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十九大報告提出：建設生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計。根據國家統(tǒng)計數據，我國工業(yè)固廢年產生量已經連續(xù)多年超過30億噸，但平均綜合利用率仍在60%以下。目前堆存的尾礦已達200億噸之多，而且還在以每年10億噸的速度增加,這些固廢侵占大量農田，破壞地貌、植被，污染水源和土壤，堵塞河道，在雨季極容易形成塌壩、泥石流等災害，對生態(tài)環(huán)境破壞極大。面對這些情況，我們迫切需要發(fā)展綠色生態(tài)建設產業(yè)，開辟固廢綜合利用的多種途徑。
工業(yè)微晶產業(yè)的興起與分類
微晶玻璃是以晶核體為框架，以少許非晶體為填充料，經高溫熔化，再經成形、核化、晶化、退火而形成的一種具有耐磨、耐腐蝕、耐沖擊等多種性能的無機非金屬復相新型材料，工業(yè)微晶70%的原料為各類尾礦，生產過程使用電、天然氣等清潔能源，被廣泛用于鋼鐵、造紙、建材等行業(yè)的工業(yè)防護，在綠色生態(tài)建設中發(fā)揮著特殊的作用。
上世紀50年代國外在微晶玻璃成分研發(fā)和理論研究方面都取得了顯著的成果。全球主要研究與生產微晶玻璃的企業(yè)有美國康寧、蘇聯(lián)烏克蘭微晶廠、日本旭硝子、德國肖特等，他們是利用礦渣生產建筑用微晶玻璃。我國的微晶攻關始于上世紀70年代，先后在湖南、安徽、江蘇、湖北建設了生產基地，經20多年攻關，均因未能突破成形關鍵技術而停止。晶牛微晶集團股份有限公司（以下簡稱“晶牛微晶”）于1992年組建了國內企業(yè)首家微晶研究所，經過多年的生產實踐，成功研發(fā)了微晶系列產品，并得到廣泛應用。
當前，工業(yè)微晶產品按微晶相的形貌尺寸，分為毫米級微晶、微米級微晶、納米級微晶三種；按成形方法，分為壓延、浮法、澆注三種。工業(yè)微晶產品主要有壓延微晶（微米級、壓延成形）、四耐微晶（毫米級、澆注成形）和低膨脹透明微晶（納米級、壓延或浮法成形）。
工業(yè)微晶在綠色生態(tài)建設中的特殊作用
常規(guī)的工業(yè)防護材料有鋼材、高分子、鑄石等，他們各有其優(yōu)點和缺陷，但近年來，由于工業(yè)微晶擁有更為優(yōu)越的綜合性能而得到廣泛應用。
壓延微晶具有耐磨、耐腐、耐沖擊、重量輕、不吸水、摩擦系數小等優(yōu)點，且表面越磨越光滑，被廣泛用作鋼鐵、煤炭、電力、造紙、建材等行業(yè)的料倉、溜槽等設備的內襯。該種材料可防止內襯表面粘料，甚至棚倉。如用于玻璃生產設備混合機內襯通常使用錳鋼，這種材料粘料嚴重，需經常清理，此外錳鋼磨蝕下來的鐵會進入配合料，若生產白?？赡軙绊懖ＡУ陌锥群屯腹舛?。如使用壓延微晶內襯不粘料，不需清理，玻璃顏色不會受影響。壓延微晶作為鋼筋混凝土筒倉內襯，有逐漸替代傳統(tǒng)防護材料的趨勢。
低膨脹透明微晶熱膨脹系數很小，耐1200 ℃的高溫，適合作為鍋爐、高溫爐、窯爐等生產設備觀察孔上的玻璃，便于觀察設備內部運行情況，還可用于擋火。玻璃窯爐在爐膛設有若干敞開式火焰觀察孔，熱量散失多，容易燒傷工作人員；若使用低膨脹透明微晶全封閉式觀察孔，則觀察清晰，無隱患。
