国内外建材业发展循环经济概览 |
来源:中国建材信息总网 发布日期:2006-4-27
|
在国民经济发展当中,建筑材料长期以来是能源、资源的消耗大户,也是“三废”排放的最主要产业之一,建筑材料行业是以“高资源消耗、高能耗、高污染”为特点。这显然背离了循环经济发展模式,从根本上不适应当今及未来社会可持续发展。为此,世界各国均致力于推动建材产业循环经济的发展,并取得了很大的收效。 1. 废旧建筑塑料 世界各国都已经对废弃塑料(包括废旧建筑塑料)进行了不同程度的回收再利用。 美国一直是世界塑料生产第一大国,每年产生的塑料废弃物也居世界首位。2000年美国生产塑料3500余万吨,塑料废弃物超过1700吨(约占塑料年产量的48%,相当于1.5亿吨钢的体积)。20世纪80年代末,美国的塑料废弃物回收利用率为9%,2000年塑料废弃物回收利用率已达到45%。美国在将废旧塑料进行热分解提取化工原料等方面进行了大量工作并取得了一些成果;而且,美国已经开始尝试将塑料产品设计为易于重复循环利用的分子结构形式,例如,美国麻省理工学院利用硬度较高的聚苯乙烯和另一种比较柔软的塑料的混合物研制开发出一种可以在室温及标准制造压力下进行循环利用和再成型的新型塑料,这种塑料经过处理,能软化成一种可以被模塑成各种形状的透明塑料,并在重复利用10次后,其韧性和强度保持不变。另外,美国各州为解决塑料废弃物问题,使用了立法这样的强制措施。 日本是世界塑料生产的第二大国,1997年产量已达到950万吨,其中塑料废弃物排放量相当于生产量的46%,一度成为该国严重的环境问题。日本是能源和资源短缺的国家,所以对废旧塑料的回收利用一直保持积极态度。近年来,日本在废弃塑料回收利用方面已经取得了显著的进步。 英国在废弃塑料回收利用方面也具有许多先进的技术。例如英国一家公司研制出一种将聚苯乙烯废料变为人造木材的方法。该方法是先将85%的废聚苯乙烯压碎、混合并加热,然后加入4%作为加固剂的滑石粉及9种添加剂,加工制成仿木材的制品,其外观、强度及使用性能等方面均可与松木媲美,此材料已用于住宅建设之中。 意大利是目前欧洲回收利用废旧塑料工作做得最好的国家。意大利的废旧塑料约占城市固体废弃物的4%,其回收率可达28%。意大利还研制出从城市固体垃圾中分离废旧塑料的机械装置。意大利对废旧塑料回收一般是将塑料碎片收集,并用干法将分离后的废旧聚乙烯制品粉碎后,用磁筛除去铁等金属杂质,经清洗、脱水、干燥后,通过螺杆挤出机进行造粒。这种回收料加入新料,可保证其具有足够的力学性能。 国外还有其他多种对废弃塑料的回收利用技术,概括起来主要包含: (1)再生法 (2)热分解法 (3)焚烧法 我国在废塑料回收利用方面也已取得一定成绩,许多研究单位、高等院校及民间团体、个体从基本原理到生产技术都做了不少工作,并取得了一批成果。在废弃塑料的回收利用技术方面,毫无疑问,再生法是最为科学合理的利用技术。就再生法而言,我国的技术水平还远没有达到国外先进水平,目前对废弃塑料回收利用的工作进展缓慢,相关技术还亟待完善、开发。但是,我国目前也在积极开展这方面的技术开发,研究废有机高分子材料再生利用技术,提出现行废塑料再生工艺的改进方法,在解决预处理技术的基础上,借鉴国外先进经验,研究推广适合我国国情的废塑料再生技术,以提高产品性能和质量。 2. 废旧防水卷材 国外对废旧防水卷材已经开展了卓有成效的回收利用。例如1992年,加拿大安大略省的Brampton市铺设了含有称为粒状沥青板材料的热拌沥青路面,粒状沥青板材料取自由IKO实业公司制造的屋面防水产品的边角料。