【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 種類和性質(zhì)不同，需要采用不同的配方并調(diào)整工藝參數(shù)，均可制備出具有使用價(jià)值的復(fù)合材料。這種材料既具有高分子聚合物的韌性，也具有無(wú)機(jī)非金屬材料的穩(wěn)定性和剛度，可在廣泛領(lǐng)域替代塑料、陶瓷、混凝土和木材 制品。 硅酸鹽基廢棄物復(fù)合材料是以工業(yè)廢渣（廢砂、尾礦、爐渣、粉煤灰）為 8 主要原料，通過(guò)石灰和添加劑的合理配合，在濕熱條件下激發(fā)廢棄物的潛在活性，生成 CSH、 CAH 類膠凝礦物，這種新生的膠凝礦物是復(fù)合材料的基質(zhì)材料，沒(méi)有參與反應(yīng)的核心顆粒就變成了強(qiáng)化的骨架材料。這種復(fù)合材料的原理與我國(guó)傳統(tǒng)的蒸壓磚十分相似，不同之處在于配料上需要對(duì)廢棄物進(jìn)行活化處理，以最大限度發(fā)揮鈣質(zhì)材料的作用。用這種技術(shù)來(lái)處理廢棄物，最終制品是建筑墻體磚，可以大批量地消耗工業(yè)廢渣。 玻璃陶瓷基廢棄物復(fù)合材料是以工業(yè)廢渣（廢砂、廢玻璃、爐渣、 粉煤灰）為主要原料，采用燒結(jié)工藝復(fù)合而成；其基體相是燒結(jié)產(chǎn)生的玻璃體，增強(qiáng)相是高溫不熔顆粒以及在熱處理過(guò)程中形成的玻璃微晶。這種材料的性能接近微晶玻璃，但工藝要簡(jiǎn)單得多，可替代陶瓷和天然石材作為建筑裝飾材料使用。 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。兩類廢棄物的優(yōu)勢(shì)疊加，使廢棄物獲得了增值。 從不同類型的廢棄物復(fù)合材料原理看出，其原料、產(chǎn)品及加工過(guò)程，幾乎覆蓋了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域 和行業(yè)；廢棄物復(fù)合材料 95%以上的原料是各種廢棄物，經(jīng)再生和復(fù)合后成為二次資源，其成本要比通過(guò)采、選、冶得到的一次資源低，所以既解決了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的固體廢棄物環(huán)境污染問(wèn)題，又節(jié)約了各種寶貴的一次資源，降低了制造成本，具有明顯的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，是少有的具有環(huán)境協(xié)調(diào)性的材料之一。 廢棄物復(fù)合材料已經(jīng)成為了一種工業(yè)廢渣利用的基本思路，為單一廢棄物利用出路不多和附加值低的問(wèn)題找到了新思路。但是從目前幾種廢棄物復(fù)合材料的形成機(jī)理、制備工藝、材料性能上看，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)固體廢物千差萬(wàn)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(kāi)發(fā)新型的廢棄物復(fù)合材料。 代表性技術(shù) 之 四：微晶玻璃 1957年美國(guó)康寧公司發(fā)明了以 TiO2為晶核劑制成了 100%的晶化制品 —— 微晶玻璃， 1960 年前蘇聯(lián)又開(kāi)發(fā)了用礦渣和尾礦制備建筑用微晶玻璃，并獲得工業(yè)化應(yīng)用，我國(guó)對(duì)微晶玻璃的系統(tǒng)研究始于 20 世紀(jì) 80 年代末期，目前已至少在 15 家企業(yè)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，年總產(chǎn)量達(dá)到 100 萬(wàn) m2。由于微晶玻璃配料中可加入 50— 60%的工業(yè)廢渣如礦渣、尾礦，產(chǎn)品具有優(yōu)良的物理力學(xué)及化學(xué)性能，被認(rèn)為是一種具有環(huán)境協(xié)調(diào)性的高技術(shù)無(wú)機(jī)非金屬材 料，其最大不足在于投資大、 能耗高、成品率低 。 