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                  【行業關注】建筑固廢與尾礦資源化助推我國再生骨料混凝土發展
                  發布時間:2017-10-16 12:55:57  瀏覽次數:1999  所屬分類:行業資訊
                   2017-07-20 王思博 張紅 

                   兩手抓  一推進

                  建筑固廢與尾礦資源化助推我國再生骨料混凝土發展

                  王思博   張紅


                  2016年我國再生資源市場出現多個好跡象,回收量和回收值扭轉了多年下滑趨勢。資本市場開始關注并進入這個行業,截至2016年12月,新三板掛牌再生資源類企業已有33家。這是中國再生資源回收利用協會日前在上海發布的《中國再生資源行業發展研究報告(2016)》所顯示的信息。

                  日前,國家發改委在2014年和2015年相繼發布兩批《國家重點推廣的低碳技術目錄》的基礎上,發布了《國家重點節能低碳技術推廣目錄》(2017年本低碳部分)共27項國家重點推廣的低碳技術。其中,建筑垃圾再生產品制備混凝土技術和一體化輕質混凝土隔墻施工技術赫然在列。我國預拌混凝土需求量巨大,與此同時,我國每年都產生大量的建筑垃圾,每新建1萬平方米建筑會產生500噸~600噸建筑垃圾,拆除1萬平方米舊建筑會產生6000噸~15000噸建筑垃圾,2016年全國產生的建筑垃圾約35.5億噸(含公路翻新維護垃圾)。建筑垃圾資源化的一種趨勢是,再生產品制備混凝土技術可將建筑垃圾再生替代水泥或砂石生產混凝土,實現建筑垃圾資源化利用。目前,這項技術推廣比例僅為1%,未來5年預期推廣比例達到10%。

                  再生資源在我國生態文明建設中具有極重要的地位和作用。再生資源如果做大,可以減少對原生資源、自然資源的開發,可以增加戰略儲備,保護生態系統。自然資源通常是越來越稀缺的,而再生資源是少數仍在不斷增長的資源之一。再生資源是我國破解資源瓶頸的有效突破口。我國資源利用率水平比歐美發達地區低20%~30%,回收率也存在較大差距。比如大家常提到的工業固廢和工業尾礦,在歐洲一些國家被叫做工業附產物,通過物聯網、互聯網搭建平臺實現了再回收再利用。


                  現代水泥和混凝土為建筑固廢資源化提供了巨大的市場空間

                  建筑固廢是城鄉固廢的一大類,是指建設和施工單位或個人對各類建筑物、構筑物等進行建設、修繕及居民裝修房屋過程中產生的固體廢棄物。建筑固廢按照來源可以分為土地開挖、道路開挖、舊建筑拆除、建筑施工和建材市場垃圾五類。狹義上指舊建筑物拆除垃圾。建筑固廢資源化的目標是以最小的能量投入,實現物質與材料的循環利用,現代水泥和混凝土可持續發展為工礦固廢、建筑固廢、尾礦提供巨大的市場空間和用武之地。利用固體廢棄物再生骨料和摻和料是混凝土可持續發展的必然選擇,具有廣闊的發展前景。

                  目前我國建筑垃圾現狀非常突出的問題是,建筑垃圾年產出量只增不減,棄土大量產生,建筑垃圾占到城市垃圾的70%。以棚戶區改造的撤除違建建筑為代表的城市改造正在進行,地下工程建設才起步,2017年全國地下綜合管廊建設2000公里以上,2016年至2018年期間,地鐵等軌道交通新增2000公里,一公里地鐵(含車站)產土13萬立方米,一公里四倉管廊產土6萬立方米。2016年,北京市拆違建3000萬立方米,上海市拆違建7000萬立方米,一個縣級市拆違建70萬立方米。據專家預測,深圳市在“十三五”期間每年將產生建筑垃圾約7000萬立方米。全國絕大多數城市沒有專業建筑垃圾處置規則—一句話,建筑垃圾出路缺失。發達國家的建筑垃圾平均資源化率為95%,而我國只有不到5%,建筑垃圾進行資源化處理顯得尤其迫切。