路面表层的混合料含有不大于10mm的骨料和3 %~5%的沥青屋面防水材料的再生物作为掺合物。道路投入使用多年后仍未发现冬季气候所造成的路面损坏。 美国明尼苏达州曾在1990年使用9%的有机防水卷材作为热拌沥青掺合物铺了一段道路,由于该段道路运行状况良好,1991年秋季又摊铺了另外两段道路,含有5%和7%有机防水卷材的试验路段已在靠近Mayer镇和Sibley县的道路上投入使用。 国外也用回收的沥青屋面防水卷材废料作为生产填补路面坑洞的冷拌材料。与沥青屋面废料用于热拌沥青路面材料相比,沥青屋面废料用于冷拌操作方法更容易。冷拌法在美国新泽西州和马塞诸塞州等东部州的市区普遍使用。除了补坑槽之外,冷拌还用来修补车行道,填充公用事业的通道,修补桥梁和匝道,并帮助养护停车场。冷拌产品也能用做铺在沥青路面下面的骨料底基层的替换物。将沥青屋面废料用作冷拌材料的优点有:①成本低,再生沥青屋面冷拌混合料一般没有无掺杂的冷拌混合料那样贵;②料堆延性大且允许较长的施工时间;③拌合操作方便,铺筑之后能马上使交通恢复。 我国在废旧防水卷材回收利用方面尚没有成熟的技术和设备,致使大量的废旧防水卷材当作垃圾堆放,污染环境,也造成这部分再生资源的浪费。 3. 废弃混凝土 在国外,一些发达国家早在二次世界大战之后就开始了废弃混凝土回收再利用的研究。20世纪40年代中期,美国、日本等国已经开始用废弃混凝土再生骨料铺筑路基基层。 自1982年起,美国在ASTMC-33-82“混凝土骨料标准”中将废旧破碎的水硬性水泥混凝土包含进了粗骨料中。大约在同一时间,美国军队工程师协会也在有关规范和指南中鼓励使用再生混凝土骨料。美国的CYCLEAN公司采用微波技术,可以100%的回收利用旧混凝土路面材料,其质量与新拌混凝土路面材料相同,而成本可降低1/3,同时节约了垃圾清运和处理等费用,大大减轻了城市的环境污染。 荷兰是最早开展再生混凝土研究和应用的国家之一。在20世纪80年代,荷兰就制定了有关利用再生骨料制备素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土的规范。该规范规定了利用再生骨料生产上述混凝土的明确的技术要求,并指出,如果再生骨料在骨料中的重量含量不超过20%,那么,混凝土的生产就完全按照天然骨料混凝土的设计和制备方法进行。 德国于1998年提出了“在混凝土中采用再生骨料的应用指南”。目前德国每个地区都有大型的再生混凝土综合加工厂,一般地能进入破碎设备的废弃混凝土块体要求不超过1m×0.6m,近期德国一家公司生产的破碎机能容纳大到1.6m×0.9m的废弃混凝土块体。德国Lower Saxong 的一条混凝土公路工程中采用了再生混凝土。该混凝土路面总厚度260mm,底层采用190mm厚的再生混凝土,面层采用70mm厚的天然骨料混凝土。底层再生骨料的组成粒径如下:0~2mm占30%,2~8mm占14%,10~20mm占30%,20~36mm占6%,水泥用量350kg/m3,混凝土容重2310 kg/m3,抗压强度48.9~63.9MPa。此后,另外一条公路路面完全采用再生混凝土,其再生骨料组成粒径如下:0~2mm占27%,2~8mm占10%,8~16mm占28%,16~22mm占35%,水泥用量350kg/m3,混凝土容重2373kg/m3,抗压强度50.5~54.9MPa 。 目前,仅莫斯科已有5条废弃混凝土破碎和筛分工艺线投入运行。一般要求进入工艺线的废弃混凝土块体尺寸不大于0.74m×0.35m,工艺线的总功率一般为275kW,其生产率约为200m3/h。 