工業(yè)固體廢棄物制備陶粒及其應(yīng)用研究進(jìn)展

汪學(xué)彬， 楊重卿,， 張祥偉， 侯東來(lái)， 孫志明

(1. 甘肅建投礦業(yè)有限公司， 甘肅蘭州730000； 2. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院， 北京100083)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展， 工業(yè)固體廢棄物的產(chǎn)生量與日俱增， 近年來(lái)更是以超過(guò)10億t/a的速度迅速增長(zhǎng)[1]。 工業(yè)固體廢棄物的大量堆積不僅造成有限土地資源的巨大浪費(fèi)，而且?guī)?lái)了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境和安全問(wèn)題。近年來(lái)，隨著國(guó)家環(huán)保政策越來(lái)越嚴(yán)格，加快建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)大宗工業(yè)固體廢棄物的資源化綜合利用，已成為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵[2-4]。

陶粒是經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)或免燒工藝制備而成的顆粒物或柱狀物產(chǎn)品。由于其密度小、內(nèi)部多孔，形態(tài)、 成分較均一，且具有一定強(qiáng)度，因而展現(xiàn)出優(yōu)異的使用性能，如質(zhì)輕、耐腐蝕、抗凍、抗震、良好的隔絕性等，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于建筑材料、 環(huán)保材料和綠化材料等[5-6]。 按原料的主要來(lái)源， 陶?？煞譃轲ね撂樟！㈨?yè)巖陶粒、粉煤灰陶粒等。由于粉煤灰、尾礦和污泥等工業(yè)固廢的主要化學(xué)成分(含SiO2、 Al2O3)與黏土或頁(yè)巖相似，且往往粒徑小、比表面積大，因此是一類(lèi)理想的陶粒生產(chǎn)原料。利用工業(yè)固廢為主要原料生產(chǎn)陶粒，既能適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)于輕質(zhì)建材、環(huán)保材料的重大需求，符合國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，又可獲得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[7-9]。

國(guó)、內(nèi)外針對(duì)工業(yè)固體廢棄物制備陶粒技術(shù)及應(yīng)用的研究已取得諸多進(jìn)展。本文中基于工業(yè)固體廢棄物制備陶粒的主要工藝及原料種類(lèi)，對(duì)不同行業(yè)固廢制備陶粒的可行性進(jìn)行了探討。同時(shí)，總結(jié)了近年來(lái)工業(yè)固廢制備陶粒的技術(shù)研究現(xiàn)狀和進(jìn)展，并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了系統(tǒng)分析。

1 陶粒制備

1.1 陶粒的分類(lèi)

陶粒的生產(chǎn)原料主要包括基體材料和輔助材料。 陶粒的基體材料來(lái)源廣泛， 近年來(lái)逐漸由早期的黏土、 頁(yè)巖等礦產(chǎn)資源逐漸向工業(yè)固體廢棄物發(fā)展，其中用于陶粒生產(chǎn)的工業(yè)固體廢棄物根據(jù)來(lái)源的不同分為煤基固廢(粉煤灰、 煤矸石等)、 工業(yè)廢渣(鋼渣、 礦渣、 高爐渣、 有色金屬渣、 煤渣等)、 工業(yè)尾礦(選礦產(chǎn)生的各種尾礦)及污泥等。 不同類(lèi)型工業(yè)固體廢棄物制備陶粒原料及其產(chǎn)品特征見(jiàn)表1。

表1 工業(yè)固體廢棄物制備陶粒的技術(shù)