                  當前建筑垃圾的特點:一是數量巨大,每年約有35億噸左右的建筑垃圾產生;二是種類復雜,高混雜且多磚瓦;三是目前處理方式簡單,多數露天堆存或填埋;四是缺少分類、分級、分揀。截至2015年12月31日,全國城鎮土地總面積約916公頃,其中城市面積占46.5%,合約6389.8畝。按一萬噸的建筑垃圾占地2畝計(堆高5米),我國每年至少產出15億噸,一年就占地30萬畝以上。建筑垃圾如總是堆放,不到200年,我國的城市土地都將被建筑垃圾所覆蓋。

                  目前處理的思路是:通過高效分離、破碎整形、高效篩分后,生產再生骨料、再生混凝土、再生砂漿和再生墻體材料。建筑固廢還可以用作載體樁復合地基、路基材料、透水材料、人造景觀和藝術混凝土。

                  尾礦是采礦過程中提取有價物質后的剩余和產物。尾礦是采礦企業在一定技術經濟條件下排出的“廢棄物”,但同時又是潛在的二次資源,當技術、經濟條件允許時,可再次進行有效開發。顯然,尾礦只是放錯了地方的資源。在全球礦產資源供應緊張的局勢下,發達國家發現,礦產資源加工利用后剩下的殘渣、尾礦中蘊含著二次利用的商機。而我國是礦業大國,開發利用好長期累積的大量尾礦,既可“變廢為寶”,又可有效緩解資源和環境壓力。據統計,我國各種經濟類型的礦山企業約16.5個,其中小型礦山16.3萬座,占到全國礦山總數的98.85%,而小型礦山的產量僅占全國總產量的40%多。國內礦產資源的開采加工受到技術經濟條件的限制,導致礦物回收率總體偏低,產生了數量巨大的尾礦。尾礦中含有大量的硅、鋁、鈣、鎂的氧化物,其中硅、鋁含量較高,與建筑材料所需的原料成分十分相近,因此建筑材料是實現尾礦大宗資源化利用的有效途徑。

                  據中國資源綜合利用年度報告統計數據顯示,我國尾礦累計堆存量已超150億噸,而且以每年近3億噸的速度增長。目前我國尾礦綜合利用率不足10%,鐵尾礦的綜合利用率更是僅為7%左右,與發達國家60%的綜合利用率還相差很大,尾礦已成為我國產出量最大、堆存量最多的固體廢棄物,不僅造成了土地資源的巨大浪費,而且帶來了嚴重的環境問題和安全問題。尾礦資源綜合利用是解決尾礦大量堆存問題的主要途徑,利用尾礦制造混凝土、加氣混凝土、砂漿、微晶玻璃、新型建材具有重要的現實意義。

                  隨著礦產資源的大量開發,鐵尾礦的排放量越來越大,給人類生活環境帶來了嚴重的污染和危害。因此,利用鐵尾礦制備建筑材料是大宗消解尾礦的有效途徑。鐵尾礦是選礦過程中排棄的數量巨大的固體廢棄物,目前綜合利用率只有20%左右。大量鐵尾礦石只能采用堆放或填埋的形式來處理,形成了大量的尾礦壩,不僅占用了土地,而且也給人類生活環境帶來嚴重的污染和危害,破壞了生態平衡。鐵尾礦由于其化學組成和礦物組成等特點,經過一定的活化處理后具有火山灰膠凝活性,可開發為混凝土的摻和料,以此來提高其附加值,進一步降低混凝土成本。因此,提高鐵尾礦資源的綜合利用率,將其碎成砂、石集料等,進行再生利用是解決這個問題的根本出路。