韩国一家装修公司最近开发成功从废弃混凝土中分离水泥,并使这种水泥能再生利用的技术。这项技术目前已经在韩国申请专利。该公司将从明年下半年开始批量生产这种再生水泥。这家名为“利福姆系统”的公司说,他们首先把废弃混凝土中的水泥与石子、钢筋等分离开来,然后在700℃的高温下对水泥进行加热处理,并添加特殊的物质,就能生产出再生水泥。据称每100吨废弃混凝土就能够获得30吨左右的再生水泥,这种再生水泥的强度与普通水泥几乎一样,有些甚至更好,符合韩国的施工标准。这种再生水泥的生产成本仅为普通水泥的一半,而且在生产过程中不产生二氧化碳,有利于环保。韩国平均每天都产生5万多吨废弃混凝土,而且水泥的原料石灰石资源也正在枯竭,因此,这项技术不仅有利于解决建设中的废弃物问题,还能解决天然石资源短缺问题。 日本由于国土面积小,资源相对匮乏,因此,将废弃混凝土视为“建筑副产品”,十分重视将其作为可再生资源而重新开发利用。早在1977年日本政府制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》,并相继在各地建立了以处理废弃混凝土为主的再生加工厂,生产再生水泥和再生骨料,其生产规模最大的每小时可加工生产100吨产品。日本对于废弃混凝土的主导方针是:①尽可能不从施工现场排出废弃混凝土等建筑垃圾;②废弃混凝土等建筑垃圾要尽可能重新利用;③对于重新利用有困难的则应予以无害化处理。东京都在1988年对于废弃混凝土等建筑垃圾的重新利用率就已达到了56%;1996 年阪神大地震使日本许多高速公路和桥梁受损、大厦倒塌,产生的废弃混凝土有1500 万吨之多,几乎全部应用于震后重建工程;据建设省统计,1995年全日本废弃混凝土再资源化率已达到65%,2000年则已高达96%。 随着社会文明的进步以及可持续发展战略的实施,我国对于废弃混凝土等建筑垃圾的有效管理和资源化再利用越来越重视。我国政府制定的中长期发展战略鼓励废弃混凝土等废弃物的开发利用。有关部门也对相关技术与示范工程项目给予了一定的资金与政策支持,支持综合利用废弃混凝土等建筑垃圾来生产新型建材。北京城建集团一公司曾回收800多吨废弃混凝土,经过处理后成功地用于砌筑砂浆、内墙和顶棚抹灰砂浆、细石混凝土楼面及混凝土垫层。湖北省襄樊市公路建设中大量回收利用了破损的混凝土路面,取得了良好的经济效益和社会效益。2003年7月,同济大学利用废弃混凝土研究铺筑了一条“再生路”。一年来,“再生路”每天都要经受数百次大小车辆的碾压,路面却依然平整如初。 国外在废弃砖瓦回收利用方面少见报道,其原因可能是国外建筑中砖瓦结构较少。我国既有建筑中很大一部分是砖砌体结构,由于城市改造,每年产生大量的废弃砖瓦。废弃砖瓦由于本身具有一定的强度,容重较轻,适合于生产轻质建筑材料等产品,但是过去对于废弃砖瓦基本上是采用填埋的方法进行处理,浪费了大量的可再生资源。 5. 废旧道路沥青混凝土 国外对废旧道路沥青混凝土再生利用研究,最早从1915年的美国就已开始,但由于以后大规模的公路建设而忽视了对该技术的研究。1973年石油危机爆发后美国对这项技术才重新引起重视,并在全国范围内进行广泛研究。到20世纪80年代末美国再生沥青混合料的用量几乎为全部路用沥青混合料的一半,并且在再生剂开发、再生混合料的设计、施工设备等方面的研究也日趋深入。沥青路面的再生利用在美国已是常规实践,目前其重复利用率高达80%。 