粉煤灰生产保温砌筑砂浆项目可行性研究报告

粉煤灰生产保温砌筑砂浆 项目 可行性 研究 报告 粉煤灰、渣是国内最大宗固体废物。 今天，人类享受着现代化带来的物质文明的同时，又将大量的各种废弃物抛向人类的生存空间，每年都有数百亿吨的各种固体和气体、液体废弃物排出，不仅占用大量的土地，而且严重的影响了环境，破坏了生态平衡，人类正在毁灭地球。 固体废物的来源大体上分为两类：一是生产过程中所产生的废物，称为生产废物；另一类是在产品进入市场后在流通过程中或使用消费后产生的固体废物，称生活废物。固体废物产生的量随季节、生活水平、生活习惯、生活能源结构，城市规 模和地理环境等因素而变化。工业发达国家城市固体废物大约以每年 2%4%的速度增长，其主要发生源是冶金、煤炭、火力发电三大部门，其次是化工、石油、原子能等工业部门。由于我国在固体废物治理方面起步较晚，相对而言，其治理、利用还是冷门。从材料学角度出发，将其视为可再用二次资源材料，经加工、处理、激发功能及掺量（ 70%以上）再用于免蒸免烧墙体材料，配制不同混合比的再生骨料代替天然石子（ 30%100%）用于再生混凝土，激活用于生产保温砌筑砂浆可以实现 100%将固体废物利用，产生可观的是社会效益、环保效益和经济效益。 一、固体废物对人类环境的危害 固体废物对人类环境的危害表现在以下五个方面。 （ 1）侵占土地 固体废物产生以后，须占地堆放，堆积量越大，占地越多。据估算，每堆积 1 104t约须占地 1 亩，截至 2006 年为止，我国仅工矿业废渣、垃圾堆累计量就高达 200 多亿吨，占地 200 多万亩。据调查，广州近郊地面堆放的各种废物占地达 165.8ha。哈尔滨市近郊几乎已无固体废物堆放场地，所以频频发生外运废物车将废物倾倒农田、道路事件。这种现象，在我国许多城市相当普遍。随着生产的发展和消费的增长，城镇建设的扩大，废物占地的矛盾日益 尖锐。 （ 2）污染土壤 废物堆置，其中的有害组分容易污染土壤，人与污染的土壤直接接触，或者此类土壤所种植出来的蔬菜、瓜果致人疾病。当被污染的土壤中的病原微生物与其他的有害物质随着天然降水径流或渗流进入水体后就可能进一步危害人的健康。固体废弃物还会破坏土壤内的生态平衡，土壤是许多细菌、真菌等微生物聚居的场所。这些微生物形成了一个生态系统，固体废物经过风化、雨雪淋溶、地表径流的侵蚀，产生高温和毒水或其它反应，能杀灭土壤中的微生物，使土壤丧失腐解能力，导致草木不生。例如包头市一个堆积量达 1500 104t 固体废物 场使下游一个乡的大片土地被污染，居民被迫搬迁。固体废物中的有害物质进入土壤后还会在土壤中发生积累，我国西南某市郊因农田长期施用固体废物，土壤中的汞浓度已超标 8 倍，铜、铅分别增加 87和 55，从而对作物的生长等带来危害。据不完全统计，我国受固体废物污染的农田已超过90 104ha。 （ 3）污染水体 固体废物随天然降水或地表径流进入河流、湖泊，或随风飘迁落入河流、湖泊，污染地面水，并随着渗透水渗透到土壤中，进入地下水，造成水体污染。 固体废物未经过无害化处理任意堆放，在我国也已造成水体污染。哈尔滨市韩家洼子固 体废物填埋场的地下水浓度、色度和锰、铁、酚、汞含量及细菌总数、大肠杆菌等都大大超标， Mn 超标 3 倍， Hg 超标 20倍，细菌总数超标 4.3 倍，大肠杆菌超标 11倍。贵阳市两个固体废物堆场使其附近的饮用水源大肠杆菌值超过国家标准 70 倍以上，为此，政府拨巨款治理，并关闭堆放填埋场。 （ 4）污染大气 固体废物在适量的温度和湿度下被微生物分解，能释放出有害气体，以细粒状存在的废渣和垃圾，在大风吹动下会随风飘逸，扩散到远处。 （ 5）影响环境卫生 我国固体废物的综合利用率极低，无害化处理仅达 20，固体废物堆放在城市的死角、郊 区的沟田、路边，严重影响城市容貌和环境，对人类的健康构成潜在的威胁。 二、控制固体废物及再利用的技术政策 我国固体废物管理法规自 1982 年制定第一个专门性固体废物管理标准农用污泥中污染物控制标准算起，至今在二十多年的时间内，先后有固体废物污染环境防治法，环境保护法等颁布。并提出了以“资源化”、“无害化”、“减量化”作为控制固体废物污染的技术政策。根据世界形势，面对我国经济建设的巨大需求和资源供应严重不足的紧张局面，我国已把回收利用再生资源作为重要的发展战略。中国 21 世纪议程指出：“中国认识 到固体废物问题的严重性，认识到解决该问题是改变传统发展模式和消费模式的重要组成部分 ，总目标是完善固体废物法规体系和管理制度；实施废物最小量化；为废物最小量化、资源化和无害化提供支持，分别建成废物最小量化、资源化和无害化示范工程。” 为支持固体废物再利用，国家、黑龙江省下放了很多文件，从政策上给与支持，并有一系列优惠，如固定资产投资方向调节税率为 0，免征所得税 5 年，免征增值税，放开新型墙体材料产品价格，由生产企业根据市场需要自行定价。相关文件如下：（ 1）国务院批转国家建材局等部门关于加快墙体材料等新的推 广节能建筑意见和通知（国发199266 号）；（ 2）国务院办公厅转发建设部等部门关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见的通知（国办发 199972 号）；（ 3）建设部等部门关于在住宅建设中淘汰落后产品的通知（建设房 1999295号）；（ 4）国家经贸委等部门印发关于发展新型建材的若干意见的通知（国经贸产业 2000962号）；（ 5）国务院批转国家经贸委等部门关于进一步开展资源综合利用意义的通知（国发 199636 号）；（ 6）国家经贸委等部门关于印发资源综合利用目录的通知（国经贸资 1996809 号）；（ 7）国家建材局印发新型建材及制品发展导向目录（建设规划发1999163 号）；（ 8）建设部关于推广应用住宅建设新技术新产品的公告（ 199910 号）；（ 9）国务院发布中华人民共和国固定资产投资方向调节税暂行条例（国务院第 82 号）；（ 10）国家计委关于印发基本建设政策性贷款项目划分目录的通知（摘要）（计投资 1994 512 号）；（ 11）财政部、国家税务总局关于企业所得税若干优惠政策的通知（财税字 1994 001 号）；（ 12）财政部、国家税务总局关于对部分资源综合利用产品免 征增值税的通知（财税字 1995 44 号）；（ 13）财政部、国家税务总局关于继续对部分资源综合利用产品实行增值税优惠政策的通知（财税字 1996 20 号）；（ 14）商务部、公安部、建设部、交通部关于限期禁止在城市城区现场搅拌混凝土的通知（商发 2003 341 号）等。以上这些都为固体废弃物的再利用提供了政策、税收等方面的支持。 我国是一个发展中国家，面对经济建设的巨大需求与资源、能源供应严重不足的严峻局面，上马投产固体废物 粉煤灰、渣再利用，不但可为国家节约投资，降低能耗和生产成本，并可以减少自然资源的开采 ，还可治理环境，维持生态系统良性循环，是一项强国富民的好政策。 