1.2 陶粒制備工藝

1.2.1 燒結(jié)陶粒工藝

燒結(jié)法是目前最為常見(jiàn)的一種陶粒制備工藝，且已大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。燒結(jié)法主要是通過(guò)調(diào)節(jié)基體材料和輔助材料的配比，經(jīng)過(guò)研磨混勻后造粒，并在高溫下進(jìn)行物料燒結(jié)，冷卻后最終得到陶粒成品。燒結(jié)過(guò)程中，隨溫度升高，原料逐漸熔融并形成具有一定黏度的固、液混合相，同時(shí)釋放出H2O、 CO、 CO2、 SO2和SO3等氣體，氣體溢出使固、液混合相發(fā)泡膨脹，整個(gè)過(guò)程中始終存在“內(nèi)部氣體強(qiáng)烈逸出與被外部適宜黏度液相抑制”的動(dòng)態(tài)平衡[10]。當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到設(shè)定溫度，穩(wěn)定后，氣體產(chǎn)生量逐漸減少，陶粒內(nèi)部形成許多封閉、半封閉的孔隙。最終，經(jīng)冷卻后形成典型的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。燒結(jié)法制備的陶粒具有硬度高、孔隙豐富、膨脹系數(shù)大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，但該工藝往往能耗較高，工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較大。

1.2.2 免燒陶粒工藝

與燒結(jié)工藝相比，陶粒的免燒工藝沒(méi)有高溫?zé)Y(jié)過(guò)程，取而代之的是自然或蒸汽養(yǎng)護(hù)流程。由于前期陶粒的膠凝性不足，制備過(guò)程中通常需要加入水泥作為激發(fā)劑來(lái)增強(qiáng)陶粒的膠凝性，同時(shí)為固體廢棄物的活化提供所需的堿性環(huán)境。例如：鄒正禹等[11]以粉煤灰和水泥為原料，添加活性成分FeS，按照最優(yōu)化物料配比混勻造粒，經(jīng)過(guò)自然養(yǎng)護(hù)和高溫養(yǎng)護(hù)后，制備出優(yōu)級(jí)粉煤灰陶粒(堆積密度為786 kg/m3， 表觀密度為1 332 kg/m3，筒壓強(qiáng)度為5.22 MPa，吸水率為21.4%，軟化系數(shù)為88.5%)。邱珊等[12]利用秸稈灰為添加劑，在最佳配比下得到低堆積密度(785 kg/m3)、高比表面積(11.1 m2/g)和低破碎率(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.3%)的免燒陶粒，其性能指標(biāo)及浸出毒性均符合CJ/T 299—2008《水處理用人工陶粒濾料》的要求，具有良好的應(yīng)用前景。雖然免燒工藝投資小、能耗低，但免燒陶粒的產(chǎn)品往往強(qiáng)度較低，膨脹系數(shù)小，適用領(lǐng)域較窄，且目前多處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，難以產(chǎn)業(yè)化。

1.3 工業(yè)固體廢棄物制備陶粒的原理

陶粒的制備原理是在一定環(huán)境條件下， 基體材料和輔助材料發(fā)生不同的物理化學(xué)反應(yīng)， 使得產(chǎn)物具有良好的膨脹效果， 從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多孔、 輕質(zhì)并具有一定的強(qiáng)度。 陶粒膨脹必須滿(mǎn)足以下2個(gè)基本條件： 第一， 高溫條件下， 原料能夠熔融并形成具有一定黏度的玻璃相， 從而對(duì)原料內(nèi)部釋放出的氣體起到密封作用； 第二， 高溫條件下生成黏性玻璃相后可使氣體釋放。 內(nèi)部氣體的釋放是陶粒膨脹的基礎(chǔ)， 當(dāng)原料內(nèi)部產(chǎn)生CO和CO2等氣體時(shí)， 產(chǎn)生氣體壓力， 同時(shí)黏性玻璃相對(duì)氣體溢出具有抑制作用。 在上述2個(gè)方面共同作用下， 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的有效熱膨脹。 另一方面， 冷卻后部分溢出的氣體使陶粒表面形成多孔結(jié)構(gòu)， 未溢出的氣體則在內(nèi)部形成豐富孔道。

