編制說明《焚燒殘余物資源化利用 飛灰陶粒輕質(zhì)條板》

焚燒殘余物資源化利用飛灰陶粒輕質(zhì)條板編制說明一、任務(wù)來源本團體標準《焚燒殘余物資源化利用飛灰陶粒輕質(zhì)條板》，由中國建筑材料科學研究總院有限公司作為主編單位，上海大學、天津壹鳴環(huán)境科技股份有限公司、鄭州瑪納房屋裝備有限公司等為參編單位共同開展編制工作。二、標準制修訂必要性、編制依據(jù)、編制原則2.1標準制定的必要性隨著我國經(jīng)濟、社會不斷發(fā)展，居民生活水平日益提高，產(chǎn)生的生活垃圾總量快速增長，2020年全國城市生活垃圾清運量達到了23511.7萬噸，焚燒處理處置量以達到14607.6萬噸，占比62.13%。生活垃圾焚燒發(fā)電因具有減量化明顯、占用土地資源少及可實現(xiàn)能源化的優(yōu)勢，逐漸成為我國生活垃圾處置的主流方式。生活垃圾焚燒飛灰（以下簡稱飛灰）是生活垃圾焚燒煙氣凈化系統(tǒng)收集而得到的粉狀物質(zhì)，屬于危險廢物（編碼為HW18）。目前我國對飛灰的處理方式主要是固化填埋，不僅占用大量土地，而且存在有毒物質(zhì)滲出的風險。資源化利用是近年我國發(fā)展起來的新的處理方式，飛灰因具有較好的硅、鋁比和適宜的鉀、鈉氧化物含量，在無害化處理后，可以再生利用為建材原料產(chǎn)品進行使用。飛灰再生資源化制備的陶粒輕骨料，不僅在高溫下進一步分解固化了飛灰中的二噁英和重金屬，而且替代了部分原材料。目前，我國針對飛灰再生利用開展了相關(guān)的研究和標準制定的工作，國家出臺了行業(yè)標準《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術(shù)規(guī)范》(HJ1134-2020)，天津市發(fā)布了《高溫燒結(jié)處置生活垃圾焚燒飛灰制陶粒技術(shù)規(guī)范》(DB/T779-2018)，對于其他廢物制備陶粒也發(fā)布了《污泥陶?！?JC/T2621)，但是針對飛灰再生利用產(chǎn)品的不同應(yīng)用途徑尚缺乏產(chǎn)品性能及污染控制標準，如飛灰陶粒制備的輕質(zhì)條板，急需制定相關(guān)標準規(guī)范，完善我國飛灰再生利用污染控制的技術(shù)標準體系，防止飛灰再生利用過程中發(fā)生環(huán)境污染。目前，美國、加拿大和除德國以外的歐盟國家主要采用“穩(wěn)定化固化+填埋”的方式處置飛灰，德國的飛灰通過廢棄巖鹽礦儲存，瑞士將飛灰中金屬分離提取后再進行填埋。日本主要通過高溫熔融處置飛灰，產(chǎn)生的熔渣用作混凝土骨料、路基材料等。針對飛灰資源化再生利用產(chǎn)品，只有日本制定了相關(guān)標準，標準JISA5031及JISA5032對飛灰熔融固化物作為混凝土骨料、路基材料的品質(zhì)、測試方法、檢查、標示及產(chǎn)品適用范圍等做出了規(guī)定。國內(nèi)也針對飛灰再生利用開展了相關(guān)的研究和標準制定的工作，國家出臺了行業(yè)標準《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術(shù)規(guī)范》(HJ1134-2020)和《污泥陶?！?JC/T2621)，制定了國家標準《固體廢物玻璃化處理產(chǎn)物技術(shù)要求》，天津市發(fā)布了《高溫燒結(jié)處置生活垃圾焚燒飛灰制陶粒技術(shù)規(guī)范》(DB/T779-2018)，但是針對飛灰再生利用產(chǎn)品的不同應(yīng)用途徑尚缺乏專業(yè)的產(chǎn)品品質(zhì)及污染控制標準，急需規(guī)范飛灰再生利用產(chǎn)品應(yīng)用的環(huán)境保護技術(shù)要求，開展標準飛灰陶粒再利用于輕質(zhì)條板的制定，完善我國飛灰再生利用污染控制的技術(shù)標準體系，有效防止飛灰陶粒再生利用于輕質(zhì)條板過程中發(fā)生的環(huán)境污染。隨著《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術(shù)規(guī)范》(試行)HJ1134-2020標準的頒布，合理的規(guī)范了飛灰污染控制的總體要求，包括收集、貯存、運輸、處理和處置過程的污染控制技術(shù)要求，以及監(jiān)測和環(huán)境管理要求。有利用進一步推進我國飛灰資源化利用的研發(fā)與應(yīng)用。飛灰陶粒再利用于制備輕質(zhì)條板在滿足《建筑用輕質(zhì)隔墻條板》GB/T23451、《建筑隔墻用輕質(zhì)條板通用技術(shù)要求》JG/T169等基本性能的基礎(chǔ)上，不僅節(jié)約了礦物原料，而且處理處置的飛灰，是對國家政策做出的積極響應(yīng)，在我國積極實現(xiàn)“雙碳”目標的背景下，將為優(yōu)化區(qū)域經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、推動綠色循環(huán)低碳發(fā)展、加快生態(tài)文明建設(shè)做出重大貢獻。2.2編制依據(jù)[1]GB/T17431.1輕集料及其試驗方法第1部分：輕集料[2]GB/T30810水泥膠砂中可浸出重金屬的測定方法[3]GB/T30760水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規(guī)范[4]GB/T2828.1計數(shù)抽樣檢驗程序第1部分：按接收質(zhì)量限(AQL)檢索的逐批檢驗抽樣計劃[5]JG/T169建筑隔墻用輕質(zhì)條板通用技術(shù)要求[6]JC/T2621污泥陶粒2.3編制原則（1）遵循標準編制先進性、科學性、一致性和可行性的原則。在編制的過程中，以國家法律法規(guī)、技術(shù)政策為依據(jù)，以標準化工作導則為指導，參照國內(nèi)相關(guān)標準，在驗證試驗的基礎(chǔ)上，采用成熟可靠的技術(shù)指標和試驗方法，使本標準具有良好的可操作性。