                  建筑固廢與尾礦資源化的靈魂是再生

                  科技部“綠色建筑及建筑工業化”重點專項 2017年度項目申報指南建議中指出:“工業及城市大宗固廢制備綠色建材的研究內容是針對城市污泥、礦化垃圾、生活垃圾焚燒灰渣、工業廢棄物等大宗固廢制備建材的資源化利用,開展基本特性、熱力學特性、環境影響評價體系研究;研發城市污泥、礦化垃圾、生活垃圾焚燒灰渣、工業廢棄物等固體廢棄物低能耗、低污染制備環境友好型建材關鍵技術,開發固體廢棄物制備節能墻材、輕質保溫綠色建材等高附加值產品及關鍵生產裝備,研發除臭、預處理、高效均化等關鍵技術;建立固廢制備活性粉體材料、節能墻材和輕質保溫材料工業化示范生產線。研究建筑垃圾源頭減量化關鍵技術;研發建筑垃圾高效分類、再生骨料高品質提升的工藝、技術及裝備;研發建筑垃圾再生裝配式混凝土構件、高品質裝飾混凝土制品、滲蓄功能材料等的制備與應用關鍵技術;研究大規模渣土類建筑垃圾資源化處置關鍵技術與應用?!?/span>

                  建筑垃圾來源復雜且品質波動性大,導致再生骨料的品質不穩定和存在較高離散性,嚴重制約了再生骨料和再生混凝土的應用。目前關于再生骨料各種因素對再生混凝土強度影響的相關研究,都是針對特定再生骨料進行的,并沒有形成涵蓋所有品質的再生骨料,也沒有形成再生混凝土配合比設計理論。實踐中,技術人員發現再生混凝土的配合比設計兼有普通混凝土、輕集料混凝土和鋼纖維增強混凝土設計的特點。再生骨料品質控制技術是提升再生骨料混凝土性能的先決條件,為了使再生骨料混凝土配合比設計理論具有廣泛的適用性,首先必須獲得不同品質的再生骨料。影響再生骨料混凝土強度的主要因素是膠水比,這一點與普通混凝土相一致,但再生骨料混凝土的用水量卻復雜得多,主要是與再生骨料的高吸水率有關。研究表明,再生骨料混凝土隨著膠水比的增大,其強度顯著增加,呈現出非常好的線性關系。

                  進來的時候是固體廢棄物,出去的時候卻已經變成了建筑材料。這“一進一出”的動態正生動地描繪了建筑垃圾資源化后蛻變成再生節能建材的過程。再生節能建筑材料是指利用建筑垃圾等廢棄物生產的再生建材以及新型節能建材。在新建筑物的建設和舊建筑物的維修和拆除中會產生許多建筑垃圾,至今我們還不能合理而快速地處理這些建筑廢棄物,急需找到一種行之有效的解決辦法消納之,此時各種再生新型建筑材料便應運而生。

                  就目前而言,我國各種廢棄物在建筑材料中的運用并不普及,再生材料生產企業的數量也比較少,但許多其他國家的建筑垃圾再利用率都達到了相當高的程度。比如歐盟國家建筑廢棄物的平均資源化率超過70%,韓國、日本等一些亞洲國家建筑廢棄物的資源化率也已超過90%。而在我國,由于技術裝備研發推廣緩慢、激勵政策措施不配套、產品應用標準缺失等原因,資源化利用水平比較低,只有少量建筑垃圾被用于生產再生建筑骨料,再利用率不足5%。將建筑垃圾資源化處理、生產為再生建筑材料非常必要,既解決了垃圾堆放占地大、污染環境的問題,也解決了天然建筑材料匱乏和資源浪費的問題,各個工程的生產成本也會隨之降低。據測算,若我國每年產生的35億噸建筑垃圾資源被利用,可節約天然砂石30億噸,節約取材用土和填埋用地80萬畝;可生產免燒墻體和地面材料約1萬億塊標磚。提高建筑垃圾資源化利用水平,對節約資源能源,保護生態環境以及創造經濟價值意義重大。在混凝土原材料中,骨料占混凝土總量的75%左右,而骨料的來源主要是開山取石并將其加工成砂石料,或者挖取河道中的砂、卵石及礫石。自然環境遭到破壞,也嚴重影響了建筑業的可持續發展。生產混凝土需要消耗水泥和砂石,而生產水泥要排放大量的二氧化碳、硫化物、氮化物及其他有害氣體和粉塵。廢棄混凝土的來源廣泛,數量也非常驚人。絕大部分廢棄混凝土未經任何處理,有的露天堆放,有的填埋于地勢低洼之處,造成嚴重的環境污染和資源浪費。將其運送到郊外掩埋,不僅要花費大量的運費,還會造成二次污染。如果將這些廢棄混凝土收集加工后再生利用,不但可以節約資源,而且減少了環境污染,促進了社會經濟的發展。隨著經濟的發展和社會的進步,越來越多的混凝土結構建筑因達到使用年限或不能滿足應用需求而被拆除,由此產生了大量的廢棄混凝土。將廢棄混凝土破碎后部分代替傳統礦料作為新拌混凝土的骨料,將是解決這兩方面問題的最優方案。