通常，原料的化學(xué)組成和相對(duì)含量會(huì)對(duì)陶粒的膨脹性和應(yīng)用性能產(chǎn)生重要的影響，其應(yīng)用性能主要受酸性氧化物和堿性氧化物共同影響。酸性氧化物SiO2和Al2O3在高溫條件下可以生成莫來(lái)石，可增強(qiáng)陶粒的強(qiáng)度；堿性氧化物Fe2O3、 CaO、 MgO、 K2O和Na2O則對(duì)陶粒的燒制起到助熔作用，降低燒結(jié)溫度，擴(kuò)大燒結(jié)溫度范圍，并能夠防止胚料在燒制中粘結(jié)。Riley[13]在大量黏土陶粒制備研究的基礎(chǔ)上，提出原料中化學(xué)組成的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)維持在某一特定范圍時(shí)(SiO2：40%～79%，Al2O3：10%～25%，助溶劑：13%～26%)，燒制的陶粒具有良好的膨脹性。表2為部分工業(yè)固體廢棄物的主要化學(xué)組成。由表可知，常見(jiàn)的工業(yè)固體廢棄物化學(xué)組成基本可滿(mǎn)足制備陶粒的原料質(zhì)量要求范圍，使得制備陶粒成為可能。

表2 部分工業(yè)固體廢棄物的主要化學(xué)組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2 工業(yè)固體廢棄物制備陶粒技術(shù)

2.1 煤基固體廢棄物陶粒

2.1.1 以煤基固廢為原料制備輕質(zhì)多孔陶粒

輕質(zhì)多孔陶粒通常指比表面積大于10 m2/g，孔隙率為25%～50%，吸水率為20%～40%，堆積密度小于0.9 g/cm3的陶粒，其內(nèi)部具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，除硬度大、耐腐蝕、耐高溫外，還具有質(zhì)輕、密度低、抗震性好、吸附性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可用作航天材料和吸附材料，且在熱工窯爐和管道保溫方面展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。

粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收集的細(xì)灰， 是燃煤電廠(chǎng)排出的主要固體廢棄物。 煤矸石則是采煤或洗煤過(guò)程中排放出的一種含碳量較低的固體廢棄物。 近年來(lái)， 以粉煤灰和煤矸石為原料制備多孔陶粒已經(jīng)取得了諸多研究進(jìn)展。例如：謝士兵等[20]以粉煤灰為主要原料，利用免燒多孔陶粒制備工藝制得了比表面積為12.94 m2/g，堆積密度為0.71 g/cm3，吸水率為19.5%， 筒壓強(qiáng)度為4.0 MPa的高性能多孔陶粒； 吳廷楓等[21]探究了微波及造孔劑對(duì)所制備的粉煤灰多孔陶粒性能的影響， 對(duì)比了木屑、 碳酸氫銨和煤粉3種造孔劑在微波條件下制得多孔陶粒的性能， 優(yōu)化條件下制備的多孔陶粒孔隙率為42.89%，吸水率為30.11%，抗壓強(qiáng)度為16.35 MPa；祁非等[22]以煤矸石為主要原料， 添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～50%的城市污泥， 利用燒結(jié)法制備了密度為1 030～1 200 kg/m3， 氣孔率為26%～50%， 吸水率為23%～35%的多孔陶粒， 且城市污泥中有害重金屬元素得到有效固化； 陳彥文等[23]以煤矸石及粉煤灰為主要原料， 利用燒結(jié)法制備了堆積密度為566 kg/m3， 吸水率為6.61%， 筒壓強(qiáng)度為6.68 MPa的多孔陶粒； 李小龍等[24]利用粉煤灰、 膨潤(rùn)土、 凝灰?guī)r為主要原料制備了超輕空心陶粒， 陶粒的堆積密度達(dá)到187 kg/m3， 24 h吸水率為1.48%， 在保溫隔熱混凝土及其制品領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景； 楊威等[25]以鉻污染土壤復(fù)配粉煤灰為原料， 利用燒結(jié)法制備出表觀密度為1.19 g/cm3， 1 h吸水率為15.2%， 筒壓強(qiáng)度為3.0 MPa的超輕陶粒，該技術(shù)不僅解決了鉻污染土壤問(wèn)題，且生產(chǎn)過(guò)程能耗較低。