（2）遵循保護環(huán)境優(yōu)先的原則。通過對焚燒殘余物資源化利用飛灰陶粒輕質(zhì)條板的規(guī)定，并結(jié)合國內(nèi)相關(guān)標準制定可靠的產(chǎn)品品質(zhì)及污染控制指標。通過制定和實施標準，促進環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益的統(tǒng)一。三、相關(guān)標準概況3.1國際標準概況目前，對于焚燒殘余物的資源化利用，美國、加拿大和除德國以外的歐盟國家主要采用“穩(wěn)定化固化+填埋”的方式處置飛灰，德國的飛灰通過廢棄巖鹽礦儲存，瑞士將飛灰中金屬分離提取后再進行填埋。日本主要通過高溫熔融處置飛灰，產(chǎn)生的熔渣用作混凝土骨料、路基材料等。日本針對飛灰資源化再生利用產(chǎn)品，制定了相關(guān)標準，（JISA5031及JISA5032）對飛灰熔融固化物作為混凝土骨料、路基材料的品質(zhì)、測試方法、檢查、標示及產(chǎn)品適用范圍等做出了規(guī)定。表SEQ表\*ARABIC1國外飛灰管理體系國家主要法律法規(guī)主要處置策略資源化利用途徑美國《資源保護與回收利用法》（RCRA）飛灰與底灰混合后送至單一填埋場填埋——日本《促進一般廢棄物的熔融固化物的再生利用》、JISA5031、JISA5032處理前需固化穩(wěn)定（熔融、水泥、化學藥劑、分離萃取等），熔渣作為修路材料，水泥固化及穩(wěn)定后送至填埋場填料、路堤填充料，混凝土與瀝青骨料德國《廢物地下充填條例》儲存在地下礦井如巖鹽礦——丹麥—飛灰出口或用專用袋貯存——法國《環(huán)境法典》利用水硬性粘結(jié)料固化，存放于特定填埋場——荷蘭《環(huán)境管理法》儲存于可控填埋場的專用袋中路基、路堤填充材料，混凝土與瀝青骨料瑞士—底灰和飛灰經(jīng)過金屬分離提取后填埋，部分水泥固化后填埋或外輸?shù)聡饘倩厥沼段ｋU廢物管理策略》酸處理、固化穩(wěn)定化后送至特定填埋場——3.2國內(nèi)標準概況國內(nèi)飛灰再生利用相關(guān)標準如表2所示：表SEQ表\*ARABIC2中國飛灰再生利用相關(guān)標準類型名稱頒布日期實施日期國家標準《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標準》（GB30485-2013）2013.12.272014.3.1《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規(guī)范》（GB30760-2014）2014.6.92015.4.1《固體廢物玻璃化處理產(chǎn)物技術(shù)要求》（GB/T41015-2021）2021.12.312022.7.1行業(yè)標準《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術(shù)規(guī)范》（HJ1134-2020）2020.08.272020.08.27《污泥陶?！罚↗C/T2621）2021.12.022022.04.01《水泥窯協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保護技術(shù)規(guī)范》（HJ662-2013）2013.12.272014.3.1地方標準《高溫燒結(jié)處置生活垃圾焚燒飛灰制陶粒技術(shù)規(guī)范》（DB/T779-2018）2018.3.162018.4.16團體標準《固體廢物資源化產(chǎn)品環(huán)境風險評價通用指南》（T/CACE031-2021）2021.7.192021.7.19企業(yè)標準《用于路基材料的固體廢物燒結(jié)、熔融固化物集料》（Q/12YM0001-2017）2017.1.112017.1.11《用于路面磚原料的固體廢物燒結(jié)、熔融固化物集料》（Q/12YM0002-2017）2017.1.112017.1.11水泥窯協(xié)同處置系列標準：水泥窯協(xié)同處置飛灰過程的污染控制應(yīng)滿足《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標準》（GB30485-2013）和《水泥窯協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保護技術(shù)規(guī)范》（HJ662-2013）的要求。水泥窯協(xié)同處置飛灰生產(chǎn)的熟料產(chǎn)品的重金屬浸出濃度應(yīng)滿足《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規(guī)范》（GB30760-2014）的要求。國家標準《固體廢物玻璃化產(chǎn)物技術(shù)要求》（GB/T41015-2021）：該標準規(guī)定了固體廢物玻璃化處理的術(shù)語和定義、玻璃化處理產(chǎn)物的基本要求及其評價指標和方法等。適用于一般固體廢物和危險廢物進行玻璃化處理后產(chǎn)物的界定和產(chǎn)品質(zhì)量的判定，不適用于放射性固體廢物的處理。行業(yè)標準《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術(shù)規(guī)范》HJ1134-2020：該標準為飛灰處理處置的專用技術(shù)規(guī)范，規(guī)定了飛灰在收集、貯存、運輸、預處理、資源化和填埋過程中的污染控制及監(jiān)測要求。地方標準《高溫燒結(jié)處置生活垃圾焚燒飛灰制陶粒技術(shù)規(guī)范》（DB/T779-2018）：該標準規(guī)定了高溫燒結(jié)處置生活垃圾焚燒飛灰制陶粒的處置設(shè)施技術(shù)、回轉(zhuǎn)窯運行操作技術(shù)、污染物排放控制以及人員和制度方面的要求。產(chǎn)品環(huán)境安全性控制應(yīng)符合相關(guān)標準要求。