西欧国家也十分重视这项技术,德国是最早将再生沥青料应用于高速公路路面养护的国家,1978年就将全部废弃沥青路面材料加以回收利用。芬兰几乎所有的城镇都组织旧路面材料的收集和储存工作。法国现在也已开始在高速公路和一些重交通道路的路面修复工程中推广应用废弃沥青回收再利用技术。 欧美等发达国家都特别重视再生沥青实用性的研究,他们在再生剂的开发以及实际工程应用中的各种挖掘、铣刨、破碎、拌合等机械设备的研制方面都取得了很大的成就,正逐步形成一套比较完整的再生实用技术。欧美国家先后出版了《沥青混合料废料再生利用技术》、《旧沥青再生混合料技术准则》、《路面沥青废料再生指南》等一系列规范,提出了适于各种条件下沥青混合料再生利用的方法,使沥青混凝土再生利用技术达到了规范化和标准化的程度。 我国在早期曾不同程度地利用废旧沥青料来修路,但都将其作为废料利用考虑,一般只用于轻交通道路、人行道或道路的垫层。近几年来,国内一些公路养护单位尝试将废旧沥青混合料简单再生后用于低等级公路或道路基层,取得了一定效果。但由于缺乏必要的理论指导及合适的再生剂和机械设备的支持,在我国,再生沥青料并没有在实际工程中得到大量应用,经过简单再生的沥青混合料一般仅限于道路的基层,小面积坑槽修补或低等级路面的面层。 随着我国沥青路面高等级公路的发展,特别是许多高等级路面已经或即将进入维修改建期,大量的翻挖、铣刨沥青混合料被废弃,一方面造成环境污染,另一方面对于我国这种优质沥青极为匮乏国家来说是一种资源的浪费,而且大量使用新石料、开采石矿会导致森林植被减少、水土流失等严重的生态环境破坏。废弃沥青混凝土再生技术在国外已经较为成熟,沥青混凝土再生回用已成为节约资源、保护环境的大趋势,为什么我国还没有从事这项回收再生产的企业呢?一方面是由于我国尚无具有自主知识产权的废旧沥青再生利用技术,另一方面由于实施废旧沥青混凝土再生回用需要配备先进的大型自动化设备,因此,变废为宝的再生沥青混凝土生产成本比普通沥青混凝土要高,虽然社会效益和环保效益巨大,但是企业觉得无利可图。因此,我国对废旧道路沥青混凝土再生技术有必要进行深入、系统的攻关研究,开发新技术,降低回收利用成本。 6. 废弃植物纤维 在废弃植物纤维利用方面,有些发达国家已用木质纤维(刨花、木丝等)与有机合成树脂或无机胶凝材料复合制造人造板。我国是木材资源缺乏的国家,但却是农业大国,各类农业废弃秸秆排放量很大,可用以代替木质纤维制造人造板,不仅可变废为宝,且也符合可持续发展的方针。人造板基本上可分为有机胶结剂粘结的人造板与无机胶结剂粘结的人造板两大类。用某些植物纤维作增强材,用无机胶凝材(如水泥、石膏、镁质胶凝材等)作胶结剂,并加入适量助剂,经混拌、成型、加压、养护等工序制成平板。这类板材的特点是原料来源广、生产能耗低、自重小、导热系数低,防水、防蛀、防腐、有可加工性等,它们的耐火等级一般可达B1级,能用于二、三级耐火等级的建筑物,可作隔墙板或外墙板。某些发达国家与发展中国家均在大力开发与推广用植物纤维制造此类人造板,我国此类板材与国外同类产品的先进水平相比,主要差距在于制作过程的自动化程度低、劳动生产率低、产品质量的稳定性差等。所以急需开发先进的废弃植物纤维在建筑材料中的利用技术,提高废弃植物纤维利用率,开发建材新产品。 7. 工业废渣及其他废弃物 大多数工业废渣都具有可利用价值,建筑材料产业又是吸收消化工业废渣的主要渠道,所以世界各国都十分重视工业废渣在建筑材料中的应用技术。 (1)粉煤灰 (2)矿渣 在我国,利用矿渣的成功事例也有很多:青岛钢厂利用新上马的钢渣磁选线,把每年产生的50万吨钢渣全部变成了钢渣水泥、钢渣砖等建材产品;太原钢铁厂下属的东山水泥厂,利用矿渣生产的水泥每年达30万吨。