2.1.2 以煤基固廢為原料制備高強(qiáng)陶粒

根據(jù)《輕集料及其試驗(yàn)方法》(GB/T17431.1—1998)標(biāo)準(zhǔn)，高強(qiáng)陶粒是指筒壓強(qiáng)度不小于3.0 MPa，具有強(qiáng)度高、吸水率低和級(jí)配良好的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)建筑材料，用其配制的混凝土具有強(qiáng)度高和抗震性能優(yōu)異的特點(diǎn)， 在高層建筑及大跨度橋梁等領(lǐng)域顯示出良好的發(fā)展?jié)摿εc應(yīng)用前景。 例如： 莊大英[26]以粉煤灰及工業(yè)污泥為主要原料， 利用燒結(jié)法制備出堆積密度為770 kg/m3， 筒壓強(qiáng)度為10.1 MPa的高強(qiáng)陶粒， 該工藝在較低的燒結(jié)溫度和較短的燒結(jié)時(shí)間下， 筒壓強(qiáng)度的顯著提升； 李懋[27]以煤矸石為主要原料， 燒制出堆積密度為921.3 kg/m3，筒壓強(qiáng)度最高可達(dá)到16.8 MPa的高強(qiáng)陶粒；朱哲等[28]以武漢市東湖淤泥作為主要原料，以粉煤灰為校正組分，制備了一種高強(qiáng)低吸水率的淤泥-粉煤灰陶粒，其表觀密度為1.182 g/cm3，吸水率為3.64%，單顆粒強(qiáng)度為7.92 MPa。

2.2 尾礦基陶粒

目前選礦廠(chǎng)尾礦的處理方式通常有2種：尾礦庫(kù)存放或固化堆存。 近年來(lái)， 我國(guó)尾礦的排放量高達(dá)15億t/a， 堆存量超百億噸， 導(dǎo)致尾礦庫(kù)超負(fù)荷使用， 同時(shí)也帶來(lái)了巨大的安全隱患[29-30]。

以工業(yè)尾礦為原料制備陶粒，不僅可以提升尾礦綜合利用率，同時(shí)其產(chǎn)品也具有良好的前景和經(jīng)濟(jì)效益。吳永明[31]以金尾礦粉及釩鈦鐵礦粉為主要原料，按最優(yōu)原料配比制備出筒壓強(qiáng)度為2.5 MPa， 吸水率為8%， 堆積密度為555 kg/m3的輕質(zhì)多孔陶粒； 孫康康等[32]以赤泥強(qiáng)磁尾礦為主要原料， 優(yōu)化工藝條件后制得多孔陶粒， 其表觀密度為1.98 g/cm3， 堆積密度為1.06 g/cm3， 吸水率為22.41%， 空隙率為46.46%， 該工藝燒結(jié)溫度低， 所得陶?？紫毒鶆?， 可用于水處理用人工濾料； 王德民等[33]以低硅鐵尾礦為主要原料優(yōu)化了陶粒制備工藝， 燒制出堆積密度為885 kg/m3， 1 h吸水率為19.3%，顯氣孔率為43.46%的輕質(zhì)多孔陶粒， 優(yōu)化條件下尾礦利用率較高， 燒結(jié)溫度較低， 因此生產(chǎn)成本較低。

以工業(yè)尾礦為原料， 同樣可以生產(chǎn)筒壓強(qiáng)度不小于3.0 MPa的高強(qiáng)陶粒。 秦晉一等[34]以高Fe2O3鐵尾礦為原料制備了堆積密度為832 kg/m3， 筒壓強(qiáng)度為8.04 MPa高強(qiáng)陶粒， 且發(fā)現(xiàn)Fe2O3降低了陶粒燒結(jié)溫度， 對(duì)陶粒的生產(chǎn)具有一定指導(dǎo)意義； 胡晨光等[35]以鐵尾礦和堿渣為原料制備出了高強(qiáng)核殼結(jié)構(gòu)陶粒， 其吸水率為1.25%， 膨脹率為1.24%， 堆積密度為870.3 kg/m3， 筒壓強(qiáng)度為10.67 MPa； 李揚(yáng)等[36]利用經(jīng)過(guò)分選后的黃金尾礦為原料， 在較低溫度條件下制備出了堆積密度為803 kg/m3， 表觀密度為1 795 kg/m3， 吸水率為0.24%， 顆粒強(qiáng)度為16.59 MPa的高強(qiáng)陶粒； 趙威等[37]采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%商洛釩尾礦為主要原料制備出了性能優(yōu)異的輕質(zhì)高強(qiáng)陶瓷顆粒，其堆積密度為631 kg/m3， 筒壓強(qiáng)度為9.1 MPa， 吸水率為3.1%， 該陶粒具有密度小、 強(qiáng)度大的優(yōu)異性能。