團體標準《固體廢物資源化產(chǎn)品環(huán)境風險評價通用指南》（T/CACE031-2021）：，該標準擬通過對固廢資源化產(chǎn)品的情景分類、風險識別、風險分析、風險表征等手段進行統(tǒng)一的規(guī)范，得出固廢資源化產(chǎn)品較全面系統(tǒng)的環(huán)境風險評價體系。綜上所述，國際上如日本已制定了一般固廢（包括飛灰）再生利用產(chǎn)品的專業(yè)標準，我國雖在固廢再生利用方面制定或頒布了相關(guān)技術(shù)導則和評價指南，但針對飛灰再生利用產(chǎn)品的不同應(yīng)用途徑尚缺乏專業(yè)的產(chǎn)品品質(zhì)及污染控制標準，亟需規(guī)范飛灰再生利用產(chǎn)品應(yīng)用的環(huán)境保護技術(shù)要求，開展飛灰再生利用產(chǎn)品標準的制定，完善我國飛灰再生利用污染控制的技術(shù)標準體系，以有效防范及管控飛灰再生利用過程中的環(huán)境影響。四、主要工作過程4.1籌備階段中國建筑材料科學研究總院有限公司作為主編單位，積極的組織標準的編制工作。主要完成如下工作：1）初步調(diào)研。2020年01月開始承擔國家重點研發(fā)計劃課題《焚燒殘余物解毒產(chǎn)物的資源化高值利用與風險評估關(guān)鍵技術(shù)》，針對焚燒殘余物解毒產(chǎn)物中的飛灰陶粒進行調(diào)研，分析研究飛灰摻入后對陶粒的性能影響，以及飛灰陶粒制備的輕質(zhì)條板的可行性，并了解到飛灰陶粒制備的輕質(zhì)條板是市場所需，對照相關(guān)國內(nèi)外飛灰資源化再生利用產(chǎn)品的相關(guān)法規(guī)和規(guī)范等信息，在編制過程中注意與相關(guān)國標與行業(yè)標準協(xié)調(diào)一致。2021年取自天津壹鳴環(huán)境科技股份有限公司的處置飛灰生產(chǎn)線上的飛灰陶粒，采用澆筑方式制備輕質(zhì)條板。標準參編：在承擔的4項國家部委級、7項市級飛灰等固廢資源化科研課題研究成果基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)調(diào)研的相關(guān)信息，主要起草編制了國家標準《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標準》（GB30485-2013）、《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規(guī)范》（GB/T30760-2014）、《水泥膠砂中可浸出重金屬的測定方法》（GB/T30810-2014）、《水泥窯協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保護技術(shù)規(guī)范》（HJ662-2013），編制行業(yè)標準《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術(shù)規(guī)范》（HJ1134-2020）和行業(yè)標準《污泥陶?！罚↗C/T2621），并作為主要編制單位發(fā)布了團體標準《燒結(jié)高溫窯爐渣磚》（T/CSTM00202-2020）、《水泥原料替代用冶金飛灰提鋅窯爐殘渣》（T/CCAS016-2020）和《中型混凝土自保溫砌塊》(T/CUA05-2021)，儲備了豐富的飛灰資源化處置相關(guān)標準法規(guī)核心資料及編制經(jīng)驗。2）征集參編單位，成立編制組。由于飛灰再生利用產(chǎn)品是在環(huán)保及建材利用這一特定領(lǐng)域應(yīng)用的特殊的材料產(chǎn)品，因此編制組匯集了環(huán)境保護領(lǐng)域和建筑材料領(lǐng)域?qū)＜?，專家來自中國環(huán)境科學研究院、上海大學等科研院所和高等院校，以及相關(guān)企業(yè)天津壹鳴環(huán)境科技股份有限公司、鄭州瑪納房屋裝備有限公司等。3）形成標準初稿。通過與主要參編單位的多次交流，初步明確了標準的主要內(nèi)容、難點和重點；經(jīng)過幾易其稿，主編單位提出了中國材料與試驗團體標準《飛灰陶粒再利用產(chǎn)品技術(shù)要求輕質(zhì)條板》的初稿及標準編制說明。4.2編制階段2022年1月20日，召開CSTMTC24團體標準立項論證會，論證意見論證委員會聽取了標準編制單位關(guān)于標準立項論證報告及標準草案的介紹，經(jīng)質(zhì)詢、討論，論證委員會專家認為開題論證會資料完整，符合立項論證的要求，并一致同意通過該標準的立項論證，建議在編制過程中注意與相關(guān)國標與行業(yè)標準協(xié)調(diào)一致，并建議《飛灰陶粒再利用產(chǎn)品技術(shù)要求輕質(zhì)條板》標準名稱改為《焚燒殘余物資源化利用飛灰陶粒輕質(zhì)條板》。2022年4月21日，中國材料與試驗團體標準委員會〔2022〕048號文件下達了關(guān)于CSTM標準《焚燒殘余物資源化利用飛灰陶粒輕質(zhì)條板》，批準CSTM標準《焚燒殘余物資源化利用飛灰陶粒輕質(zhì)條板》立項，該標準（中文版）立項編號為CSTLX032400916-2022，標準（英文版）立項編號為CSTMLX032400916—2022E，標準牽頭單位為中國建筑材料科學研究總院有限公司。2022年12月，形成團體標準征求意見稿，廣泛向各方征詢意見。計劃約一個月后，將意見匯總表和修改后的團體標準征求意見稿提交委員會，形成標準送審稿；2023年2月，組織專家成立審查組，召開審查會，對標準送審稿進行全面審查。根據(jù)審查意見，對標準送審稿進行修改，形成標準報批稿。2023年4月，標準報批稿提交全體委員投票表決；2023年6月，表決通過后，將標準報批材料上報建筑材料領(lǐng)域委員會。五、產(chǎn)品/技術(shù)/工程等現(xiàn)狀調(diào)研5.1背景陶粒作為一種輕質(zhì)骨料，因其輕質(zhì)、多孔而具有自重輕、抗震、保溫、隔聲等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于建筑、環(huán)保、化工和園藝等行業(yè)[1]。