当前高新建材、绿色建材发展趋势分析

当前高新建材、绿色建材发展趋势分析中国建筑材料集团公司蒋洋整理建筑和建材是关系到国计民生的重要支柱产业。我国是建材生产大国，但实际上很多高档建材却严重依赖进口，原因就在于高能耗、高资源消耗、档次低、高污染，而且功能少或单一、与环境的协调性差。面对资源和环境对我国经济发展的严峻考验，政府各部委近年来颁布了各项政策法规以引导建材行业的健康可持续发展。例如，对于墙体材料和建筑结构体系，国家近年来出台了一系列政策文件：1）早在1999年，国务院办公厅1999年72号文《关于推进住宅产业现代化，提高住宅质量若干意见》中指出：要根据当地建筑结构体系，制定新墙材产品研究开发计划，尤其是近几年住宅产业现代化倡导的框轻结构、大开间承重结构、轻钢框架等新型结构体系，要求积极开发与此相适应的装配式板材等新型墙材产品。2）建设部、国家经贸委等联合发布《关于在住宅建设中淘汰落后产品的通知》，通知中明确指出：逐步限时禁止使用实心粘土砖，限时截止期限为2003年6月31日。各地应采取切实措施，抓紧做好实心粘土砖的替代材料及制品的衔接工作，积极推广采用新型建筑结构体系及与之相配套的新型墙体材料。3）国家经贸委组织编制的《近期行业技术发展重点》中提出了建材业技术发展方向是加速淘态传统建材产品中污染严重，能耗高的生产工艺和装备。其中重点开发、推广应用的产品和技术是新型墙体材料产品及生产工艺装备：包括“绿色建材产品”的轻质板材等新型墙体材料的开发；各种利废，节能，有利环境治理的新型墙体材料与装备开发；新型建材应用技术与规范。4）建设部近期颁布了《国家建筑钢结构产业“十五”计划和2015年发展规划纲要(草案)》，提出“十五”期间，应以多层钢结构房屋为突破点，大力发展环保型的、易于产业化和可再次利用或者说可持续发展的建筑钢结构。同时建设部住宅产业化促进中心也为此面向全国征集与钢结构住宅配套的各类产品，其中提出需要与钢结构配套的外墙装饰板材和非承重内墙材料。当今世界，环保已经成为全人类普遍关注的话题，在住宅建设的全过程中，时时刻刻涉及到环保的问题：建筑材料的生产涉及土地、木材、水、能耗等资源；土建工程涉及扬尘、噪声、垃圾等环境污染问题；房屋装修过程中涉及结构破坏、装修材料污染指数严重超标、噪声扰民等问题；住宅使用过程中涉及采暖、空调使用耗能、建筑隔声、防火等问题。因此，开发生产具有环境协调性的生态建材和住宅产业——这个支撑我国国民经济发展的支柱产业，在执行国家节约资源、保护环境的基本国策中起着举足轻重的作用。作为建筑材料不仅要求高强度和高性能，还要考虑其环境协调性。所以，环境友好性（或生态型）的住宅和建材产业的概念应该是：第一、从建筑材料的生产到建筑物的土建和装修过程能够满足节约资源、保护环境的要求，有时候还能做到充分利用各种废弃物如废塑料、旧轮胎、矿渣、泥沙、粉煤灰、秸秆、木屑等，产品废弃后可作为再生资源或能源加以利用，或能作净化处理；第二、在建筑物的使用过程中将使用能耗、环境污染的指数降至最低，尽量减少废气、废渣、废水的排放量；第三、具有优异的使用性能，尽可能的提高住宅的舒适度和使用过程中对人类健康及环境有益无害，最好功能复合化，如杀菌、调温、阻燃、调光、消声、防霉、防射线、静电等等。二十世纪60-80年代，世界建材工业相继发生了一系列重大的技术革命。平板玻璃浮法成型、新型干法水泥生产、墙地砖一次烧成、卫生陶瓷高压注浆成型、玻璃纤维池窑拉丝等创新技术的出现、应用和发展极大地提高了劳动生产率和产品质量，扩大了生产规模，降低了产品热耗，能耗，有效控制了烟尘、粉尘、有害气体的排放，由此引发了世界建材工业快速发展，解决了全球对建材产品的巨大需求。二十世纪世界建材科学技术取得了辉煌的成就。在最近20年，世界建材工业新技术绝大部分是在上世纪几大创新技术的基础上开发或发展的，从总体上还未出现影响深远、重大的技术创新，这些新技术包括降低热耗、提高自动化程度、扩大生产规模、利用废物、环境保护、产品深加工等方面，是对原有创新技术的完善和提高。