王東彬

秦皇島渤海鋁幕墻裝飾工程有限公司

建筑可再循環(huán)利用材料應(yīng)用分析

王東彬

秦皇島渤海鋁幕墻裝飾工程有限公司

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和建筑市場(chǎng)的不斷完善。國(guó)家對(duì)節(jié)能環(huán)保材料的持續(xù)推廣和要求，人們對(duì)新材料的認(rèn)知度和接受度的普遍提升，高科技節(jié)能環(huán)保材料在建筑中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，本文重點(diǎn)分析了建筑可再循環(huán)利用材料的應(yīng)用，重點(diǎn)對(duì)煤矸石改性混合高分子材料的成型原理及應(yīng)用進(jìn)行分析，并對(duì)該材料的市場(chǎng)前景進(jìn)行了大膽分析，為建筑市場(chǎng)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展指明了方向。

煤矸石；高分子；再循環(huán)利用；建筑

1 引言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展進(jìn)步，國(guó)家產(chǎn)不斷增長(zhǎng)，煤矸石的產(chǎn)量持續(xù)增加，目前，我國(guó)有矸石山1500多座，累計(jì)堆存矸石35.8億噸以上。煤矸石主要是煤的形成過(guò)程中與煤伴生以及灰分共同形成的一種碳質(zhì)巖石。為了提升我國(guó)煤矸石的利用率，我國(guó)大力發(fā)展了煤矸石在高分子材料中的綜合利用，降低了成本，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，為可持續(xù)發(fā)展的道路奠定了基礎(chǔ)。

2 煤矸石填充高分子材料的影響因子

煤矸石填充高分子材料影響因子

(1)煤矸石的粒度大小對(duì)高分子材料的補(bǔ)強(qiáng)性有著很大的影響，粒徑越大，比表面積越小，表面效應(yīng)越弱，與高分子材料的作用越弱，限制高分子材料運(yùn)動(dòng)的能力和承載效率也越差，對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)性提高越小，反之則較強(qiáng)。

(2)煤矸石的組成和來(lái)源對(duì)高分子材料有重大影響，隨著煤矸石中有機(jī)質(zhì)固定碳的含量降低，與高分子材料的相容性越差，其補(bǔ)強(qiáng)性也越差，反之，則補(bǔ)強(qiáng)性越好。

(3)改性劑的影響對(duì)填充高分子補(bǔ)強(qiáng)性有很大的作用。選用合適的表面活性劑，偶聯(lián)劑以及復(fù)配技術(shù)等進(jìn)行包覆處理，是提高其改性效果的關(guān)鍵所在。由于煤矸石為無(wú)機(jī)填料，可以通過(guò)表面改性提高其活性。通過(guò)對(duì)煤矸石礦粉進(jìn)行表面改性處理，煤矸石的物理機(jī)械性能得到進(jìn)一步提高，而且不同的改性劑對(duì)煤矸石的改性效果不同，所以經(jīng)過(guò)超細(xì)粉碎和表性處理等深加工以后，填充量和補(bǔ)強(qiáng)性能都有很大提高。

新產(chǎn)品與現(xiàn)存產(chǎn)品作對(duì)比，根本要素是在產(chǎn)品性能、質(zhì)量、價(jià)格、服務(wù)，優(yōu)勢(shì)是非常明顯的。它改變了傳統(tǒng)建筑材料和建筑模式，讓建筑從工程時(shí)代進(jìn)入工廠時(shí)代，由建筑變成建造總裝，質(zhì)量可控、進(jìn)度可控、成本可控，材料循環(huán)利用，無(wú)建筑垃圾，建裝一體化，快速高效、個(gè)性化的建筑體產(chǎn)品。