四耐微晶是CNSi基復合相耐磨防腐材料，以碳化硅、氮化硅、硅酸鋯、石英等為主要原料，經注漿或壓制成形制成坯體后，在1400℃～1500℃的溫度下，經高溫氧化反應形成的復相微晶材料。碳化硅的硬度很大，莫氏硬度為9.5級，僅次于世界上最硬的金剛石（10級）。碳化硅化學性能穩(wěn)定、耐磨性能好。氮化硅耐磨損，能抵抗冷熱沖擊。硅酸鋯化學穩(wěn)定性好，能顯著改善產品成形坯體的結合性能，保證了產品優(yōu)異的四耐性能。
這些新型工業(yè)微晶防護材料，正在逐漸取代常規(guī)工業(yè)防護材料，特別是在水泥、造紙、水電等行業(yè)發(fā)揮著其特殊的性能。
水泥行業(yè)
水泥行業(yè)應用最多的是四耐微晶。水泥生產中預熱器、篦冷機、窯尾煙室等部位內襯表面易形成結皮。預熱器下料管內表面結皮，導致由下向上的熱氣流受到阻礙，不能直接與生料粉充分接觸，預熱效率降低，嚴重時甚至停產。面對這種情況通常會采用空氣炮、高壓水槍等清理，但這種處理方式工作強度大且不安全，全國預熱器部位燙傷人員不下百人次。四耐微晶內襯不產生結皮，比以前增大了有效工作空間，且不需清理結皮的設施，減少了清理結皮工序，避免事故發(fā)生。四耐微晶內襯已在國內多家水泥生產企業(yè)成功應用。
四耐微晶也適用于協(xié)同處置。我國西南某水泥企業(yè)將協(xié)同處置的脫硝器、熱盤爐內襯全部更換為四耐微晶后，解決了水泥生產吃長江污泥固廢的結皮難題，經濟效益可觀。
高溫下四耐微晶與水泥生料不發(fā)生反應，是四耐微晶內襯高溫不結皮的根本原因。
造紙行業(yè)
微晶整體脫水設備采用晶牛集團自主研發(fā)的壓延微晶為基材，經高精度銑平及鏡面級拋光后，高精度數控設備加工，同時輔以高強度、耐腐優(yōu)質鋁合金支架總裝而成。
造紙的成形板、刮水板原來多用若干陶瓷條拼接在載體上，陶瓷條之間接縫多，陶瓷條與載體膨脹系數不同，導致接縫變化，接口出現不平產生尖刃，陶瓷條變成“陶瓷刀”，很快劃損網子。而微晶整體脫水設備整板無接縫、耐磨防腐、表面光滑，不會使網子變形，同時摩擦系數小，網部驅動力消耗明顯下降。寧夏美利紙業(yè)1760型紙機生產復印紙、膠版紙等，使用國產氧化鋁陶瓷，網子壽命5d～7d/條，改為微晶整體脫水設備，網子壽命可達60d～90d/條。據測算，該公司8條生產線裝備微晶產品后，節(jié)約了網子費用和停機時間，每年創(chuàng)效達100多萬元。微晶整體脫水設備常用于文化紙、包裝紙的生產，尤其是在鈔票紙、護照紙等應用后，圖案更加清晰。已用于國內300多家造紙企業(yè)的網部脫水，省網、省電、提質、增產。
壓延微晶之所以被譽為“造紙行業(yè)的二次革命”，一是熱膨脹系數很小，為7.55×10-6/℃（30℃～300℃），整板不易變形；二是耐磨耐腐，越磨越光，壽命長。圖1為微晶造紙設備生產流程圖，壓延微晶可用作造紙成型板、刮水板、低、高真空板、毛布吸水板等的工作面。
水電行業(yè)