1、国际水泥工业新技术、新装备、新产品国际先进指标新型干法代表当今水泥生产方法最高技术发展，其主要经济指标：熟料烧成热耗降至2500kj／kg；单位容积熟料产量160－270kg／m3h；水泥单位电耗90kwh／t，并继续下降；运转率可达92%，年运转周期有望高达320-330天；人均劳动生产率达15000t／人·年；可利用窑系统和篦冷机320－420℃废气余热发电。装备大型化在水泥装备方面，向大型化发展仍没有变化，但停留在8000-10000t/d最高水平上，大多数在2000t／d-5000t/d的水平上。在粉磨系统技术、装备方面，出现了具有巨大潜力的立磨、辊压机和作为水泥终粉磨的新型水平辊磨（Horomill和CEMAX）三种新型挤压粉磨装备。环境保护目前，新型干法生产技术已日臻成熟。国外水泥工业已更加重视提高质量、节能、环保、利废、资源二次综合利用的开发和应用。其表现：先进国家对废气、粉尘的排放标准要求越来越严，一般规定在30－50mg／Nm3以下，并且规定了严格的惩罚措施。对于水泥煅烧工艺产生高温废气中SO2；、CO、NOx气体的含量以及重金属的排放量，发达国家也采取了严格的限制措施，全面进行控制，窑系统向着控制NOx、SO2、CO以及微量重金属排放量方向发展。出现了以低氮为主设计的分解炉、燃烧器。可见，当今世界水泥工业的环保工作方面开始从被动治理转向主动治理，从单项指标控制到综合指标和总量控制阶段。节能、利废、资源的二次综合利用技术由于水泥生产过程中，使用大量的石灰石作为原料，并需要很高的煅烧温度。存在一个固有的问题就是向大气排放较多的CO和NOx。CO2、NOx的排放与燃料、石灰石消耗、燃烧温度有关，减少CO2的排放量可采用降低燃料和石灰石消耗的措施。NOx排放量的降低则需要降低燃烧温度，燃料消耗的降低需要石灰石单位消耗量以及煅烧温度的下降，从这些观点看，要减少CO2、NOx的排放量，必须降低水泥的燃烧温度以及燃料和石灰石消耗量，因此，为节约能源和资源，开发了有利环境的水泥。世界各国采取积极的态度和有利的措施，着手科学地处理、利用垃圾，将垃圾列为维护经济持续发展的“第二资源”，向垃圾要资源，要能源，要效益。一些废渣，如矿渣、粉煤灰、硅粉、石膏副产品和铁渣已作为水泥生产原料。其它如煤灰、燃烧剩余物、废轮胎、废石、废橡胶、废塑料和废木材等可燃材料，都可作为水泥原料和燃料的替代物。1999年德国、瑞士已取代了全国熟料煅烧用燃料的18%-20%，北欧诸国为10%-14%，英国为8%，美国为5%。瑞典、美国的个别企业，烧废料的比例高达80%。瑞典利用各种废油和化学溶剂做水泥的二次燃料。欧洲一些国家正在试验用废纸制造水泥。废纸回收重新造纸后会有30％的剩余物，这些泥浆状的剩余物因无法再利用只能排入下水道，造成污染。研究发现，这些泥浆中除纤维外还含有一些矿物质，如高岭土和石灰。当这些矿物灰达到一定浓度时，泥浆可以用来制造砖和水泥，而且造出的水泥质量很好。目前，比利时、丹麦、西班牙等国已经建立了用废纸造水泥的试验性设施。目前利用废渣和二次能源生产的水泥新品种有：破布水泥、粉煤灰水凝水泥、米糠水泥、变色水泥、木质水泥、夜光水泥、球粒水泥、陶瓷水泥等。水泥生产过程中可利用、处理其它工业大量的废料的特点，将使水泥工业发生深刻的变革，成为高效能、低消耗、高耐久性对生态环境最友好的工业之一。2．目际平板玻璃和深加工赋工业新技术、新产品2．1平板玻璃工业新技术在平板玻璃原片制造技术上，目前国外还看不出有什么新的、更好的方法能够取代浮法成形工艺，但浮法技术仍将继续完善和提高。超薄技术对玻璃带施加纵向——横向拉力是生产浮法超薄玻璃惟一方法。美国专利4349642，4354866；英国专利1010913，1313743；俄罗斯专利775997，367685，485079浮法线上得到采用。无色透明优质超薄玻璃是生产ITO膜玻璃的重要材料之一，目前该产品正走俏国际国内市场，产品供不应求。