3 煤矸石高分子材料的性能優(yōu)越性及下一步的研究方向

煤矸石改性材料比表面積大，孔隙較密，可以承載光催化劑進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)以煤矸石高分子材料作為載體時(shí)，可以有效吸附污染因子，在載體表面始終存在較為純凈的狀態(tài)，可以提高光催化的效率，當(dāng)光催化反應(yīng)的副產(chǎn)物產(chǎn)生時(shí)，密實(shí)的空隙可以有效地保證對(duì)污染物質(zhì)的吸附，采用兩種降解污染物的物化方法可以達(dá)到兩種催化劑的共同對(duì)微生物的降解作用，能夠起到節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的良好效果，目前已經(jīng)作為較為成熟的處理工藝應(yīng)用于對(duì)廢水的三級(jí)處理的實(shí)際使用過(guò)程中，并且在表面負(fù)載的改性催化劑的利用過(guò)程中利用較為廣泛。對(duì)于煤矸石高分子的板材產(chǎn)品的利用可以有效解決前期原料對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，與傳統(tǒng)的板材產(chǎn)品相比，具有避免二次污染和成本較低的特點(diǎn)，對(duì)于其作為板材新原料的應(yīng)用前景也是較為廣闊，因此，作為煤矸石的改性產(chǎn)品的高分子材料，可以利用煤矸石作為采礦低值副產(chǎn)物的特點(diǎn)，進(jìn)行利用效率的提升，增加其作為礦物的附加值，還能提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值，對(duì)環(huán)境和生態(tài)也較為有利，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和清潔生產(chǎn)的理念，對(duì)建設(shè)和諧社會(huì)和踐行低碳環(huán)保的價(jià)值理念具有不可估量的價(jià)值。

對(duì)于煤矸石改性高分子材料的研究現(xiàn)狀的短板主要表現(xiàn)在，煤矸石改性高分子材料的外表面積較大，但是如何將其進(jìn)一步改良，以增大其對(duì)污染物的有效利用孔隙度，還需要更加專業(yè)和前沿的科研隊(duì)伍進(jìn)行較為漫長(zhǎng)的研究之路，當(dāng)作為改性橡膠補(bǔ)強(qiáng)的炭黑的替代物時(shí)，雖然能降低炭黑的使用成本，但是對(duì)其的研究還處在較為初級(jí)的階段，對(duì)于煤矸石改性高分子填料的研究也是下一步工業(yè)化的一大研究方向，除此之外，由于煤矸石的顏色較深，當(dāng)其作為塑料填料進(jìn)行生產(chǎn)利用時(shí)，只能對(duì)深顏色的塑料作為填料使用，如何研發(fā)出對(duì)其顏色的脫色較為經(jīng)濟(jì)合理的方法，以突破只能作為深顏色填料的原料的使用價(jià)值，也是該材料以后較為有前景的發(fā)展方向。

4 煤矸石高分子材料的應(yīng)用

4.1 制造纖維

纖維產(chǎn)品為無(wú)機(jī)材料，成分主要是硅鋁成分，可以當(dāng)產(chǎn)品銷(xiāo)售，可以制作保溫材料等，可用于高層建筑和建造大跨度橋梁，適于燒制輕集料的煤矸石主要是碳質(zhì)頁(yè)巖矸和選煤廠排出的洗矸。輕集料和用輕集料配制的混凝土是一種保溫性能較好的新型輕質(zhì)建筑材料，輕集料的質(zhì)量主要取決于煤矸石的性質(zhì)和成分。

4.2 復(fù)合原料產(chǎn)品

以無(wú)機(jī)纖維材料為主，增加高分子材料、骨料等合成復(fù)合原料。目前由于煤矸石磚的抗凍、耐酸、耐堿、耐火性能都比較好，我國(guó)煤矸石磚的技術(shù)質(zhì)量性能均優(yōu)于傳統(tǒng)生產(chǎn)的粘土磚，而且，中高鋁煤矸石可代替粘土和部分礬土，低鋁煤矸石可代替粘土生產(chǎn)普通水泥，為水泥熟料提供足夠的三氧化鋁，制造出具有快捷、早強(qiáng)、不同凝結(jié)時(shí)間、的特種水泥。

4.3 板材及管材

用煤矸石水泥和煤矸石粗細(xì)集料配置的煤矸石混凝土具有質(zhì)量輕、成本低、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，用項(xiàng)目生產(chǎn)的復(fù)合原料，制造的不用規(guī)格、色調(diào)、花紋及用途的板材及用項(xiàng)目生產(chǎn)的復(fù)合原料，制造不同規(guī)格、用途的管材、各種輕質(zhì)墻體材料，如輕質(zhì)內(nèi)墻板、空心磚、排水管、彩色地面磚、通風(fēng)道等建筑材料制品。

4.4 用復(fù)合原料生產(chǎn)多樣化產(chǎn)品，有建筑結(jié)構(gòu)、部件、部品

①墻體集成構(gòu)件體；②樓層地板構(gòu)件體；③屋頂板構(gòu)件體；④門(mén)、門(mén)框、窗框構(gòu)件體；⑤衛(wèi)生間集成構(gòu)件體；⑥異型構(gòu)件體（水、電、管路、板體件、連接部件）；⑦樓梯集成構(gòu)件體；⑧房屋裝飾多樣化構(gòu)件體；⑨地基樁柱構(gòu)件主體。

以煤矸石為主要原料生產(chǎn)的新型墻體材料，具有容重輕、保溫吸音好的特點(diǎn)，如空心砌塊、加氣砌塊以及加氣混凝土制品，可用于內(nèi)隔墻、承重墻、非承重墻等多種建材產(chǎn)品。煤矸石制保溫材料具有耐壓強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低等特性，主要是生產(chǎn)巖棉、煤矸石棉這類保溫材料。

一方面，在煤矸石梯度深加工、聯(lián)產(chǎn)系列產(chǎn)品方面，根據(jù)產(chǎn)品特性及原料屬性，分為高附加值少量利用、中等附加值中等利用、低附加值大量利用，高效利用、綜合利用、無(wú)尾排放的原則，統(tǒng)籌考慮煤矸石資源化開(kāi)發(fā)利用的技術(shù)和方向。

另一方面，活性較低是煤矸石在市場(chǎng)中不能得到廣泛應(yīng)用的主要原因之一，由于未經(jīng)處理的煤矸石本身的活性較低，需要采用一定的方法將其活性激發(fā)出來(lái)，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的方法，常用的有物理方法、化學(xué)方法和熱激活，在實(shí)際操作中則是采用多種激活方式結(jié)合，但總的來(lái)說(shuō)，由于目前的技術(shù)限制，活化方法整體效率不高，存在一系列的副產(chǎn)物，因此，將其大規(guī)模用于工業(yè)生產(chǎn)，還有很長(zhǎng)的路要走。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)煤矸石改性高分子材料的綜合利用的過(guò)程中，需要加強(qiáng)知識(shí)和理論的創(chuàng)新應(yīng)用，同時(shí)，考慮各類煤矸石的特點(diǎn)及屬性，要在現(xiàn)有成熟工藝的基礎(chǔ)之上不斷鞏固現(xiàn)有的技術(shù)和產(chǎn)品，而且要研發(fā)新工藝、新技術(shù)，積極學(xué)習(xí)和引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備和成熟的理念，同時(shí)形成可持續(xù)發(fā)展利用的閉環(huán)，只有如此，整個(gè)世界的發(fā)展才能實(shí)現(xiàn)螺旋上升的快速增長(zhǎng)。

[1]劉俊紅,胡建,陳善勇.改性煤矸石在橡膠高分子材料中的應(yīng)用[J].貴州化工,2012(37):8～10.

[2]白志民,李桂金,金玥,付瀛.硅酸鹽固體廢棄物(煤矸石)應(yīng)用的研究進(jìn)展[J].硅酸鹽學(xué)報(bào)，2010(38):1357～1361.

[3]王斌,張冬健,谷林,王安佳.煤矸石綜合利用的研究綜述[J].煤炭加工與綜合利用,2013(3):77～80.

[4]李潔,張峰,張鶯鶯.煤矸石在建筑中的綜合利用及發(fā)展方向研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2010(28):28.

[5]楊鳳玲,嚴(yán)生.簡(jiǎn)述煤矸石在建筑材料工業(yè)中的應(yīng)用[J].粉煤灰綜合利用,2005(1):259.

[6]郭建秋,煤矸石在建材領(lǐng)域的應(yīng)用[J].能源與節(jié)能,2014(3):103～104.

[7]李濱,車(chē)東進(jìn),淺談煤矸石在建材工業(yè)中的應(yīng)用[J].科技資訊,2014(12):56.