                  廢棄混凝土最常用的回收方式是將廢棄混凝土塊破碎、篩分、分級并按一定的比例混合后,作為新拌混凝土骨料,稱為再生骨料;而使用再生骨料配制的混凝土,稱為再生骨料混凝土,簡稱為再生混凝土。再生混凝土按骨料的組合形式可以有以下幾種:骨料全部為再生骨料;粗骨料為再生骨料,細骨料為天然砂;粗骨料為天然碎石或卵石,細骨料為再生骨料;再生骨料替代部分粗骨料或細骨料。而這些都需要用先進而精細的設備對建筑垃圾實行轉化。

                  通過對廢棄物資源化利用的政策研究,我們可以看到,對建筑廢棄物關鍵技術與裝備研發發展方向與趨勢的描述是:研發建(構)筑物的拆除技術、建筑廢物的分類與再生骨料處理技術、建筑廢物資源化再生關鍵裝備、新型再生建筑材料應用技術工藝。先進技術與裝備推廣有:推廣再生混凝土及其制品制備關鍵技術、再生混凝土及其制品施工。還有期待關鍵技術、再生無機料在道路工程中的應用技術。目前在重點領域資源循環利用裝備制造已經取得長足發展的,如針對共伴生礦產資源、尾礦、粉煤灰、煤矸石、脫硫石膏、赤泥、建筑廢棄物、廢礦物油等領域,研發出各類產業廢物回收利用成套設備,并推廣應用尾礦生產建筑材料生產設備,建筑垃圾、道路瀝青處理及利用設備等。


                  政策為再生經濟保駕護航

                  2017年5月,國家發改委等14個部委頒布了《循環經濟引領行動》,提出的主要目標是:綠色循環低碳產業體系初步形成。循環型生產方式得到全面推行,實現企業循環式生產、園區循環式發展、產業循環式組合,單位產出物質消耗、廢物排放明顯減少,循環發展對污染防控的作用明顯增強。城鎮循環發展體系基本建立。城市典型廢棄物資源化利用水平顯著提高,生產系統和生活系統循環鏈接的共生體系基本建立,生活垃圾分類和再生資源回收實現有效銜接,綠色基礎設施、綠色建筑水平明顯提升。