三、项目立项背景和依据 当前，在我国国民经济的发展中，出现了三个势头，或者说存在三个问题：火电、化工、冶金等大量排弃工业固体废弃物产业的迅速发展增加；人口增长过猛，大量的土地占用和破坏使人均耕地急剧减少；建设事业迅速发展造成建筑材料的供应紧缺，价格上涨。解决这些问题的出路何在？一条重要的方法就是鼓励和加大工业固体废弃物等可再生资源的综合利用，在建材领域研究开发利废技术，大力发展利废产品。 哈尔滨市共有火力发电厂 五 家，燃烧形式分别为煤粉炉和循环 流化床。主力发电企业和热电联产企业有岁宝发电厂、华欣发电厂、呼兰火电厂、热电厂等。 总装机容量 3000MW，年排弃粉煤灰、渣 3000 万吨左右，大掺量利用它们生产粉煤灰、渣保温砌筑砂浆具有材料来源广、产品质量稳定、生产成本低、适合黑龙江省及哈尔滨地区北方严寒施工及特点。 建筑工程配制砌筑砂浆水泥耗用约占全部工程水泥耗用量的 25%40%；我国水泥多为高标号，用其配制低标号砂浆极不合理。以哈尔滨市为例：年产水泥 565 万吨，哈尔滨地区耗用约 545 万吨，以 25%配制建筑砂浆等于有 136.25 万吨高标号水 .泥配制了低 标号砂浆的不合理现象。 为解决上述矛盾，利用固体废物粉煤灰生产保温砌筑砂浆可以收到一举数得的综合效益。 目前，与现代化施工技术和质量管理水平相适应的建筑用砌筑砂浆，国内在这个方面的研究进展一直不大，只是在最近几年，随着商品混凝土的研究和推广带动了商品水泥砂浆的研究和使用。在防水砂浆、保温砂浆、修补砂浆方面，我国进行了许多研究开发，生产厂家的年产量从几百吨到上千吨不等，但均是以水泥为胶凝材料，成本较高。 粉煤灰保温砌筑砂浆取代传统的高标号水泥配制建筑砂浆，完全可以满足不同用途砂浆对材料的抗收缩、抗龟裂、保温、 防潮、保水性、和易性、凝固时间等特性的要求。这些特性需要按照科学配方严格配制才能实现。规模化生产代表着建筑材料中一个新产品的诞生，填补了国内空白，其技术含量高，是具有完全独立自主知识产权的好项目。 据统计我国年产水泥近 13亿吨，其中平均约 30%的水泥用于拌和砂浆，粉煤灰保温砌筑砂浆取代水泥拌和砂浆的市场潜力巨大。施工过程中使用干粉状粉煤灰保温砌筑砂浆可随取随用，加适量砂水搅拌数分种即可。十分方便，施工速度大幅度提高。粉煤灰保温砌筑砂浆极大地改善了施工现场的环境，完全可以杜绝现场堆放水泥、石灰带来的脏、乱、差 等局面；有利于环境保护，且计量准确，是建筑质量稳定的前提，要有利于促进建筑业的技术进步，文明施工。 粉煤灰保温砌筑砂浆可以根据不同的使用要求设计不同的砂浆配比。通过微机数据库资料系统，可以从上百个甚至几百个配合比中调取数据给出使用性能，为建筑砌体质量提供了有效保证。 粉煤灰保温砌筑砂浆的生产可以充分利用哈尔滨市现有条件和散装水泥现有运输设备、流动罐，将使哈尔滨地区建筑工程总造价显著降低，可实现国家即将强制推广执行的干混砂浆商品化，完全符合国家发展和改革委员会、财政部、国家税务总局文件发改环资 200473 号关于印发资源综合利用目录（ 2003 年修订）的通知，二一（一）综合利用固体废物生产的产品；利用煤矸石、铝矾石、粉煤灰（渣） 及其它固体废弃物 生产的建材产品。发改办环资 20042450 号关于开展禁止使用实心粘土砖、推广使用新型墙体材料的通知，二一（二）坚持节能、节土、节水，充分利用各种废弃物，保护生态环境，贯彻可持续发展战略；三一（二）新型建材主导产品是指技术成熟、市场潜力大，符合建筑规范和建筑业发展方向，能够带动相关产品发展的新型建材产品等政策。完全符合国家产业政策和社会发展趋势，符合黑龙江 省、哈尔滨市目前的情况，能够起到事半功倍的作用。 