代表性技術(shù)之五： 多孔輕質(zhì)材料 9 多孔材料因其共有的性能諸如密度低、省料、熱導(dǎo)率低、隔絕性能優(yōu)良和比強(qiáng)度高等，其用途非常廣泛，已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域不可缺少的材料，傳統(tǒng)的多孔材料按其本體材料的不同，可分為：泡沫塑料、泡沫玻璃、泡沫混凝土（或加氣混凝土）、泡沫陶瓷和泡沫金屬等幾大類。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。其中用固體廢棄物諸如粉煤灰制備的加氣混凝土、廢玻璃制備的泡沫玻璃、煤矸石制備的燒結(jié)磚已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。隨著國(guó)家墻體改革政策的穩(wěn)步推行和節(jié) 能政策的大力實(shí)施，多孔材料將成為一類大宗的建筑墻體和節(jié)能材料，將為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)作出重要貢獻(xiàn)。 代表性技術(shù)之六： 硅鋁鐵鋇合金 脫氧是煉鋼工業(yè)中必不可少的環(huán)節(jié)，長(zhǎng)期以來(lái)，煉鋼主要以 Mn、 Si、 Al 元素對(duì)鋼進(jìn)行終脫氧，特別是以純鋁作為鋼液的脫氧劑，效果較好，但純鋁成本高，密度低，易漂浮在鋼液表面，燒損大，利用率僅 7— 19%，浪費(fèi)很大；近年來(lái)，國(guó)內(nèi)煉鋼工業(yè)普遍采用硅鋁鐵新型多元復(fù)合脫氧劑，密度大，熔點(diǎn)高，容易進(jìn)入鋼液內(nèi)部，損失小，鋁利用率可達(dá) 30— 60%，能大幅度降低鋁耗，降低鋼中夾雜物的含量，改善鋼的 性能和質(zhì)量，不過(guò)目前國(guó)內(nèi)采用的硅鋁鐵合金均采用熔融金屬對(duì)摻法生產(chǎn)，即將純鋁、硅鐵、鐵粉按一定比列熔鑄而成，能耗大，成本高。陳潔、熊文強(qiáng)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(duì)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(qiáng)度、細(xì)化晶粒、降低時(shí)效敏感性和冷脆性。這項(xiàng)技術(shù)被列為我國(guó)資源綜合利用的關(guān)鍵技術(shù)之一。 代表性技術(shù)之七：地聚合物材料 地聚合物是法國(guó) Joseph Davidovits 在研究古建筑材料基礎(chǔ)上用煅燒高嶺土為主要原料，堿為激發(fā)劑制成的不同于傳統(tǒng)水泥的新型膠凝材料 [2]，在其發(fā)展過(guò)程中，國(guó)內(nèi)外學(xué)者根據(jù)這類材料的特點(diǎn)賦予它多個(gè)名稱，如化學(xué)鍵合陶瓷（ Chemically Bonded Ceramics 簡(jiǎn)稱 CBC）、低溫陶瓷、土聚水泥、堿激活燒粘土水泥、礦物聚合物、凝石、地質(zhì)聚合物、堿激發(fā)礦渣水泥等等。 地聚合物兼有有機(jī)高聚物、陶瓷、水泥的特點(diǎn)，表現(xiàn)出快硬、高強(qiáng)、耐高溫、隔熱、耐腐蝕、吸附有害毒物等優(yōu)點(diǎn)；其原料主要為含“鋁硅酸鹽”的天然礦物（如高嶺土）或工業(yè)廢渣 (如礦渣 )，這些原料可直接使用或只需低溫(350750℃ )處理，固化反應(yīng)溫度在 150℃ 以下就可完成。因此地聚合物材料因原料來(lái)源廣泛、制備過(guò)程簡(jiǎn)單、能耗較低，被認(rèn)為是一種綠色環(huán)境材料 [5]。 基于地聚合物的優(yōu)良性能，國(guó)外以礦渣、偏高嶺土為主要原料，用堿為激發(fā)劑制備的陶瓷水泥、 “ pyrament cement”、 “ F 膠凝材料”以及“地聚物 10 水泥”已經(jīng)在核廢料固化、危險(xiǎn)廢物固封、道路修補(bǔ)、人造石材方面獲得了應(yīng)用 [3]。