                  《循環經濟引領行動》明確提出了“加快建筑垃圾資源化利用,到2020年,城市建筑垃圾資源化處理率達到13%?!碧岢龅拇胧┯校?/p>

                  (1)發布加強建筑垃圾管理及資源化利用工作的指導意見。

                  (2)制定建筑垃圾資源化利用行業規范條件,開展建筑垃圾管理和資源化利用試點省建設工作。

                  (3)完善建筑垃圾回收網絡,制定建筑垃圾分類標準,加強分類回收和分選。

                  (4)探索建立建筑垃圾資源化利用的技術模式和商業模式。

                  (5)繼續推進利用建筑垃圾生產粗細骨料和再生填料,規?;\用于路基填充、路面底基等建設。

                  (6)提高建筑垃圾資源化利用的技術裝備水平,將建筑垃圾生產的建材產品納入新型墻材推廣目錄。

                  (7)把建筑垃圾資源化利用的要求列入綠色建筑、生態建筑的評價體系。

                  《循環經濟引領行動》強調要推動共伴生礦和尾礦綜合利用。在儲量大、共伴生的鐵礦、鋁土礦、銅礦、鉛鋅礦、金礦、鎢錫礦等礦區,開展金屬礦產綜合開發利用試點示范。繼續推進煤礦、高嶺土、鋁礬土、磷礦等共伴生非金屬礦產資源綜合利用。推進尾礦有價金屬的高效分離提取和高值高效利用,開展尾礦多元素回收整體利用。支持利用尾礦和廢石生產建筑材料和道路工程材料。鼓勵資源枯竭礦區開展尾礦回填和尾礦庫復墾。

                  推動大宗工業固廢綜合利用。重點推動冶金渣、化工渣、赤泥、磷石膏、電解錳渣等產業廢物綜合利用,培育一批骨干企業。進一步加強鋼渣、礦渣、煤矸石、粉煤灰和脫硫石膏綜合利用。落實《新型墻材推廣應用行動方案》。著力推進工業固廢中戰略性稀貴金屬回收利用。建設工業固體廢物綜合利用產業基地。大力推進多種工業固體廢物協同利用。建立再生產品和再生原料推廣使用制度,實施原料替代戰略,引導生產企業加大再生原料的使用比例。分類發布再生產品和再生原料標準和目錄,建立再生產品(再制造產品)政府優先采購制度。率先推動電器電子產品生產企業提高再生原料使用比例。推廣建筑垃圾再生產品,在政府投資的公共建筑或道路中,支持使用一定比例的建筑垃圾再生產品。推進大宗固體廢物替代建材原料,限制同類天然建材原料開采。

                  以企業和行業為載體,建設50個工業資源綜合利用產業基地,開展工業資源綜合利用重大示范工程建設。發布工業資源綜合利用先進適用技術裝備目錄,加快大宗工業固體廢物綜合利用先進技術裝備和產品的推廣應用。推動尾礦、煤矸石、粉煤灰、冶金渣、工業副產石膏、化工廢渣、赤泥等大宗固廢的綜合利用,拓寬利用途徑,提升利用水平。

                  科技部“十三五”國家重點專項“綠色建筑與建筑工業化”(2016-2020)中也提出:“建筑垃圾資源化全產業鏈高效利用關鍵技術研究與應用”及“建筑垃圾精準與智能化管控技術與應用”的重要課題。

                  在住建部、工信部發布的《綠色建材評價技術導則》中,則對在砌體材料中應用廢棄物制定了詳細的評分規則。在預拌混凝土中固體廢棄物綜合利用比例評分規則為:

                  (1)不小于30%但小于50%,得60分;

                  (2)不小于50%但小于70%,得80分;

                  (3)不小于70%,得100分。

                  專家們對建筑固廢與尾礦資源化的愿景是:一要處理好政府與市場的關系,政府要做好頂層設計,即積極扶持,又要搞好監管,管好兩頭,促實中間,抓好源頭申報核準,完善收費制度和標準,出臺強制應用措施,打通再生產產品出路,培育市場條件。企業要認識建筑垃圾資源化的困難與復雜性,依靠技術和創新,保證產品質量,用事實說服用戶,用自身產業鏈的延伸發展取得盈利。二要正確認識和解決建筑垃圾與建設工程的關系,從規劃、設計開始就抓減量和資源化,全過程協同配合,做好土方平衡,搞好現場分類,就地利用,降低資源化成本,加大宣傳和示范,形成業界重視、全社會支持的局面,避免走生活垃圾30年后才強制分類的老路。

                  原文參見《混凝土世界》2017年06期 P66-68


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