四、项目实施的技术可行性 粉煤灰保温砌筑砂浆是以粉煤灰、渣为主要原料（ 85%左右）加入适量激活剂、改性剂、塑化剂，经物理作用、化学作用后制成的水硬性胶凝材料，具有保温性能好、和易性好、保水性好，硬化慢，最终强度高和耐久性好的特点，特别适用砌筑工程，并可加入少量引气剂、防水剂等从而具有特殊功能。 粉煤灰渣主要是由燃煤中的碳和空气中氧气在高温下发生燃烧反应而残留的固体废弃物，其物质平衡方式为： 煤（碳 +灰分） +空气中的氧气 高温 CO2 +煤中原有 的灰分 以上是完全燃烧的燃烧方式。但是燃烧往往是不完全的，煤的不完全燃烧产物为 CO2、 CO、残留的碳及煤中原有的灰分，煤的不完全燃烧方程式如下： 煤（碳 +灰分） +空气中的氧气 高温 CO2 +CO +煤中原有的灰分 根据斯托克斯准则，煤粉在炉膛内燃烧，细的灰浮升力大于重力，随烟气上升流过锅炉的尾部受热面，随烟气一起冷却，进入收尘器而被收集，称为粉煤灰。而燃烧时较大的灰颗粒，在炉膛内受重力作用从炉底排出成为渣。 粉煤灰、渣的成分：经对哈尔滨地区火电、热电企业排弃的粉煤灰、渣分析，主要成分波动范 围与均值列于下表： 哈尔滨地区粉煤灰、渣化学成分均值与范围 化学成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O SO3 Loss 平均值 % 50.6 27.1 7.1 2.8 1.2 0.5 1.3 0.3 8.2 范围 % 33.9- 59.7 16.5- 35.1 1.5- 9.7 2.8- 10.4 0.7- 1.9 0.2- 1.1 0.6- 2.9 0.1- 1.1 4.2- 23.6 粉煤灰、渣由煤燃烧而得。煤由两部分组成：一部分为由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成的有机化合物；另一部分为无机质，主要由矿物质与水组成，燃烧后剩余部分不燃的固体残渣。矿物成分与煤的矿物相关系密切。无机矿物质主要有以下几类：粘土类，主要有高岭石、水云母、绿泥石、蒙脱石等；氧化物类，主要有石英、赤铁矿、磁铁矿、玉髓等；硫化物类，包括黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等；碳酸盐类，主要是方解石、菱镁矿、白云石等；硫酸盐类，主要是石膏等。这些无机盐矿物在高温燃烧下熔融并经快速冷却而形成的非晶玻璃态硅铝物质，具有很高的潜在 活性，在常温和有水的条件下可与Ca(OH)2 发生化学反应形成胶凝性很好的水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙等物质，属火山灰类材料。因此，粉煤灰、渣具备生产粉煤灰保温砌筑砂浆主要原料的基本条件。 以粉煤灰、渣为主要原料生产粉煤灰保温砌筑砂浆时，必须加入适量富含活性钙质的激发剂、稳定剂等组分。当粉煤灰保温砌筑砂浆与水混合后，首先形成 Ca(OH) 2，液相中 pH 值增高，在其他激发剂的激发下，原料中硅铝组分被激发活化与 Ca(OH) 2反应生成水化铝（铁）酸钙和水化硅酸钙凝胶等水化物。其反应式为： xCa(OH) 2+SiO2+(m-1)H2O=xCaO SiO2 m H2O 所形成的水化硅酸钙与水泥熟料矿物 C3S（硅酸三钙）、 C2S（硅酸二钙）水化后的水化产物基本相同，有着良好的胶凝作用，常温下粉煤灰、渣颗粒和Ca(OH) 2反应缓慢，二次反应对早期强度影响不大，但降低了液相的碱度，又促进了混合料和水的反应。随着二次反应的深入，胶凝物质和水化晶体也不断增多，水泥石的强度也不断提高。