2.3 廢渣基陶粒

隨著建筑、 能源、 礦產(chǎn)等重工業(yè)的高速發(fā)展， 工業(yè)廢渣的排放量也以10億t/a的速度增長(zhǎng)， 因此對(duì)于這類(lèi)固體廢棄物的合理有效利用顯得尤為重要。 隨著陶粒技術(shù)的不斷發(fā)展， 研究表明， 以工業(yè)廢渣為原料制備陶粒不僅可滿(mǎn)足資源綜合利用的要求， 還能有效解決此類(lèi)廢渣堆存帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。 徐雪麗等[38]以城市污泥及煉鋼廢渣為原料在較低溫度條件下燒制出堆積密度為546～523 kg/m3， 吸水率為7.6%～7.8%， 抗壓強(qiáng)度為5.7～6.1 MPa的輕質(zhì)陶粒； 徐美娟等[39]將造紙廠(chǎng)廢渣摻雜進(jìn)粉煤灰陶粒中， 制得堆積密度為837 kg/m3， 吸水率為0.67%， 抗壓強(qiáng)度為55 MPa的輕質(zhì)陶粒；Wang等[40]以建筑廢渣為原料，采用燒結(jié)法制備出堆積密度為1.64 g/cm3，吸水率為0.7%，筒壓強(qiáng)度為3.78 MPa的輕質(zhì)陶粒，且鉻、錳、鎳等重金屬在陶粒中得到有效固化，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成的二次污染。

以工業(yè)廢渣同樣可以生產(chǎn)高強(qiáng)陶粒。 陳偉[41]以鋼渣為原料優(yōu)化了陶粒制備工藝， 燒制出抗壓強(qiáng)度為6.0 MPa， 密度為805 kg/m3的高強(qiáng)陶粒； 任文強(qiáng)[42]以工業(yè)廢渣、 廢石膏粉、 碎玻璃粉末、 鋁土礦粉為原料， 制得體積質(zhì)量在1.5 g/cm3左右， 抗壓碎能力為80 MPa左右高強(qiáng)陶粒， 陶粒性能優(yōu)異， 可用作陶粒支撐劑；王傳虎等[43]以石英砂尾渣、 水磨石渣為原料成功制備出膨脹率達(dá)到60%，簡(jiǎn)壓強(qiáng)度為10.5 MPa，堆積密度為925 kg/m3，吸水率為9.5%的高強(qiáng)陶粒；靖青秀[44]發(fā)明了一種無(wú)添加成分的鎢冶煉廢渣高強(qiáng)陶粒，陶粒的吸水率為1.7%，堆積密度為925 kg/m3，筒壓強(qiáng)度為6.8 MPa，制備工藝簡(jiǎn)單，流程短，具有良好的應(yīng)用前景。