不少国家的玻璃制造商早已看到这个有利的商机，纷纷将原有的个别生产线改成超薄玻璃生产线。英国皮尔金顿公司将一条较小的浮法线改成在线镀膜超薄玻璃生产线，可生产0.4至1.1毫米的薄玻璃，板面的平整度极佳，微波纹起伏只有3O至50纳米。浮法玻璃退火窑棍道技术新进展在退火窑的热端，不同的方法决定解决辊印所采用的两条途径明显不同。一条是开发一种非常硬的应用于金属辊的陶瓷表面涂层，它易于清洁并恢复到光滑的抛光表面，而且能应用于退火窑在线清理设备中。另一条是开发一种能阻止表面附着物形成的辊道包覆材料。目前所用的主要是热惯性低的铝硅酸盐或钙硅酸盐纤维辊道包覆材料。但还要研究解决陶瓷纤维包覆材料内（目前无法避免）的“渣粒”和包覆材料提前退化问题。在线镀膜技术发达国家在浮法线上成功地开发了在线金属化合物热解镀膜技术，化学汽相沉积镀膜技术、电浮法镀膜技术、低辐射镀膜技术。英国、法国、比利时等国能在线生产玻璃镜。玻璃熔窑的各种氧气燃烧技术富氧燃烧、喷氧、富氧空气补给、纯氧燃烧助燃、全部纯氧燃烧五种形式正成为标准技术，正不断完善发展下去。一窑两线发展国际玻璃商为适应市场需求，节约能源，控制生产总量，防止积压，设计建成了一窑两线（两个品种）的生产方式。美国加迪安公司获悉国际市场的建筑商们仍对压花玻璃有可观的需求量，公司在美国南卡罗来纳州的浮法玻璃工厂立即进行技术改造使之成为一窑两线，改造后的600t/d级浮法线新增设100t／d压花玻璃生产线，可同时生产浮法玻璃及压花玻璃。美国另一家公司为占领阿拉伯国家对压花玻璃的需求市场，已在沙特建设550t/d级浮法线的同时，并设计建有100t/d级压花玻璃线。日本旭玻璃公司在国内建设一条500t/d的浮法玻璃生产线的同时，也设计建造100t/d级压花玻璃生产线。欧洲的玻璃制造商也在改造建设浮法及压延的一窑两线生产线。节能工艺用严格控制热交换、设备配置的标准化、玻璃带的加宽等方法可以大大提高浮法工艺的生产能力和经济效益。传统工艺规定在锡槽的头部和中部区域加热，在尾部区域强烈冷却。新的观点则要求锡槽中的热交换调节不瞧减小加热功率，而且要减小冷却强度，这样可保持热量平衡。为此而采用更为准确调节锡槽热制度的新方法，例如采用安置在锡槽窥孔上的专用加热器以及可调节选择温度工艺冷却器等。环保技术玻璃熔窑废气中的硫氧化物S0x、氮氧化物N0x和烟尘是污染大气环境的主要有害成分。为了保护大气环境，国际上许多国家相继制定了严格的玻璃熔窑废气排放标准和相应的排污收费标准；建立了较为完善的环保管理体系，对S0x、NOx和烟尘等有害物质的排放作了严格限制，有关玻璃生产企业积极开发和推广应用新的玻璃熔窑废气治理技术。（1）静电除尘技术：静电除尘器有板状和管状两种。（2）降低硫氧化物排放量的枝术：硫氧化物SOx主要指SO2和SO3，可与碱性吸收剂反应而生成硫酸盐和亚硫酸盐。废气脱硫，根据吸收工艺的不同，可以分为湿法、干法和半干法等。（3）降低氮氧化物排放量的技术：氮氧化物N0x主要指N0和N02。一次治理措施①氧助燃技术②分层燃烧技术③采用低的空气过剩系数④选用低氧喷枪。二次治理措施①3R技术②选择性催化还原法③非催化选择性还原法。2．2深加工玻璃新品种利用太阳能发电的平板玻璃与平板玻璃有关的太阳能发电系统有两类。第一类，是在单体建筑物的屋顶和幕墙上安装的光伏发电系统。它是利用硅光电池、硒光电池、蹄光电池等在阳光照射下能产生一定向电动势（即光伏效应）的半导体元件，拼接粘合在超透明平板玻璃上成为光电板，将光能转换成电能并经整流、升压后供建筑物内部直接使用。第二类是大面积集热式太阳能发电系统。由以色列索来尔公司开发成功的以太阳能作为热源带动传统的大型蒸汽涡轮发电机发电的新型太阳能技术，就是以数座通体透明的大型玻璃建筑物作为集热装置的。电致变色玻璃近10年来，美国、英国、意大利、德国及其它国家就最新的玻璃产品——电致变色玻璃窗进行了深入广泛的研究并获得了令人满意的结果。起初，此种玻璃窗主要是为汽车