近年來(lái)，我國(guó)學(xué)者 袁鴻昌 [4]、鄭娟榮 [5]、張書(shū)政 [1]、代新祥 [6]、倪文 [7]、馬鴻文[8]、馬保 國(guó) [9]、成立 [10]、孫偉 [11]、岳云龍 [12]等對(duì)以地聚合物為代表的各種 堿激發(fā)膠凝材料 的應(yīng)用、現(xiàn)狀及發(fā)展前景進(jìn)行了跟蹤和研究，發(fā)表了很多研究論文，取得了一些研究成果，但 對(duì)這類材料的諸多問(wèn)題如廢棄物活化、水化固結(jié)機(jī)理、耐久性、環(huán)境協(xié)調(diào)性和應(yīng)用領(lǐng)域一直存在爭(zhēng)議 ，而應(yīng)用則幾乎是空白 。 此外，利用工業(yè)廢渣制造肥料、提取有用組分、筑路、礦井回填、復(fù)墾以及用于環(huán)保領(lǐng)域的研究成果也很多，都從不同角度促進(jìn)了廢棄物資源化的技術(shù)進(jìn)步。 針對(duì)工業(yè)廢渣產(chǎn)生量大的特點(diǎn)，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(lái)，把基礎(chǔ)材料和高附加值有機(jī)結(jié)合起來(lái)，把規(guī)?；透呒夹g(shù)結(jié)合起來(lái)，把生態(tài)化和綠色環(huán)境材料的理念有機(jī)結(jié)合起來(lái)，這樣才能繼續(xù)推動(dòng)我國(guó)工業(yè)廢渣資源化向高技術(shù)和高效益方向發(fā)展。 昆明理工大學(xué) 在近 5年時(shí)間內(nèi)圍繞工業(yè)廢渣活化、 CBC 膠凝材料（或稱低溫陶瓷膠凝材料）制備、復(fù)合材料衍生方面進(jìn)行了深入研究，廣泛涉及了粉煤灰、磷渣、赤泥、尾礦、冶金渣、鑄造廢砂、廢塑料、植物剩余物等廢棄物 ， 探明了不同廢渣的深度活化及 膠凝材料 的水化固結(jié)機(jī)理，對(duì)最終的水化產(chǎn)物進(jìn)行了鑒定，對(duì)材料的物理力學(xué)性能、耐久性進(jìn)行了全面分 析 [1318]，申請(qǐng)了多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利 ， 初步構(gòu)建了在這一領(lǐng)域的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)體系和學(xué)術(shù)地位。 昆明理工大學(xué)擁有我國(guó)唯一的固體廢棄物資源化國(guó)家工程研究中心，在廢物資源化領(lǐng)域處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。 用工業(yè)廢渣制備的 CBC 復(fù)合 材料 是繼聚合物復(fù)合材料技術(shù)之后的固體廢棄物綜合利用的具有突破性和創(chuàng)新性的技術(shù) ， 這種材料 不用高溫煅燒工藝、不用水泥和高分子聚合物 、能耗低，能規(guī)?；幚砗屠霉I(yè)廢渣，是我國(guó)實(shí)施循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要技術(shù)內(nèi)容，目前已經(jīng)在處理赤泥、粉煤灰、鑄造廢砂、尾礦、磷渣、城市垃圾、污泥、植物廢棄物方面取得進(jìn)展 ，預(yù)計(jì)將成為 我國(guó)固體廢棄物資源化的代表性技術(shù) ，將對(duì)我國(guó)廢棄物綜合利用、節(jié)能減排戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生積極影響 。 參考文獻(xiàn)： [1] 張書(shū)政，龔克誠(chéng) .地聚合物 [J].材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào) .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(guó)專利 :， . 三、 項(xiàng)目承擔(dān)單位、參加 （合作） 單位 、 項(xiàng)目主要 負(fù)責(zé)人 概 況 及在項(xiàng)目中的 分工 項(xiàng)目承擔(dān)單位 昆明利眾達(dá)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(wàn)元 ?，F(xiàn)有一條聚合物復(fù)合材料井蓋生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力為 萬(wàn)套， 年產(chǎn)值 440 萬(wàn)元左右。 