2.4 污泥基陶粒

污泥是制約污水處理的關(guān)鍵問(wèn)題，目前常用的污泥處理方式(填埋、焚燒、堆肥等)存在高能耗、占用土地、造成二次污染的缺點(diǎn)，污泥資源化利用成為了目前亟待解決的問(wèn)題。研究表明，將污泥燒結(jié)制陶粒是一種節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境并行的有效途徑。例如：榮輝等[45]探究了造紙污泥對(duì)粉煤灰陶粒的影響，當(dāng)污泥添加量較小時(shí)，污泥可充當(dāng)造孔劑，增大孔隙，減少堆積密度，得到多孔陶粒，在污泥添加量為10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，得到的質(zhì)輕多孔陶粒筒壓強(qiáng)度為1.65 MPa，堆積密度為493 kg/m3；戴東斌[46]以鉻污泥為原料，在最優(yōu)原料配比條件下制備出輕質(zhì)多孔陶粒，陶粒筒壓強(qiáng)度為4 MPa，堆積密度為500～550 kg/m3，吸水率約為20%，且鉻元素的浸出量顯著降低；Xu等[47]以污泥為原料，在低溫條件下燒制出輕質(zhì)陶粒，并研究發(fā)現(xiàn)陶粒中Cr(VI)的主要以Cr2O3和FeCrO4形式存在，不易析出，該實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步確定了陶粒對(duì)重金屬元素的固化作用，具有重要的推廣意義。

利用污泥為主要原料也可以生產(chǎn)高強(qiáng)陶粒。秦晉一等[48]以市政污泥為主要原料，按照最優(yōu)配比制得抗壓強(qiáng)度為4.89 MPa，密度為1 320 kg/m3的高強(qiáng)陶粒， 且研究發(fā)現(xiàn)流動(dòng)相易產(chǎn)生小孔匯聚現(xiàn)象，而污泥的放氣會(huì)對(duì)小孔匯聚產(chǎn)生擾動(dòng)，從而燒制出輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒；孫文慧等[49]在最優(yōu)配比條件下制得堆積密度為760 kg/m3，吸水率為2.6%，筒壓強(qiáng)度為10.3 MPa的高強(qiáng)陶粒，該優(yōu)化后的工藝污泥添加量大，資源利用率高；舒天楚等[50]探究了粉煤灰及煤矸石混合添加劑對(duì)污泥陶粒的影響，優(yōu)化條件下燒成的陶粒性能最優(yōu)，密度為300～400 kg/m3，抗壓強(qiáng)度為10.46 MPa，吸水率僅為1.5%。

3 工業(yè)固體廢棄物陶粒的應(yīng)用

工業(yè)固體廢棄物制備的陶粒往往具有輕質(zhì)、耐腐蝕、抗凍、抗震及良好的隔絕性等，可被廣泛用作吸附材料、吸聲材料、保溫材料、支撐劑等，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

3.1 陶粒用作吸附材料

工業(yè)的高速發(fā)展來(lái)了經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也造成了水體污染，例如大量含磷廢水直接排入水體造成的水體富營(yíng)養(yǎng)化日益嚴(yán)重，有毒重金屬?gòu)U水具有富集性、毒性、不易降解等特點(diǎn)，對(duì)生物體產(chǎn)生嚴(yán)重危害。吸附法是目前處理上述廢水的主要方法之一。常用的吸附材料主要是活性炭材料，但活性炭使用成本高、使用周期短，難以大規(guī)模應(yīng)用。近年來(lái)，將工業(yè)固體廢棄物陶粒作為環(huán)境吸附材料，因其成本低、效率高而受到了廣泛關(guān)注。

3.2 陶粒制備混凝土砌塊

隨建筑節(jié)能與環(huán)保理念的不斷深入，新型輕質(zhì)墻體材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注，其中陶?；炷疗鰤K因其具有輕質(zhì)高強(qiáng)、保溫性能高、抗震性強(qiáng)、耐火性好等特點(diǎn)，在輕質(zhì)建材、建筑節(jié)能領(lǐng)域展現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景。

