尾矿有钼尾矿47、铜尾矿48、钒尾矿49、铅锌尾矿50、金尾矿51、稀土尾砂52、铁尾矿53、珍珠岩尾矿54、蛇纹石尾矿55等，冶炼渣有电解锰渣56、赤泥57、钴冶炼渣58、钢渣59、水渣60等、煤炭工业固废有煤矸石61、粉煤灰62、页岩渣63等，另外还有陶瓷工业抛光渣64、花
31、岗岩石材固废65、建筑垃圾66、黄河泥沙67等，其中已投入产业化应用的工业固废主要以抛光渣、煤炭固废、花岗岩固废、珍珠岩尾矿等为主，其它大多处于试验室研究阶段，部分固废配方体系及工艺技术正在开展中间试验和推广应用。根据不同的原料化学成分和烧结性能，不同配方体系固废使用掺量50% 90%不等，其余为黏土性矿物或溶剂性矿物。不同体系制坯原料细度一般均为200目以下，通过喷雾干燥或干法制粉+造粒工艺获得一定粒径范围和强度的颗粒，便于自动化布料和提高产品的均匀性。目前主要使用发泡剂为碳化硅，添加量为0.3% 1.5%不等，抛光渣体系因含有发泡成分，用量适当减少。烧成温度一般为1150 1200，温控曲
32、线多采用中低温区高速升温，高温区低速升温温控制度。产品性能指标根據保温材料、隔墙等用途定位不同，可通过配方体系和温控制度设计调整，主要性能参数指标范围为体积密度0.15 T/m3 0.9 T/m3，抗压强度0.5 MPa 7.5 MPa，导热系数0.053 w/（mk） 0.09 w/（mk），吸水率1.2% 2.0%，气孔直径0.5 mm 2 mm，气孔率70% 75%。从目前实验室的研究结果来看，以典型高铝硅型工业固废为主要原料经预处理制备发泡陶瓷是完全可行的。但要真正实现工业化应用，还存在一些问题亟待解决，需要进一步针对矿物成分和配比，对工艺过程和条件进行系统研究和优化，从而实现制备流程
33、标准化。6.2 矿业尾矿用于制备发泡陶瓷优缺点分析工业固废尤其是矿业尾矿用于发泡陶瓷原料，具有成分适宜、量大稳定、便于加工、经济合理等优势，主要表现在（1）大部分矿业尾矿成分均呈现高硅铝特征，矿物组成与发泡陶瓷原料需求基本接近，容易调节满足至发泡陶瓷生产的成分要求。此外，尾矿中富含如锂、萤石、钛、锆、稀土等稀贵有益组分或元素;（2）尾矿存量及增量巨大，单一矿山或加工企业来源固废成份相对稳定，可以长期稳定供应;（3）尾矿不需要采矿、破碎、细磨及提纯等费用，可以大大降低原料制备成本，同时原料粒度分布适宜，有利于不同配方原料分散均化，工艺更加简单，经济效益较高;（4）发泡陶瓷产业已列入国家发改委鼓励
34、类产品目录，可享受固废综合利用产品相关政策优惠。工业固废用于发泡陶瓷行业不利因素主要为原料产地地处偏僻、运距远，成份复杂。一般大型工业项目或矿山采选工业均远离城市群，造成原料运输距离远，综合成本高。 6.3 工业固废用于制备发泡陶瓷研究方向6.3.1 建立工业固废可利用性评价体系工业固废制备发泡陶瓷，首先其安全性及环保性需满足建筑材料放射性核素限量GB6566-2010要求;其次综合考虑原料的均匀性、稳定性、多样性，满足脊性原料、塑性原料及溶剂性原料功能需求，优选细粒尾矿，不需要磨矿制粉，便于除杂均化，降低原料加工成本。另外，综合固废来源、经济运输半径、可加工性等因素，原料筛选应按就近原则优选
35、安全可靠经济的原料。6.3.2 产、利废企业一体化发展协同增效产废企业固废排放出口即利废企业原料的进口，加强上下游衔接，在固废排放工序做好目标原料的分级、调配、均化、陈腐等工序，对于产废企业减少了尾矿排放量，延长尾矿库使用年限，降低尾矿库维护成本;对于利废企业来说不仅可以获得高质量稳定原料，提高原料配方颗粒的均一性、稳定性，同时降低了原料磨矿、均化、陈腐等原料准备工序设备投资及加工成本。产、利废企业一体化发展协同增效将是解决发泡陶瓷产业“两高一低”问题的一种重要渠道。6.3.3 多源固废协同利用及产业集聚发展制约固废资源利用的最主要原因一是产废量大，消纳量小;二是产品附加值低，经济运输半径小。