太钢堆积半个多世纪、占地2平方公里、储量达1000万立方米的渣山不见了,曾经远近闻名的污染大户被国家环保总局命名为“环境教育基地”。 目前在我国,北京、上海、天津、浙江等地均建成矿渣微粉生产厂,但其产品远远不能满足建筑工程的需要,许多冶金企业和建筑施工单位都在筹建矿渣微粉或钢渣微粉生产厂,关键问题是选择何种粉磨设备能达到产量大、粉磨产品细度高、电耗低的效果。国外粉磨设备可以达到上述要求,但是价格昂贵,投资成本高,一般企业很难承受。例如,上海宝钢从日本引进CK磨机,一期工程年产60万吨,投资1.4亿元;鞍钢从德国引进的年产60万吨矿渣粉磨机和年产45万吨矿渣水泥混料系统,投资7000万元。国产磨机和国外磨机相比,虽然价格低,但产量小,电耗高。因此消化吸收从国外引进的粉磨设备的特点,研制出适合我国需要的高效磨机,是当务之急。 (3)淤泥 大多数淤泥化学成分及矿物组成与一般粘土(泥)、泥岩、粘土质岩相似。例如江河湖泊的淤泥其矿物成分一般是以高岭土为主,其次是石英、长石及铁质,有机含量较少,淤泥的颗粒大多数在80微米以下,含有一定量的粗屑垃圾及细砂。就淤泥的成分来看,它完全可以作为建筑材料的原材料。按目前的工艺技术,品质合格的淤泥至少可以应用在三种建材产品中:替代水泥企业生产的辅助原料,如页岩、砂岩、粘土等;用于开发人造轻集料(淤泥陶粒)及制品;用以取代粘土开发高档次的新型墙体材料。例如,在我国的江浙等地,淤泥不再是负担而是变成了资源,制砖企业用它来制造砖瓦。仅浙江的德清县就有禹轮砖瓦有限公司等6家规模较大的淤泥制砖企业。这6家企业2004年共利用淤泥超过240000立方米,淤泥制砖总量8356万块,节约土地176.61亩。近几年来,德清县已累计利用河道淤泥制砖近50万立方米。山东青岛四产新型建材有限公司研制开发了利用淤积海泥为原料生产超轻质陶粒的技术,所生产的超轻质陶粒规格为5~20毫米,堆积密度等级为300~700kg/m3,筒压强度为1~5MPa。该产品已用来生产轻骨料混凝土及轻质保温墙板。 (4)稻壳灰 (5)煤矸石 总的来说,我国在工业废渣利用技术及利用率方面与发达国家相比还有较大差距,这是摆在相关行业尤其是建筑材料行业的研究人员面前十分紧迫的艰巨任务。 概括起来,目前在我国,一些大学和研究机构一直在开展废弃物在建筑材料中的应用技术研究和推广工作,已经取得了很大进步。但是,还存在很多亟待解决的不足之处,主要表现在: (1)这方面的工作多数属于低水平重复性研究,研究和应用工作缺乏统一协调和系统性。 (2)由于缺乏充足的资金投入,我国在废弃物在建筑材料中的应用技术方面的研发工作不够深入,已经取得的成果技术水平或经济水平不高,导致我国在建筑材料循环利用技术方面进展缓慢,例如至今尚无有关建筑材料循环利用的技术标准体系和相关法律法规体系,废弃物在建筑材料中的应用基本处于自愿和无序状态,所以我国的废弃物在建筑材料中的应用技术水平和利用率很低,与发达国家存在着相当大的差距。 (3)我国现有的利用废弃物生产的建筑材料,其产品的生态性能还存在很多不足,虽然利用了废弃物,但是有些产品本身还会对环境或人身造成二次危害。这是不容忽视的问题。 在日益强调社会可持续发展的今天,建筑材料循环利用方面的这种落后局面不仅会进一步加剧生态环境污染,将失去大量可利用的再生资源,而且在一定程度上制约着我国可持续发展战略的实施。所以,我国在建材产业循环经济发展方面还面临着艰巨而紧迫的任务。 |