这样， Ca(OH) 2、水化硫铝酸钙、水化硅酸钙的晶体及呈胶凝状态的水化硅酸钙、水化铁铝酸钙等无定形体逐渐形成一个连续的网状结构，具有 良好的物理力学行为。因此利用粉煤灰、渣为主要原料生产粉煤灰保温砌筑砂浆在技术上是完全可行的。 五、项目市场需求和风险分析 粉煤灰保温砌筑砂浆在哈尔滨市的转化、规模生产，本身就具有材料来源广、价格低廉、应用面广、市场潜力大且可享受国家环保综合利用优惠政策，必定会形成一个新的材料产业和新的经济增长点。几乎无风险可言，由此而产生的直接与间接的社会、经济效益，从统计学角度看将是一个巨大的数字。 本项目粉煤灰保温砌筑砂浆产生的社会经济效益和影响及市场等可从以下几个方面概述。 每万吨粉煤灰、渣贮存占地面积约 1334m2,以年产 100 万吨粉煤灰保温砌筑砂浆企业计算，可消耗粉煤灰、渣近 80 万余吨，节约占地 155 亩，以每亩年值 2 万元计，以运输填埋粉煤灰、渣处理，环保等处置费 25 元 /吨综合计，一年可为国家、企业直接降低成本数 近仟 万元，如以满足哈尔滨地区年需百万吨的粉煤灰保温砌筑砂浆的市场计 算 ，需数条生产线，可消耗粉煤灰、废渣百万 余 吨，节约耕地 100 余亩，节支 2000余万元。 粉煤灰保温砌筑砂浆生产成本估算 名 称 单价元 /t 耗用量 % 价 值 （ 元 ） 日耗量 （ t） 日产量 t/散装 日产量 t/袋装 粉煤灰渣 30 160 24 560 300 400 激发剂 100 20 20 70 改性剂 200 18 36 63 改良剂 300 0.8 2.4 2.8 促凝剂 300 0.6 1.8 2.1 助磨剂 200 0.6 1.8 2.1 电耗 0.5元 /KW 60 30 21000 包装 0.7元 /袋 20 14 人工、折 旧、管理 12 不可预见 4 合计 78/吨 散装 92/吨 袋装 700 300 400 粉煤灰保温砌筑砂浆是大掺 量胶凝材料，价格低廉，与水泥配制的砂浆相比，每 M3可节支 2-8 元，节约水泥数十万吨，产生的经济效益以每吨粉煤灰保温砌筑砂浆 160元计， 一百 万吨年产值 16000万元。 六、经济、社会、环境效益预测 年产 100万吨粉煤灰保温砌筑砂浆，总投资 4800万元，投资回收期 3 年，年产值 16000 万元，节约堆弃粉煤灰、渣占地 150 亩，节约灰渣堆场投资 2500余万元，年节约灰、渣排弃处置费用 500余万元，节约排污费用 300 余万元。节约粘土、沸石、原煤等 50 余万吨，价值约 750 万元，节电 2500 万 KW/h，彻底消除了冲灰水和 排灰水对水系、土壤、大气的污染。由于此工艺流程采用干法闭路直接生产粉煤灰保温砌筑砂浆，省投资、省灰场占地、节水、几乎无污染，并变灰渣为资源，实现燃煤、建材、消除污染同步化，利国、利民，造福子孙，具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。 粉煤灰保温砌筑砂浆经济效益分析举例： 本配合比所用原材料质量必须符合现行有关标准、规范规定的要求。 表中砂的堆积密度中砂按 1450kg/m3计算。如实际用砂与上述数值有显著差异时，应进行调整。砂均系干燥状态（含水率小于 0.5%） 的数值。 42.5 普通硅酸盐水泥按 240 元 /吨，石 灰膏按 60 元 /吨，中砂按 80 元 /吨，生石灰粉按 180 元 /吨，粉煤灰保温砌筑砂浆按 160 元 /吨。 