36、通过多源固废协同利用及拉长产业链，提高产品附加值，形成“矿产资源-有价元素提取-固废资源加工-大宗基础建材原料-新型绿色轻质建材-装配式建筑”循环经济产业集群，从而推动固废资源的大宗消纳和资源化利用。发泡陶瓷以不可忽视的优越性能已逐步得到市场的认识和认可，2019 2025年，预测全国累计发泡陶瓷隔墙板潜在市场需求约8亿平方米25亿平方米，按照当前工艺技术发展状况，工业固废制备发泡陶瓷的掺量达80%估算，发泡陶瓷行业每年可消纳工业固废约1.5亿吨。发泡陶瓷产业的快速发展，不仅对减少自然资源消耗，减少生态环境影响具有重要的推动作用，二期对拉动绿色消费，引导绿色发展、促进结构优化、加快转型升级具有
37、重要的战略意义。随着绿色发展理念的深入推进，和国家固废综合利用和装配式建筑政策的贯彻实施，发泡陶瓷作为绿色节能建材，将迎来历史性发展机遇。参考文献1 朱能武.固体废物处理与利用M. 北京： 北京大学出版社，2006.2 冯安生，吕振福，武秋杰，杨卉芃，吴彬，曹进成.矿业固体废弃物大数据研究J.矿产保护与利用，2018（02）：40-43+51.3 钱栋，李祖兵，金卫民.冶金固废资源化利用现状及发展趋势J.化工设计通讯，2016，42（11）：91-92.4 顾汉念，郭腾飞，马时成，代杨，王宁.赤泥中铁的提取与回收利用研究进展J.化工进展，2018，37（09）：3599-3608.5 赖祥生，
38、黄红军.铜渣资源化利用技术现状J.金属矿山，2017（11）：205-208.6 李俊杰，何德文，周康根，龚丹丹.钨渣综合利用研究现状J.矿产保护与利用，2019，39（03）：125-132.7 王世林，牛文静，张攀，王婷.煤矸石的研究现状与应用J.江西化工，2019（05）：69-71.8 罗顺，游玉萍，林义民，岳伟.我国工业固废的产业规模和处理技术现状J.材料研究与应用，2018，12（03）：178-182.9 龙毓骞，梁国亭，张原锋，申冠卿，张留柱，程龙渊.黄河下游断面资料数据库及冲淤分布初步分析J. 水文，2002（04）：28-31+52.10 蔡其华.关于长江重大问题的思考J.
39、人民长江，2002（01）：1-6+47.11 李国英.我国主要江河泥沙淤积情况及治理措施J.水利水电技术，1997（04）：2-6.12 韩峰.我国水利疏浚清淤的发展现状与展望J.工程技术研究，2017（07）：240-241.13 黄鹏程.污泥资源化利用探究J.商，2015（18）：82.14 唐琼.建筑垃圾回收处理研究J.建材与装饰，2019（28）：158-159.15 李夫振，周少奇，林奕明. 垃圾焚烧飞灰中不同粒径的毒性特性J. 环境工程学报，2013，7（2）：684-688.16中国统计年鉴-2018EB/OL.2019/3/12.http：/17 熊燦光，王慧，曾令可.利用抛
40、光废渣制造发泡陶瓷J.山东陶瓷，2019，42（03）：3-8.18 姜龙.燃煤电厂粉煤灰综合利用现状及对我国的启示J.洁净煤技术：1-102019-10-25.19 陈清，汪屈峰，李艳，史力争，黄沅清，朱锋，海景，谢颖诗.华南某垃圾焚烧厂焚烧飞灰理化特性及重金属形态研究J.环境卫生工程，2019，27（04）：13-18.20 罗任宏，李菁若，张东长，钟成，蒋立新.生活垃圾焚烧飞灰的资源化利用概况J.环境影响评价，2019，41（04）：63-66.21 Yang W B，Zhang L T，Cheng L F. Oxidation behavior of C/SiC composite w
41、ith CVDSiC-BC coating in a wet oxygen environmentJ.Appl Compos Mater，2009，16： 83-92.22 Garcia-Ten J，Saburit A，Bernardo E， et al. Development of light weight porcelain stoneware tiles using foaming agentsJ. Journal of the European Ceramic Society，2012，32： 745-752. 23 黄惠宁，柯善军，张国涛，戴永刚，李家斌.抛光废渣在陶瓷砖中的应用及