我國目前生產(chǎn)陶粒的原料主要有頁巖和黏土，但由于頁巖尤其是黏土資源的限制及陶粒產(chǎn)品的需求量不斷擴大，使得采用固體廢棄物開發(fā)陶粒新產(chǎn)品成為了熱點研究課題，如粉煤灰陶粒、污泥陶粒、垃圾陶粒等[2]。生活垃圾焚燒飛灰中的主要化學成分為CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3，將其用于陶粒生產(chǎn)，不僅為飛灰的綜合利用提供了新途徑，實現(xiàn)了飛灰的穩(wěn)定化、資源化處理，同時也減少了陶粒制備工業(yè)對天然原料的需求，具有經(jīng)濟可行性。同時燒結(jié)工藝相比熔融能耗較低，避免了能源的浪費，不產(chǎn)生環(huán)境二次污染?；炷列⌒涂招钠鰤K起源于美國，國外對新型材料砌塊的研究日益深入，推動了如粉煤灰陶粒保溫砌塊、淤泥燒結(jié)砌塊、高分子材料砌塊等的研發(fā)和建材化利用[3]。我國建筑廢棄物產(chǎn)生量巨大，早在2010的年產(chǎn)生量就高達為8億t，主要以填埋和隨意堆放為主。為了加強建筑垃圾的資源化利用，林麗娟等人用廢棄混凝土、陶粒為粗骨料，復合硅酸鹽水泥并摻加粉煤灰、高效減水劑制成的輕質(zhì)自保溫砌塊的新型墻體材料，具有輕質(zhì)、造價低、高耐久性、高耐火性、保溫隔熱等特點，可有效改善墻體保溫性能，滿足寒冷地區(qū)節(jié)能標準的要求[4]。李兆磊等人將陶粒、建筑垃圾作為粗骨料，將河砂作為細骨料，以粉煤灰代替部分水泥，制備陶粒混凝土空心砌塊，用石膏與聚苯乙烯顆粒混合填充空心砌塊的孔洞，制備得到建筑垃圾陶?；炷翉秃媳仄鰤K，通過組分配比的優(yōu)化，制備得到的建筑垃圾輕質(zhì)陶?；炷翉秃媳仄鰤K的密度為864.26kg/m3，抗壓強度為3.79MPa，熱阻為1.25W/（m·K），符合國家標準要求[5]。賈魯濤等人以湖泊淤泥為主要原材料、磚粉為瘠性料、煤粉為內(nèi)燃料，在中試生產(chǎn)線上采用真空擠壓塑性成型技術(shù)制備并經(jīng)燒結(jié)制備湖泊淤泥燒結(jié)保溫砌塊。試驗結(jié)果表明，當湖泊淤泥摻量為75%、磚粉摻量為10%、煤粉摻量為15%時，經(jīng)930℃高溫焙燒，可制備出抗壓強度大于5.0MPa，導熱系數(shù)為0.249W/（m·K）的淤泥燒結(jié)保溫砌塊[6]。劉源在其碩士期間，進行了燒結(jié)煤矸石自保溫砌塊的熱工性能研究，通過相關(guān)的理論計算和實驗研究，得到了燒結(jié)煤矸石自保溫砌塊的最佳組合為尺寸為240×190（200）×190，孔結(jié)構(gòu)為九排孔，錯排，填充物為硬泡聚氨酯。該種燒結(jié)煤矸石自保溫砌塊的規(guī)格，強度，保溫性能等各指標均滿足國家相關(guān)規(guī)定[7]。孫嘉琪、馮榮等人[8,9]也對煤矸石制備保溫砌塊的工藝進行了優(yōu)化。由此可見，利用固體廢物制備保溫砌塊已經(jīng)具有成熟的工藝和技術(shù)參數(shù)，為飛灰陶粒制備保溫砌塊提供了理論依據(jù)。而我國在2000年，將“輕集料混凝土空心砌塊”列入《中國高新技術(shù)產(chǎn)品目錄》，加快了墻體材料的革新步伐，國家對粉煤灰等固體廢棄物利用的支持鼓勵政策，推動了粉煤灰小型空心砌塊的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用?！丁笆濉比珖擎?zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》指出，設(shè)市城市生活垃圾焚燒處理能力占無害化處理總能力的比例達到50%，這就意味著飛灰及其無害化產(chǎn)品的資源化利用是當今亟需解決的熱點問題。目前，飛灰制備陶粒已有相關(guān)的研究和工業(yè)化應(yīng)用。比如吳玉杰等人[10]發(fā)現(xiàn)配合比為垃圾焚燒飛灰70%，玻璃粉10%，鹽漬土8%，污泥6%，外加劑6%，經(jīng)1140℃焙燒15min制備的垃圾焚燒飛灰高強陶粒性能最佳，陶粒重金屬浸出試驗結(jié)果表明垃圾焚燒飛灰陶粒能有效地固化垃圾焚燒飛灰中各類重金屬，其浸出濃度均滿足GB/T5085.3—2007《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》的要求，具有環(huán)境安全性。劉俊鵬等人[10]通過添加膨潤土和玻璃粉調(diào)節(jié)垃圾焚燒飛灰中Ca/Si比例的方法，研究了飛灰陶粒的形成條件，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加10%的玻璃粉，于1000℃下煅燒30min可以得到筒壓強度為6.5MPa，單顆粒強度為315N的陶粒，滿足輕集料相對應(yīng)堆密度的強度標準，并且降低了成本。目前針對飛灰陶粒的資源化應(yīng)用的相關(guān)研究較少，已有的陶粒制備保溫砌塊的成熟工藝，可為飛灰陶粒制備保溫砌塊工藝的優(yōu)化提供借鑒。但需要注意的是，飛灰陶粒不同其他普通固體廢棄物陶粒，含有大量的重金屬和氯鹽殘留，陶粒的環(huán)境風險必須得到相應(yīng)的重視和評估，滿足相關(guān)的標準后才能夠進行資源化利用。5.2影響因素探究輕質(zhì)條板由合適的膠凝材料、細骨料（陶砂或普通砂）、輕骨料（陶粒）和摻合劑按照一定的比例配制而成。其表觀密度小、輕質(zhì)、高強，能改善墻體的保溫隔熱性能[11]。飛灰陶粒在輕質(zhì)條板主要起骨架作用，陶粒的礦物成分對輕質(zhì)板材與保溫砌塊的熱工性能、砌塊強度、孔隙率有著決定性作用。不同礦物對成型、干燥及焙燒性能的影響如下表所示。