粉煤灰保温砌筑砂浆经济效益分析举例 砂浆 强度 等级 配制 强度 Mpa 胶凝材料 材料用量（ kg/ m3） 每 m3砂浆材料价格（元） 水 泥 粉煤灰 保温砌 筑砂浆 石 灰 膏 砂 水 泥 粉煤灰 保温砌 筑砂浆 石 灰 膏 砂 合 计 M2.5 2.9 42.5普硅 140 190 1450 33.2 11.4 116 160.6 M2.5 2.9 粉煤灰保温 砌 筑砂浆 210 1360 33.6 3.0 108 141.6 M5.0 5.8 42.5普硅 162 168 1450 38.88 10.06 116 164.94 M5.0 5.8 粉煤灰保温 砌筑砂浆 300 1350 48.00 106 154.00 M7.5 8.7 42.5普硅 201 130 1450 50.4 7.8 116 174.2 M7.5 8.7 粉煤灰保温 砌筑砂浆 400 1200 64.00 96 160.00 M10 11.6 42.5普硅 226 104 1450 54.24 6.24 116 176.48 M10 11.6 粉煤灰保温 砌筑砂浆 500 1000 80.00 80 160.00 一般抹灰混合砂浆经济效益分析举例 水泥实际强度 配合比 （ 体积比） 材料用量（ kg/ m3） 每 m3砂浆材料价格（元） 标号 Mpa 水 泥 粉煤 灰保 温砌 筑砂 浆 生石 灰粉 砂 水泥 粉煤 灰保 温砌 筑砂 浆 生石 灰粉 砂 合计 42.5 普硅 45.0 1:1:2 405 236 980 97.2 42.48 78.4 218.08 粉煤灰保 温砌筑砂浆 1:0:2 607 1214 97.12 97.12 194.24 42.5 普硅 45.0 1:1:3 313 183 1135 75.12 32.94 90.8 198.86 粉煤灰保 温砌筑砂浆 1:0:3 470 1410 75.20 112.8 188.00 防水砂浆经济效益分析举例 名 称 配合比 （体积比） 材料用量（ kg/ m3） 每 m3砂浆材料价格（元） 水 泥 粉煤灰 保温砌 筑砂浆 砂 防 水 剂 水泥 粉煤灰 保温砌 筑砂浆 砂 防 水 剂 合计 42.5 普硅 1： 2.0:0.05 511 1290 25.6 122.64 103.2 225.84 粉煤灰保温 砌筑砂浆 1： 2.0:0.05 613 1350 25.6 98.08 108.0 206.08 42.5 普硅 1:2.5:0.05 434 1367 21.7 104.16 109.36 213.52 粉煤灰保温 砌筑砂浆 1:2.5:0.05 528 1300 21.7 84.48 104.0 188.48 42.5 普硅 1:3.0:0.05 376 1422 18.8 90.24 113.76 204.0 粉煤灰保温 砌筑砂浆 1:3.0:0.05 452 1400 18.8 72.32 112.0 184.32 据统计，每万元土建投资约需要水泥 10-11 吨，其中砌筑抹灰，基础及地台基础等约需耗水泥 4-5 吨。 2000 万元投资配制砂浆约需水泥 10000 吨，可见建筑工程在配制砂浆所用水泥的需求量是很大的。 粉煤灰保温砌筑砂浆在哈尔滨市转化并规模生产，将会带来明显的经济、社会、环境效益，且随着城镇建设步伐的加快，市场容量极大。只有从资源化和材料科学的角度出发，深入地对新技术、新材料研究，才能开发出符合中国国情又具有自主知识产权、实用量大、适应市场要求的产品，创造出更好的综合效益，有效地推动黑龙江材料工业的可持续发展。 七、本项目实施的主要内容 建筑工