42、现状J.佛山陶瓷，2012，22（07）：1-9.24 伏立勇.简述我国工业固废处理中存在的问题及对策J.化工管理，2019（27）：60-61.25 徐淑民，陈瑛，滕婧杰，胡俊杰，薛宁宁.中国一般工业固体废物产生、处理及监管对策与建议J.环境工程，2019，37（01）：138-141.26 孙新宗，吴昕昊.工业固废的收集、处理与资源化利用技术J.化工管理，2019（09）：62-63.27 陈吉，杨书辉，祁诗月，贾纯友，辛宝平.微生物技术处理固体废弃物的研究进展J.环境生态学，2019，1（02）：71-76.28 叶先坤，邓世学.露天矿山废石场的复垦探讨J.海峡科技与产业，2016（09
43、）：115-116.29 程学斌.露天矿山废石综合利用探讨J.硅谷，2011（09）：146+112.30 王秀秀，曹惠明.钢铁工业固体废弃物综合利用产业化发展路径探索J.中国资源综合利用，2019，37（07）：60-62.31 林漫亚.煤矸石的综合利用J.上海建材，2018（02）：29-31.32 佘亮，温煦，汤畅，张艳佳.钢渣-矿粉复合掺和料制备及其对混凝土的性能影响J.绿色环保建材，2019（06）：7-8+12.33 张以河，胡攀，张娜，陈飞旭，王新珂，周继超.铁矿废石及尾矿资源综合利用与绿色矿山建设J.资源与产业，2019，21（03）：1-13.34 张金才，程芳琴.采用工业固
44、废复配无机胶凝材料的试验研究J.新型建筑材料，2017，44（10）：8-11.35 刘鹏，顾晓滨，饶俊，彭立华，庞增瑞，宋宪伟.典型固体废弃物制备相变复合材料研究现状及展望J.硅酸盐通报，2019，38（02）：380-385.36 童思意，刘长淼，刘玉林，马超.我国固体废弃物制备陶粒的研究进展J.矿产保护与利用，2019，39（03）：140-150.37 马忠臣，杨长颖，于雪，陈新林，吴东国.钼尾矿中钼再回收的试验研究J.有色矿冶，2007（04）：24-26+29.38 张光斌，艾光华.某白钨浮选尾矿钨再回收利用试验研究J.有色金属（选矿部分），2018（01）：65-69.39 张婷
45、，李平，李振飞.某钽铌矿重选尾矿中锂云母回收试验研究J.矿冶，2017，26（06）：22-26.40 丁鹏.安徽某大型铜矿选铜尾矿中微细粒磁铁矿回收工艺研究J.世界有色金属，2019（15）：155-1572019-11-02.http：/41 张悦，林海，董颖博，李国栋，王鑫，许晓芳.包钢稀土尾矿中稀土矿物的浮选再回收J.金属矿山，2016（03）：176-179.42 桂瀚，杨晓军，邱克辉，杨敏.某选镍尾矿再回收镍的研究J.有色金属（选矿部分），2013（01）：31-34.43 谢琪春.攀西选钛尾矿中再回收钛铁矿工艺研究与应用J.矿冶工程，2018，38（03）：40-42.44 王建
46、华.司家营绿色生态矿山建设方案研究J.世界有色金属，2019（10）：286-287.45 王新珂. 赤泥固废复合水处理材料研究A. 中国复合材料学会、杭州市人民政府.第三届中国国际复合材料科技大会摘要集-分会场51-56C.中国复合材料学会、杭州市人民政府：中国复合材料学会，2017：2.46 申俊峰. 粉煤灰、水库淤积物和污水沉淀物改良砂质贫瘠土壤植树种草的研究-以内蒙古包头试验区为例D.中国地质大学（北京），2003.47 赵威，张国春，周春生，韩茜.商洛钼尾矿制备泡沫陶瓷的研究J.人工晶体学报，2017，46（03）：475-479.48 楊航，李伟光，申士富，黄良金，龚维强.江西某铜尾矿制备发泡陶瓷的正交试验研究J.铜业工程，2019（02）：78-86.49 赵威，王竹，高佳研，韩茜.烧成工艺制度对钒尾矿基泡沫陶瓷性能的影响J.人工晶体学报，2017，46（11）：2213-2218.50 刘娥，卢庆阳.陕西凤县铅锌矿尾矿性能与应用研究J.佛山陶瓷，2017，27（09