燒結(jié)制品中不同礦物成分對成型、干燥及焙燒性能的影響[12]礦物成分對成型性能的影響干燥難易程度焙燒性能石英降低可塑性和黏附性，起瘠性料作用較易干燥增加耐火程度，由于石英晶型轉(zhuǎn)變發(fā)生體積變化、易產(chǎn)生裂紋，對冷卻較為敏感長石降低可塑性，起瘠性料作用較易干燥起熔劑作用高嶺石增大可塑性較易干燥增加耐火程度、加寬?；秶晾哂泻芨叩目伤苄云骄狡鹑蹌┳饔妹擅撌哂泻芨叩目伤苄院宛じ叫苑浅＠щy增大體積密度碳酸鹽降低可塑性，起瘠性料作用較易干燥影響制品顏色，熔融范圍變窄，增大孔隙率水泥用量與砌塊強度要求、成型機性能、養(yǎng)護方式、陶粒質(zhì)量與用量等因素有關(guān)。水泥用量過低，砌塊強度發(fā)展較慢，且強度低，用量大又影響成本。粒用量主要與砌塊的密度要求、陶粒的粒徑與質(zhì)量、成型機性能、養(yǎng)護方式等有關(guān)[11]。適宜摻量的纖維有利于提高混凝土的抗壓強度。通過添加界面改善材料，進行表面改性，改善陶粒與水泥膠凝材料界面結(jié)合的作用，增強保溫砌塊的抗壓能力。比如馬耀輝等人[13]采用苯丙乳液對陶粒進行界面改性，研究陶?；炷恋目箟簭姸群涂拐蹚姸刃阅?，結(jié)果表明苯丙乳液質(zhì)量分數(shù)在15%以內(nèi)對陶?；炷亮W性能有顯著改善作用。5.3飛灰高溫燒結(jié)陶粒原料飛灰高溫燒結(jié)陶粒（未成型造粒），取自天津壹鳴環(huán)境科技股份有限公司，制備其原材料中生活垃圾焚燒飛灰占比約50%~60%，其它為頁巖、粉煤灰等。圖SEQ圖\*ARABIC1原料飛灰陶粒圖片對企業(yè)的飛灰高溫燒結(jié)陶粒的成分、8種重金屬及其可浸出重金屬含量、堆積密度和筒壓強度進行測定。因陶粒是建筑材料與水泥相近，所以其成分采用GB176《水泥化學分析方法》測定。飛灰陶粒的堆積密度及筒壓強度的測試方法采用《輕集料及其試驗方法第二部分：輕集料試驗方法》GB/T17431.2-2010。重金屬測定采用《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規(guī)范》GB30760-2014附錄B方法測定。與固體廢物類似，對于可浸出重金屬含量，就涉及到浸出液制備方法的問題，GB30760規(guī)定可浸出重金屬含量測定按《水泥膠砂中可浸出重金屬的測定方法》（GB/T30810-2014）規(guī)定的方法進行，GB/T30810中規(guī)定的方法為：將水泥試塊破碎后，分別采用中性（液固比50:1，pH7.0，2h）、酸性（液固比50:1，pH3.2，7h）兩種浸出體系得到兩種浸出液，然后再混合為待測浸出液樣品。GB/T30810采用的浸出方法主要考慮的是水泥制品退役后潛在的暴露途徑，針對水泥及其建材產(chǎn)品中有可能對人身和環(huán)境造成危害的金屬類物質(zhì)。建材產(chǎn)品在使用中長期受到雨水的沖刷，廢棄后則以填埋為主要處置措施，以此以對土壤的影響為主。GB/T30810較為全面的反映了建材產(chǎn)品的使用場景及其廢棄后對環(huán)境最不利的影響，因此可浸出重金屬含量測定選用了《水泥膠砂中重金屬的測定方法》GB/T30810-2014浸出模式。成分飛灰高溫燒結(jié)陶粒中的主要化學成分是二氧化硅（40.28%）和氧化鈣（22.84%），含有少量的氯離子（4.84%）、氧化鎂（3.74%）、三氧化硫（2.91%）。較普通陶粒的鈣質(zhì)含量略高，有害成分鎂、硫、氯的含量差不多。表SEQ表\*ARABIC3飛灰高溫燒結(jié)陶粒的成分（%）成分二氧化硅氧化鈣氧化鈉氧化鉀三氧化鋁含量40.2822.842.983.0310.99成分三氧化二鐵氧化鎂三氧化硫氯離子燒失量含量2.873.742.914.845.70重金屬及其可浸出含量對比標準GB30760中水泥熟料中可浸出重金屬含量限值，可浸出重金屬含量遠遠低于標準限值，對環(huán)境基本不造成潛在風險。對于危害成分重金屬，錳的含量最高（1432mg/kg），有少量的砷（2.63mg/kg）。表SEQ表\*ARABIC4飛灰高溫燒結(jié)陶粒中重金屬及其可浸出含量重金屬鉻鎳鉛鎘銅鋅錳砷汞飛灰陶粒1含量(mg/kg)133.545.11215.49.00201.2178214322.63<0.01飛灰陶粒2含量(mg/kg)90.319.846.4—44.536.790.616.2<0.01飛灰陶粒1可浸出(mg/L)0.0010.041——0.0300.010.030.0009<0.01飛灰陶粒2可浸出(mg/L)————0.010.010.03—<0.01GB30760限值(mg/L)0.031.01.01.00.1—堆積密度及筒壓強度堆積密度的平均值為693.6kg/m3，筒壓強度均值為5.0MPa，表觀密度為1133kg/m3，滿足工業(yè)廢渣輕集料中密度等級700kg/m3筒壓強度大于3.0MPa的標準。表SEQ表\*ARABIC5飛灰陶粒的堆積密度及筒壓強度項目1234平均值筒壓強度4.9MPa5.0MPa4.9MPa5.3Mp5.0MPa堆積密度720.4kg/m3733.9kg/m3650.1kg/m3670.0kg/m3693.6kg/m3表觀密度1133kg/m3顆粒級配飛灰陶粒的顆粒粒徑主要集中在2.36~4.75mm。表SEQ表\*ARABIC6飛灰陶粒的顆粒級配顆粒級配2.36mm4.75mm9.5mm19.0mm26.5mm百分比(%)98%100%0%0%0%5.4材料與試驗方法（1）試驗材料飛灰陶粒：天津壹鳴環(huán)境科技股份有限公司。膠凝材料選用的是撫順澳賽爾科技有限責任公司生產(chǎn)的基準水泥，密度為3.12g/cm3；選用廈門艾斯歐標準砂有限公司的標準砂，密度2.670kg/m3。以及減水劑。（2）試驗方法按照配合比計量原材料，然后將原材料(水泥、飛灰陶粒、標準砂和水)均勻攪拌；將制備完成的混凝土料漿迅速分別放入方孔空心板材模具（寬度100mm*長度100mm*厚度100mm，中心空方形邊長60mm）中，找平?；炷猎噳K的養(yǎng)護采用自然養(yǎng)護方式，即將試塊置于封閉的養(yǎng)護箱內(nèi)(溫度25±2℃，濕度95%以上)，養(yǎng)護至7天、28天齡期，然后測試相關(guān)性能。