魏瑩等[58]以硅線(xiàn)石尾礦陶粒、水泥和粉煤灰為主要原料，經(jīng)免燒工藝制備出陶粒加氣混凝土砌塊，尾礦陶粒的引入降低了砌塊的導(dǎo)熱系數(shù)，提高了保溫性能，增強(qiáng)了抗凍融性能，為硅線(xiàn)石尾礦的處理和新型建材的發(fā)展提供了新的思路；徐長(zhǎng)春等[59]以陶粒、鋼渣為原料制備承重混凝土空心砌塊，且隨陶粒添加量增加，混凝土砌塊的軟化系數(shù)和密度降低，熱阻值增加，有利于砌塊減輕自重，提升保溫隔熱性能；朱靜等[60]研制了一種新型自保溫污泥陶?；炷疗鰤K，多孔陶粒的引入不僅使砌塊具有良好的吸水性和較高的軟化系數(shù)，且陶粒經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)后，提升了砌塊界面粘結(jié)區(qū)域的致密性，同時(shí)混凝土砌塊具有良好的抗凍性能，適用于用作夏熱冬冷地區(qū)的新型墻體材料。

3.3 陶粒制備支撐劑

壓裂支撐劑作為石油開(kāi)采的重要原料，可有效輔助提高石油的開(kāi)采量，但隨著支撐劑重要原料——高品位鋁礬土的過(guò)度開(kāi)采，使得支撐劑的制備成本增加，因此亟需尋求新的生產(chǎn)原料。研究表明，利用固體廢棄物制備陶粒支撐劑不僅可以提高其資源利用率，還可以顯著降低陶粒支撐劑的生產(chǎn)成本，具有廣闊的應(yīng)用前景。

秦梅等[61]以煤矸石和鋁礬土為主要原料， 燒制出煤層氣井用的420～840 μm經(jīng)濟(jì)型陶粒支撐劑， 該支撐劑在35 MPa閉合壓力下的破碎率均低于9%的石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5108—2014； 馬俊偉等[62]以鋁土礦選尾礦為主要原料制備了輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒支撐劑， 52 MPa的閉合壓力下破碎率僅為3.67%， 滿(mǎn)足低密高強(qiáng)陶粒支撐劑標(biāo)準(zhǔn)要求； 郝惠蘭等[63]以山西省陽(yáng)泉市出產(chǎn)的鋁礬土、 煤矸石和鎂渣為主要原料燒結(jié)制備出了性能優(yōu)異的陶粒支撐劑， 其密度為2.84 g/cm3， 48 MPa閉合壓力下破碎率為6.87%； 鄭林會(huì)等[64]以山西省忻州市出產(chǎn)的高鋁煤矸石為主要原料制備出陶粒支撐劑， 并且發(fā)現(xiàn)礦化劑(氧化鎂)的引入有效促進(jìn)了液相燒結(jié)， 抑制莫來(lái)石晶粒生長(zhǎng)， 從而進(jìn)一步提高了支撐劑的強(qiáng)度。

4 結(jié)論與展望

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，工業(yè)固體廢棄物資源化利用問(wèn)題將成為人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的重要課題。利用工業(yè)固體廢棄物制備陶粒已經(jīng)得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，且技術(shù)可行性較高，已發(fā)展成為固體廢棄物資源化利用的重要途徑。

工業(yè)固體廢棄物制備陶粒技術(shù)的大規(guī)模推廣依然存在諸多問(wèn)題，在配方、裝備和工藝等方面研究仍有較大發(fā)展空間。

1)未來(lái)應(yīng)充分發(fā)揮固體廢棄物的資源特點(diǎn)與成本優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)變廢為寶、以廢治廢，形成產(chǎn)品生產(chǎn)成本與質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)，才能真正實(shí)現(xiàn)陶粒制備技術(shù)在固廢資源化領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。

2)利用工業(yè)固體廢棄物制備質(zhì)輕、多孔、高強(qiáng)陶粒并進(jìn)一步提高產(chǎn)品綜合性能，拓寬產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域，將是工業(yè)固體廢棄物陶粒制備技術(shù)未來(lái)主要的發(fā)展方向。

3)燒結(jié)法作為目前陶粒的主要生產(chǎn)工藝，如何通過(guò)配方優(yōu)化、裝備研發(fā)等進(jìn)一步降低陶粒生產(chǎn)能耗，從而降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，進(jìn)而提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，是未來(lái)燒結(jié)法制備陶粒技術(shù)進(jìn)一步大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵。