【正文】 過程不產(chǎn)生二次污染；能耗指標低于國家關(guān)于建材制品的控制指標；產(chǎn)品中固體廢棄 物綜合利用率 80%； 示范產(chǎn)品之一 仿石 材性能 ：抗壓強度 70MPa，抗折強度 8MPa， 吸水率 10%,凍融循環(huán) 25 次強度損失 10%,濕熱循環(huán) 25 次強度損失 20%,軟化系數(shù) ，外觀具有天然石材的裝飾效果 。 2020 年度 國家高技術(shù)發(fā)展 計劃資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域 環(huán)境污染治理新技術(shù) 優(yōu)先主題之一是 “ 工業(yè)廢棄物資源化 技術(shù) ” 。近年來 由昆明理工大學(xué) 開發(fā)的 CBC 復(fù)合材料 制備技術(shù)為固體廢棄物資源化提供了新思路 。通過不同固體廢棄物的組合、搭配和衍生，能生產(chǎn)出建筑行業(yè)普遍使用的大宗材料（見圖 1）。 實施 CBC復(fù)合材料技術(shù)將通過對相關(guān)行業(yè)的影響產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟價值： （ 1） 通過大量利用工業(yè)廢渣，將能對我國的資源節(jié)約、環(huán)境保護 、節(jié)能減排 和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略產(chǎn)生積極的推動作用； （ 2） 利用 CBC 復(fù)合材料 替代傳統(tǒng)水泥基材料，可實現(xiàn)混凝土行業(yè)“高效、節(jié)能 、耐久”的綠色戰(zhàn)略目標； （ 3）利用 利用 CBC 復(fù)合材料替代天然石材，將能起到節(jié)約天然資源、保護自然景觀，降低城建投資的效益 ； （ 4）利用 CBC 復(fù)合材料 反應(yīng)形成 的 獨特 結(jié)構(gòu)處理危險廢物 和 城市垃圾，可以解決傳統(tǒng)固化法成本高、穩(wěn)定性差的問題； （ 5）通過對 CBC 復(fù)合材料進行衍生改性使其具有輕質(zhì)、隔熱、透水、透氣、阻燃、耐高溫等特性， 能解決目前 建筑墻體 材料、道路材料、 裝飾材料、耐火保溫材料、隔絕材料 存在的不足 ； （ 6）利用 CBC 復(fù)合材料 優(yōu)良的施工操作性、 水化熱低、耐久性好、早強的特點，能 用于永久性工程如水電大壩、道路 、機場，通訊、市政設(shè)施的快速修建和 修 補。 我國廢物資源化工作始于 20 世紀 60年代，從 80 年代后期開始得到了長足發(fā)展， 經(jīng)過近 30 年的發(fā)展和積累，到 2020 年，我國固體廢棄物綜合利用率達到了 56%，廢物 利用量位居世界前列，但在技術(shù)水平和資源的合理利用方面與世界發(fā)達國家相比存在很大差距。廢渣用于水泥生產(chǎn)的過程主要在兩方面：一是用于生料配制，二是用于混合材以調(diào)整水泥標號。 2）固體廢棄物用于水泥混合材：有很多固體廢棄物如粉煤灰、礦渣、磷渣、鐵合金渣、錳渣等具有潛在活性，能夠在堿性環(huán)境中發(fā)生水化，水化的實質(zhì)是其原來在高溫煅燒或熔融冷卻過程中形成的玻璃體網(wǎng)絡(luò)解體、 使 [SiO4],[AlO4]四面體形成的三維連續(xù)的高聚合度網(wǎng)絡(luò)解聚成四面體短鏈，進一步解聚成[SiO4],[AlO4]等單體或雙聚體等活性物的過程，這些單體或低聚物處于無定型 6 的活性狀態(tài)，能夠與水泥水化產(chǎn)生的 Ca(OH)2 發(fā)生二次反應(yīng)，生成 CSH、 CAH 類水泥礦物，從而彌補水泥石孔隙和毛細管，使混凝土結(jié)構(gòu)密實，并高強耐 久，這一原理使得很多固體廢渣得以成功地用作水泥混合材，并成為混凝土中除水泥、水、砂、石以外的第 5 組分。國家每年用于墻體材料生產(chǎn)和采暖、空調(diào)降溫的能耗就占我國全年能耗總量的 20%左右。 因墻體材料 是大量消耗工業(yè)廢渣的主要途徑，近年來得到了長足發(fā)展，主要表現(xiàn)在如下幾方面： 1）燒結(jié)墻體材料：粉煤灰和煤矸石燒結(jié)磚是燒結(jié)法制造墻體材料的典型代表。利用這個性質(zhì)，可以生產(chǎn)不同于燒結(jié)磚的新型墻體磚。經(jīng)過 40 多年的發(fā)展，蒸壓磚的技術(shù)日趨成熟，其強度、耐久性均能滿足 7 建筑工程的需要。但由于采用水泥為膠凝材料，所有材料都 要外購，直接成本相對較高，同時由于設(shè)計、施工等配套措施不健全，所以影響了這種產(chǎn)品的大力推廣。 代表性技術(shù)之三：廢棄物復(fù)合材料 廢棄物復(fù)合材料是 20 世紀 90 年代初 由昆明理工大學(xué) 提出的用來進行廢物資源化的概念。 聚合物基廢棄物復(fù)合材料是對工業(yè)固體廢棄物（如鑄造廢砂、尾礦、爐渣、粉煤灰）進行一定處理（粒度處理、表面活化處理）后作為增強材料；把廢舊熱塑性塑料（ PE、 PP、 PS、 PVC）經(jīng)過破碎處理作為基體材料，再配以適當(dāng)?shù)奶砑觿?jīng)塑化復(fù)合而成。這種復(fù)合材料的原理與我國傳統(tǒng)的蒸壓磚十分相似，不同之處在于配料上需要對廢棄物進行活化處理，以最大限度發(fā)揮鈣質(zhì)材料的作用。 金屬基廢棄物復(fù)合材料是以廢鋁和廢玻璃為原料，采用熔 — 鑄 — 壓復(fù)合工藝制備而成，其連續(xù)相是鋁，分散相是玻璃顆粒，這種材料表現(xiàn)出既有鋁的延展性和韌性，又有玻璃硬度高的特征。但是從目前幾種廢棄物復(fù)合材料的形成機理、制備工藝、材料性能上看，還遠遠不能適應(yīng)固體廢物千差萬別、數(shù)量巨大、急待處理 和高附加值利用的迫切需要，必須拓展研究領(lǐng)域，開發(fā)新型的廢棄物復(fù)合材料。這些材料已經(jīng)在建筑、化工、冶金、能源產(chǎn)業(yè)發(fā)揮了巨大作用。陳潔、熊文強研究了利用粉煤灰為主要原料，在適量添加劑、煙煤和鋁土礦的配合下，經(jīng)混料、成球、干燥、冶煉等工藝制備出了與熔鑄金屬對摻法生產(chǎn)的硅鋁鐵合金成分相似的產(chǎn)品，該產(chǎn)品中還含有 2%的鈦和 %的碳，不但能滿足煉鋼的需要，還能提高鋼的強度、細化晶粒、降低時效敏感性和冷脆性。因此地聚合物材料因原料來源廣泛、制備過程簡單、能耗較低，被認為是一種綠色環(huán)境材料 [5]。 針對工業(yè)廢渣產(chǎn)生量大的特點，建筑材料依然是其利用的發(fā)展方向，并需要與材料科學(xué)的發(fā)展方向 功能化和復(fù)合化緊密結(jié)合起來，把基礎(chǔ)材料和高附加值有機結(jié)合起來，把規(guī)?；透呒夹g(shù)結(jié)合起來，把生態(tài)化和綠色環(huán)境材料的理念有機結(jié)合起來，這樣才能繼續(xù)推動我國工業(yè)廢渣資源化向高技術(shù)和高效益方向發(fā)展。 參考文獻： [1] 張書政，龔克誠 .地聚合物 [J].材料科學(xué)與工程學(xué)報 .2020， 21（ 6） :430～ 436. 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[21] 張召述 . 一種低溫陶瓷基聚合物復(fù)合材料的生產(chǎn)方法 [P]. 中國專利 :， . 三、 項目承擔(dān)單位、參加 （合作） 單位 、 項目主要 負責(zé)人 概 況 及在項目中的 分工 項目承擔(dān)單位 昆明利眾達再生資源有限公司 是昆明電器儀表有限責(zé)任公司的子公司， 是一家專業(yè)從事固體廢棄物綜合利用的企業(yè)，擁有職工 45 人， 其中工程技術(shù)人員 10人 ，公司擁有固定資產(chǎn) 220萬元 。 公司 生產(chǎn)基地位于昆明?？冢?建設(shè)場距昆明市區(qū) 40km，距安寧 21km，距晉寧 15km，區(qū)域有安晉公路、高海公路和南環(huán)鐵路通過，內(nèi)外交通便利 ，區(qū)域內(nèi)工業(yè)企業(yè)眾多，固體廢棄物十分豐富，是進行工業(yè)廢渣資源化的理想地區(qū) 。 12 早在 20世紀 80 年代，昆明理工大學(xué)就在全國率先開展了固體廢棄物資源化科學(xué)研究， 1995 年申報成功了固體廢棄物資源化國家工程 研究中心，一舉確立了昆明理工大學(xué)在固體廢棄物資源化領(lǐng)域的國內(nèi)領(lǐng)先地位，經(jīng)過 20 多年的積累，已經(jīng)形成了獨具特色的廢棄物復(fù)合材料研究方向。 昆明電器儀表有限責(zé)任公司 執(zhí)行 董事長，總經(jīng)理。男，回族，現(xiàn)年 48歲，大專學(xué)歷。 張召述：本 項目技 術(shù)負責(zé)人。 近年來以第一作者公開發(fā)表研究論文 24 篇， 申請發(fā)明專利四項 ，其中 1項授權(quán)。 在示范生產(chǎn)線基礎(chǔ)上，不斷開發(fā)新產(chǎn)品，適時在全省范圍內(nèi)實施生產(chǎn)線建設(shè)和產(chǎn)品推廣，最終成為云南省乃至全國在工業(yè)廢渣綜合利用領(lǐng)域內(nèi)的模范企業(yè)。 在工業(yè)廢渣制備 CBC 復(fù)合材料方向，昆明理工大學(xué)奠定了堅實的研究基礎(chǔ)，主要表現(xiàn)在： 2020 年，與昆明發(fā)電廠合作開發(fā)低質(zhì)粉煤灰活化生產(chǎn)新型水 泥基材料工藝技術(shù)，項目成果之一粉煤灰活化技術(shù)已經(jīng)實施產(chǎn)業(yè)化，建成了年產(chǎn) 10 萬噸高性能混凝土礦物摻合料生產(chǎn)線，每年新增產(chǎn)值 1200 余萬元； 2020 年，與中國鋁業(yè)合作，開發(fā)鋁土礦選尾礦資源化技術(shù)，對項目成果之一 CBC 復(fù)合材料防石磚進行了擴大性試驗，生產(chǎn) 200 多 ㎡產(chǎn)品，在河南焦作進行試用，歷經(jīng) 2 個寒暑，未出現(xiàn)褪色、凍融破壞等不良現(xiàn)象 。 此外，昆明理工大學(xué)課題組還獲得了兩項云南省自然科學(xué)基金的資助，完成了大量基礎(chǔ)性研究工作，凝聚了一支穩(wěn)定的研究隊伍，形成了相對完善的知識產(chǎn)權(quán)保護體系。無重金屬、腐蝕性物質(zhì)和有毒氣體釋放，可作為天然石材、陶瓷和高性能混凝土制品的替代材料使用； （ 3）產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟指標： 工業(yè)廢渣的比例 90%， 生產(chǎn)過程 不排放二次廢棄物，最高加工溫度 180℃，規(guī)模化生產(chǎn)的成本 20 元 /㎡（ 50㎜厚） 。 考核指標 （ 1）生產(chǎn)線的 生產(chǎn)能力； （ 2）產(chǎn)品的技術(shù)性能、成本； （ 3）廢棄物利用率； （ 4）總體技術(shù)水平； （ 5）能耗指標； （ 6）知識產(chǎn)權(quán)保護； （ 7）社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益。 2）活 性激發(fā)材料優(yōu)化制備 和均化 技術(shù)： 活性激發(fā)材料是 CBC 復(fù)合材料的關(guān)鍵組分，但因廢渣的礦物組成、潛在活性和理化性質(zhì)復(fù)雜多變，這就需要對活性激發(fā)材料的組成和摻量進行調(diào)整，一方面降低生產(chǎn)成本、穩(wěn)定生產(chǎn)、提高制品質(zhì)量。這就需要根據(jù)產(chǎn)品方案靈活調(diào)整從原料處理開始的各項工藝 參數(shù)。 （ 4） CBC 復(fù)合材料的強化 CBC 復(fù)合材料 不同于傳統(tǒng)水泥混凝土，不適合在自然條件下養(yǎng)護，而需要濕熱養(yǎng)護，而不同制品因形狀、厚度的差異，可能在養(yǎng)護過程中因固化應(yīng)力的不同而產(chǎn)生收縮裂紋缺陷，這就導(dǎo)致產(chǎn)品的廢品率高，影響生產(chǎn)成本。 5） 研究 CBC 復(fù)合材料的應(yīng)用技術(shù) （ 1） 制訂技術(shù)規(guī)范、操作規(guī)程和產(chǎn)品標準； （ 2） 對產(chǎn)品的應(yīng)用情況進行跟蹤監(jiān)測， 并對可能存在的問題進行改進 。 —— 1）產(chǎn)品和技術(shù)在全省范圍內(nèi) 推廣； 2）準備技術(shù)文件，組織專家鑒定。 成員由昆明利眾達再生資源有限公司的技術(shù)（或管理）骨干、昆明理工大學(xué)方的技術(shù)骨干組成。 在建設(shè)期間，參與本項目的各方人員的人事、工資關(guān)系不變。 與本項目有關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)如下： [1] 張召述 . 一種用工業(yè)廢渣制成的 CBC 復(fù)合材料及其生產(chǎn)方法 . 中國專利： ，2020923. [2] 張召述，夏舉佩 . 一種低溫陶瓷基聚合物復(fù)合材料的生產(chǎn)方法 . 中國專利： ， 2020217. [3] 張召述，夏舉佩 . 一種低溫陶瓷木材的生產(chǎn)方法 . 中國專利 ： ， 2020729. 19 上述專利已經(jīng)進行了實質(zhì)審查，申請沒有被國家知識產(chǎn)權(quán)局剝回的理由，專利授權(quán)的可能性很大。 2） 加工成本 表 3 加工成本估算表 序號 成本名稱 年總金額 （萬元 /年） 單位成本 （元 /m2） 備注 1 折舊 總投資的 10% 2 維 修 設(shè)備的 10% 20 3 工資 工人均 /年，管理崗位 /年 4 福利 工資的 14% 6 運輸 單價 /噸 .公里 合計 固定成本 變動成本 3） 銷售、管理 表 4 銷售成本估算表