本研究主要測試7d和28d齡期時飛灰陶?；炷恋母杀碛^密度和抗壓強度，試件尺寸為100mm×100mm×100mm，按JG/T169-2016《建筑隔墻用輕質(zhì)條板通用技術(shù)要求》的規(guī)定進行。5.5試驗結(jié)果與分析制備飛灰陶?；炷敛捎盟?標準砂-飛灰陶粒體系，按照砂率33%、28%、20%、10%、0%，飛灰陶粒摻比50%、55%分別進行了混凝土試驗的配合比，詳情如下。表SEQ表\*ARABIC7飛灰陶粒制備空心混凝土試驗編號編號試驗配合比標準砂陶粒水灰比1-砂率33%-飛灰陶粒50%33%50%0.3~0.52-砂率33%-飛灰陶粒55%33%55%0.3~0.53-砂率33%-普通陶粒50%33%50%0.3~0.54-砂率33%-普通陶粒55%33%55%0.3~0.55-砂率28%-飛灰陶粒50%28%50%0.3~0.56-砂率28%-飛灰陶粒55%28%55%0.3~0.57-砂率28%-飛灰陶粒60%28%60%0.3~0.58-砂率20%-飛灰陶粒50%20%50%0.3~0.59-砂率20%-飛灰陶粒55%20%55%0.3~0.510-砂率20%-飛灰陶粒60%20%60%0.3~0.511-砂率10%-飛灰陶粒50%10%50%0.3~0.512-砂率10%-飛灰陶粒55%10%55%0.3~0.513-砂率10%-飛灰陶粒60%10%60%0.3~0.514-砂率0%-飛灰陶粒50%0%50%0.3~0.515-砂率0%-飛灰陶粒55%0%55%0.3~0.516-砂率0%-飛灰陶粒60%0%60%0.3~0.517-砂率0%-普通陶粒50%0%50%0.3~0.518-砂率0%-普通陶粒55%0%55%0.3~0.519-砂率0%-普通陶粒60%0%60%0.3~0.520-砂率0%-飛灰陶粒50%-普通陶粒5%0%55%0.3~0.521-砂率0%-飛灰陶粒50%-普通陶粒10%0%60%0.3~0.5面密度與抗壓強度根據(jù)《建筑隔墻用輕質(zhì)條板通用技術(shù)要求》JG/T169的標準要求。當厚度為10厘米時，混凝土條板面密度要求限值為110kg/m2，抗壓強度限值為5MPa，可以看到，當砂率為33%時均達不到要求，砂率為28%和10%時，只有飛灰陶粒摻比60%時可以達到要求，當砂率為0時，除飛灰陶粒摻比50%時均能達到要求，飛灰陶粒摻比55%時面密度為109.80kg/m2，剛剛滿足110kg/m2限值的要求。當飛灰陶粒用5%的普通陶粒和10%的普通陶粒替代時，面密度降低并不明顯，反而輕骨料添加過多會影響外觀，因此當砂率為0，飛灰陶粒摻比55%與飛灰陶粒摻比50%+普通陶粒5%的路線較為可行。表SEQ表\*ARABIC8不同砂率的飛灰陶粒制備空心混凝土的面密度與抗壓強度編號面密度（kg/m2）28d抗壓強度(MPa)是否滿足1-砂率33%-飛灰陶粒50%129.0910.74否2-砂率33%-飛灰陶粒55%124.139.25否3-砂率33%-普通陶粒50%120.266.82否4-砂率33%-普通陶粒55%120.599.85否5-砂率28%-飛灰陶粒50%120.219.87否6-砂率28%-飛灰陶粒55%112.036.33否7-砂率28%-飛灰陶粒60%99.355.31是8-砂率20%-飛灰陶粒50%114.6614.21否9-砂率20%-飛灰陶粒55%112.7213.88否10-砂率20%-飛灰陶粒60%96.485.02是11-砂率10%-飛灰陶粒50%113.8414.25否12-砂率10%-飛灰陶粒55%112.7016.57否13-砂率10%-飛灰陶粒60%94.525.86是14-砂率0%-飛灰陶粒50%111.8212.60否15-砂率0%-飛灰陶粒55%109.8015.07是16-砂率0%-飛灰陶粒60%95.4212.08是17-砂率0%-普通陶粒50%98.7311.68是18-砂率0%-普通陶粒55%96.149.25是19-砂率0%-普通陶粒60%86.938.76是20-砂率0%-飛灰陶粒50%-普通陶粒5%109.6113.39是21-砂率0%-飛灰陶粒50%-普通陶粒10%101.829.89是JG/T169限值110≥5/重金屬及其可浸出含量飛灰陶粒制備空心混凝土時，整體可浸出重金屬風險較低，對比標準GB30760《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規(guī)范》中可水泥熟料中浸出重金屬含量限值，對應(yīng)任務(wù)書中相關(guān)重金屬Pb、Zn和Cd完全滿足相關(guān)標準。但不同砂率制備的混凝土中可浸出重金屬鉻的含量在1~3mg/L左右，均高于GB/T30760水泥熟料可浸出限值0.2mg/L，而且砂率約少對應(yīng)可浸出約含量越大，摻比普通陶粒與飛灰陶粒制備的混凝土沒有明顯差異，判斷可浸出重金屬Cr可能是由基準水泥中帶入。表SEQ表\*ARABIC9飛灰陶粒制備空心混凝土時砂率為33%和28%的重金屬及其可浸出含量（mg/L）重金屬CrCuZnAsPbCdNiMnHg總量砂率33%摻比50%461.64624.1728.38211.581136.942NA10.063284.151NA砂率33%摻比55%474.86813.26745.01212.631102.474NA10.045298.562NA可浸出砂率33%摻比50%1.7750.0190.068NA0.015NA0.0320.633NA砂率33%摻比55%2.5340.0550.08NA0.02NA0.0440.86NA總量砂率28%摻比50%331.45115.80723.5679.787136.929NA8.98222.794NA砂率28%摻比55%382.14613.78724.53725.875159.155NA8.722238.122NA砂率28%摻比60%262.84618.98225.17312.721111.205NA8.878170.274NA可浸出砂率28%摻比50%1.7750.0190.068NA0.015NA0.0320.633NA砂率28%摻比55%2.1440.0220.073NA0.013NA0.0370.651NA砂率28%摻比60%1.2850.0170.058NA0.016NA0.0280.582NAGB/T30760水泥熟料可浸出限值0.230.21—表SEQ表\*ARABIC10飛灰陶粒制備空心混凝土時砂率為20%和10%的重金屬及其可浸出含量（mg/L）重金屬CrCuZnAsPbCdNiMnHg總量砂率20%摻比50%532.01917.24229.09312.362100.659NA12.933355.028NA砂率20%摻比55%482.96622.02529.7912,309.7868.5722.59113.429318.305NA砂率20%摻比60%337.89118.97626.98813.41530.16NA10.232221.335NA可浸出砂率20%摻比50%2.0690.0130.0790.0040.018NA0.0190.598NA砂率20%摻比55%2.1340.0270.071NA0.018NA0.0360.816NA砂率20%摻比60%1.4740.0190.0680.0030.017NA0.0280.487NA總量砂率10%摻比50%667.39919.03936.33311.56270.919NA15.632418.209NA砂率10%摻比55%582.88718.30234.19915.572146.77NA12.731368.164NA砂率10%摻比60%529.38423.8133.5852,759.83120.77228.30613.336348.248NA可浸出砂率10%摻比50%2.680.0210.094NA0.024NA0.0440.822NA砂率10%摻比55%2.3110.0140.0630.0030.019NA0.0310.402NA砂率10%摻比60%2.6990.0360.124NA0.024NA0.050.884NAGB/T30760水泥熟料可浸出限值0.230.21—表SEQ表\*ARABIC11飛灰陶粒與普通陶粒制備空心混凝土時砂率為0時的重金屬及其可浸出含量（mg/L）重金屬CrCuZnAsPbCdNiMnHg飛灰陶粒總量砂率0%摻比50%736.24118.85835.15513.81165.79NA14.744468.548NA砂率0%摻比55%604.99919.97431.26613.5832.01NA13.939388.548NA砂率0%摻比60%675.38220.43232.16716.05846.361NA15.501438.871NA飛灰陶?？山錾奥?%摻比50%2.4560.0490.077NA0.016NA0.1971.293NA砂率0%摻比55%2.7980.0260.083NA0.019NA0.0460.906NA砂率0%摻比60%3.0960.0270.085NA0.021NA0.0470.736NA普通陶?？偭可奥?%摻比50%459.345.9828.84112.41991.222NA9.482413.56NA砂率0%摻比55%690.6828.34946.3815.693209.109NA14.546596.343NA砂率0%摻比60%686.0668.90341.52516.74205.99NA15.357645.897NA普通陶?？山錾奥?%摻比50%2.1370.0140.0610.0010.019NA0.0380.552NA砂率0%摻比55%2.6230.0140.047NA0.014NA0.030.659NA砂率0%摻比60%3.270.0820.0930.0010.02NA0.5011.961NAGB/T30760水泥熟料可浸出限值0.230.21—放射性核素限量摻比50%飛灰陶粒制備的空心混凝土中放射性核素鐳-226、釷-232、鉀-40的比活度都較低，經(jīng)計算內(nèi)照指數(shù)為0.0，外照指數(shù)為0.1，滿足GB6566《建筑材料放射性核素限量》中建設(shè)主體材料天然放射性核素鐳-226、釷-232、鉀-40的放射性內(nèi)照指數(shù)=1.0，外照指數(shù)=1.0的要求。由于放射性核素限量很低，因此對摻比55%的飛灰陶粒制備的空心混凝土不再檢測放射性核素限量。表SEQ表\*ARABIC12飛灰陶粒制備的空心混凝土中放射性核素限量分析結(jié)果名稱核素比活度(Bq/kg)不確定度(k=2)內(nèi)照指數(shù)外照指數(shù)摻比50%鐳Ra—226=2.66.6%0.00.1釷Th—232=11.46.3%鉀K—40=251.66.3%5.6小結(jié)試驗以最大比例摻比飛灰陶粒為例，制備飛灰陶?？招幕炷敛捎盟?標準砂-飛灰陶粒體系，對比標準JG/T169-2016《建筑隔墻用輕質(zhì)條板通用技術(shù)要求》，對比不同砂率制備的方形空心混凝土時，當砂率為0，飛灰陶粒摻比55%時，面密度為109.80kg/m2，28天抗壓強度達到15.07MPa，飛灰陶粒摻比50%+普通陶粒5%時，面密度為109.61kg/m2，28天抗壓強度達到13.39MPa；滿足厚度100mm面密度≤110kg/m3，混凝土條板抗壓強度≥5MPa，放射性核素限量基本為0，完全滿足內(nèi)外照指數(shù)1.0的標準要求。因此，在最不利條件下，砂率為0時，摻比55%飛灰陶粒和摻比50%飛灰陶粒+5%普通陶粒制備的方形空心輕質(zhì)條板可行，因此飛灰陶粒輕質(zhì)條板應(yīng)滿足輕質(zhì)條板的性能要求，本標準參考JG/T169-2016《建筑隔墻用輕質(zhì)條板通用技術(shù)要求》。本標準不限制飛灰陶粒資源化利用的的摻比率，在同時資源化利用其他固體廢物（如污泥、廢渣）時，飛灰陶粒應(yīng)為主要的資源化利用對象。針對對飛灰陶粒輕質(zhì)板材中重金屬的環(huán)境風險控制，本標準重點放在前端的飛灰陶粒，采用“最不利假設(shè)”原則，假設(shè)建筑物廢棄后處置的場景，針對水泥及其他材料，要求飛灰陶粒的可浸出重金屬滿足標準GB30760《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規(guī)范》中可水泥熟料中浸出重金屬含量限值，是風險可接受的范圍。