產(chǎn)品已經(jīng)在全省范圍內(nèi)銷售。產(chǎn)生了較好的社會(huì)和環(huán)境效益。 公司 生產(chǎn)基地位于昆明海口， 建設(shè)場(chǎng)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(guò)，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(jìn)行工業(yè)廢渣資源化的理想地區(qū) 。 項(xiàng)目合作單位 昆明理工大學(xué)是一所以工為主，理工結(jié)合，兼有經(jīng)濟(jì)、管理、文學(xué)（含藝術(shù)）、法律、教育等多學(xué)科的多科性綜合大學(xué)。是云南省規(guī)模最大、辦學(xué)層次和類別較為齊全的重點(diǎn)大學(xué) ,屬中國(guó)著名大學(xué)之一。 昆明理工大學(xué)現(xiàn)設(shè)有 18 個(gè)學(xué)院、 1 個(gè)研究生院和 2個(gè)教學(xué)部，有 60 個(gè)本科專業(yè)， 4個(gè)博士后流動(dòng)站、 26 個(gè)二級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)、 56 個(gè)碩士點(diǎn)、 18個(gè)工程碩士授權(quán)領(lǐng) 域和 1 個(gè)ΜΒΑ授權(quán)點(diǎn)，有 1 個(gè)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科、 18 個(gè)省部級(jí)重點(diǎn)學(xué)科， 9 個(gè)省院省校合作共建的重點(diǎn)學(xué)科， 現(xiàn)有各類學(xué)生 36000 余人，教職工 3232 名在職中，中國(guó)工程院院士 1 人及兼職兩院院士 16 人； 學(xué)校現(xiàn)有 1 個(gè)國(guó)家級(jí)工程研究中心、 3 個(gè)省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、 1 個(gè)教育部共建重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、 2個(gè)省部級(jí)檢測(cè)站、 2 個(gè)省級(jí)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合開(kāi)發(fā)中心、 2個(gè)省級(jí)示范實(shí)驗(yàn)室， 1所甲級(jí)資質(zhì)的設(shè)計(jì)研究院和 1 所甲級(jí)資質(zhì)的環(huán)評(píng)所。 12 早在 20世紀(jì) 80 年代，昆明理工大學(xué)就在全國(guó)率先開(kāi)展了固體廢棄物資源化科學(xué)研究， 1995 年申報(bào)成功了固體廢棄物資源化國(guó)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(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，經(jīng)過(guò) 20 多年的積累，已經(jīng)形成了獨(dú)具特色的廢棄物復(fù)合材料研究方向。 近 6 年來(lái)，昆明理工大學(xué)創(chuàng)造性地開(kāi)展了用工業(yè)廢渣制備 CBC 復(fù)合材料的研究，得到了云南省自然科學(xué)基金和國(guó)內(nèi)多家大型企業(yè)的資金支持，多項(xiàng)研究成果處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，目前用工業(yè)廢渣制備 CBC 復(fù)合材料的多項(xiàng)核心技術(shù)已經(jīng)成熟，達(dá)到了實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)條件。 項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人 馬世杰 ： 本項(xiàng)目