參考文獻：ImprovingtheMechanicalandDurabilityPerformanceofNo-CementSelf-CompactingConcretebyFlyAsh.Useofflyashesfrommunicipalsewagesludgecombustioninproductionofashconcretes.Carcelen-Taboada,V.,Garcia-Lodeiro,I.,Palomo,A.,etal.Manufactureofhybridcementswithflyashandbottomashfromamunicipalsolidwasteincinerator[J].ConstructionandBuildingMaterials,2016,105(Feb.15):218-226.康治金，劉志英等.生活垃圾焚燒飛灰制備植草磚的研究[J]..環(huán)境污染與防治，2008，40（9）：1019-1022.CaiZ，BagerDH，ChristensenTH．Leachingfromsolidwasteincinerationashesusedincement-treatedbaselayersforpavements[J]．WasteManagement，2004，24（6）：603-612.錢野，高路恒．垃圾焚燒飛灰摻入對水穩(wěn)碎石路用性能影響研究[J]．四川建材，2018，44（10）：149-150.譚巍，李菁若，季煒等．城市生活垃圾焚燒飛灰在瀝青混合料中的應(yīng)用[J]．中國公路學報，2016（04）：14-21.趙倩倩.城市生活垃圾焚燒飛灰在資源化利用方面的綜述.廣東化工，2020（9）：139-140.ImprovingtheMechanicalandDurabilityPerformanceofNo-CementSelf-CompactingConcretebyFlyAsh.上海應(yīng)用技術(shù)學院.生活垃圾焚燒飛灰水洗后制成的飛灰燒結(jié)磚及其制備方法:CN201010206551.5[P].2010-12-08.Carcelen-Taboada,V.,Garcia-Lodeiro,I.,Palomo,A.,etal.Manufactureofhybridcementswithflyashandbottomashfromamunicipalsolidwasteincinerator[J].ConstructionandBuildingMaterials,2016,105(Feb.15):218-226.張立軍.城市垃圾焚燒飛灰資源化利用前景分析[J].民營科技,2016,(3):221.沈陽,劉紅梅,楊恒亮,粉煤灰陶粒保溫砌塊的制備工藝及應(yīng)用現(xiàn)狀,新型建筑材料39(2012)24-27+31.六、主要技術(shù)內(nèi)容及說明確定標準主要技術(shù)內(nèi)容（技術(shù)指標、參數(shù)、公式、性能要求、試驗方法、檢驗規(guī)則等）的論據(jù)（包括試驗、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等）及說明。6.1適用范圍本文件規(guī)定了焚燒殘余物資源化利用的飛灰陶粒輕質(zhì)條板的術(shù)語、定義、基本要求及其評價指標和方法等。本文件適用于焚燒殘余物資源化利用的飛灰陶粒輕質(zhì)條板。6.2規(guī)范性引用文件本部分列出了本標準中所引用的國家標準、行業(yè)技術(shù)標準和技術(shù)規(guī)范。這些標準和文件的有關(guān)條文將成為本標準的組成部分。本標準內(nèi)容引用了下列文件中的條款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本適用于本標準。GB175通用硅酸鹽水泥GB6566建筑材料放射性核素限量GB20472硫鋁酸鹽水泥GB/T9776建筑石膏GB/T14684建設(shè)用砂GB/T14685建設(shè)用卵石、碎石GB/T17431.1輕集料及其試驗方法第1部分：輕集料GB/T25176混凝土和砂漿用再生細骨料GB/T25177混凝土用再生粗骨料GB/T701低碳鋼熱軋圓盤條GB/T1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T18046用于水泥和混凝土中的?；郀t渣粉GB/T20491用于水泥和混凝土中的鋼渣粉GB8076混凝土外加劑GB/T30810水泥膠砂中可浸出重金屬的測定方法GB/T30760水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規(guī)范GB/T2828.1計數(shù)抽樣檢驗程序GB/T14436工業(yè)產(chǎn)品保證文件JG/T169建筑隔墻用輕質(zhì)條板通用技術(shù)要求JGJ63混凝土用水標準JGJ/T318石灰石粉在混凝土中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程JC/T449鎂質(zhì)膠凝材料用原料YB/T5294一般用途低碳鋼絲6.3術(shù)語和定義本部分為執(zhí)行本標準制定的專門的術(shù)語和對容易引起歧義的名詞進行的定義。其中JG/T169建筑隔墻用輕質(zhì)條板通用技術(shù)要求界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。此外包括：飛灰陶粒、飛灰陶粒輕質(zhì)條板、空心條板、實心條板、復合條板、企口。飛灰陶粒：指以生活垃圾焚燒設(shè)施的煙氣凈化系統(tǒng)捕集物和煙道及煙囪底部沉降的底灰為原料，輔以其他材料經(jīng)加工造粒、高溫燒制而成的堆積密度不大于1200kg/m3的