在高速水流作用下，水力發(fā)電行業(yè)的水工建筑物破壞的主要因素是流道脈動壓力和空蝕沖擊。如果水流挾沙、裹石，流道的工作條件則更為惡劣。通常泄洪流道抗沖層會被快速剝離，進而影響水工建筑物結構安全。國內尚沒有理想材料能夠在流道抗沖層使用多年，一般是每年修好抗沖層，汛期一過就被沖蝕得無法再用。四川美姑河水電公司坪頭水電站泄洪閘下游斜坡段表層采用硅粉混凝土，每個汛期后等強同材質修補后又被全部沖毀，局部沖深達960mm～1100mm，嚴重威脅建筑物安全。2018年該水電站采用四耐微晶作為抗沖層，經2018年、2019年兩個汛期后，抗沖層仍平整順暢，完好無損，水電站泄洪閘斜坡段抗沖層使用四耐微晶前后比較如圖2所示，(a)為2017年10月，汛期后未裝微晶時狀況，(b)為2019年11月，安裝微晶經兩個汛期后狀況。業(yè)內專家推測，四耐微晶抗沖層使用壽命可能達到7～9年。
國家政策與前景展望
近年來，國家多部委出臺了一系列利于工業(yè)微晶產業(yè)的免征、減免稅等優(yōu)惠政策，推進多種工業(yè)固廢綜合利用。
2018年5月，工信部發(fā)布了《工業(yè)固體廢物資源綜合利用評價管理暫行辦法》和《國家工業(yè)固體廢物資源綜合利用產品目錄》，按照有關規(guī)定，申請暫予免征環(huán)境保護稅，以及減免增值稅、所得稅等相關產業(yè)扶持優(yōu)惠政策。
2019年1月，國家發(fā)改委辦公廳、工信部辦公廳聯(lián)合印發(fā)了《關于推進大宗固體廢棄物綜合利用產業(yè)集聚發(fā)展的通知》(發(fā)改辦環(huán)資〔2019〕44號)，探索建設一批具有示范和引領作用的綜合利用產業(yè)基地，包括尾礦在內的大宗固體廢棄物成為重點。
垃圾焚燒會產生飛灰，飛灰污染物氯含量高，包含重金屬和二噁英，極有可能隨垃圾滲濾液進入地下水，嚴重影響生態(tài)環(huán)境。據測算，2020年國內垃圾焚燒產生的飛灰將達1000萬噸。當前國內飛灰的處置方式有水泥窯協(xié)同處置、固化/穩(wěn)定化——填埋處理等。飛灰中含有氧化鈣、氧化硅、氧化鎂、氧化鋁等化學組分，與工業(yè)微晶生產所需要的原料基本相符，有望通過試驗試制出“吃飛灰”的工業(yè)微晶。
壓延微晶生產不僅使用鐵尾礦、銅尾礦等數量較大的尾礦，而且將通過試驗，引入金、鉭鈮尾礦等多種金屬尾礦以及鉻渣等，這對生態(tài)環(huán)境具有重要意義。鉻渣中主要是可溶性鉻酸鈉、酸溶性鉻酸鈣等含有的 Cr6+對人體毒害很大，危害人體的消化道、呼吸道等，更甚者有致癌作用。通過試驗將多種尾礦、礦渣引入原料生產微晶材料，變廢為寶，是今后壓延微晶的研發(fā)方向。
工業(yè)微晶產品已在水泥、造紙、水電等行業(yè)廣泛應用，可以看出工業(yè)微晶在綠色生態(tài)建設中發(fā)揮了延長設備壽命、節(jié)能降耗、減少勞動強度、壓縮工序、提質穩(wěn)產等作用，是工業(yè)防護的理想材料，對相關行業(yè)的轉型升級、技術進步起到了積極的推動作用。不僅如此，工業(yè)微晶還可實現最大量消納固廢，解決尾礦、礦渣嚴重破壞生態(tài)環(huán)境等問題，可減少錳鋼、鉻鋼、不銹鋼、鋁合金、陶瓷等危廢、固廢的排放。另外，工業(yè)微晶的電、光、熱、磁等新特性還有待開發(fā)新的應用領域，比如醫(yī)療領域的消毒、取暖，消防領域的隔熱等。
隨著國家對工業(yè)微晶生產的優(yōu)惠政策支持，通過不斷地研發(fā)和探索，筆者相信，工業(yè)微晶將會在更多的領域推廣應用，也必將在綠色生態(tài)建設中發(fā)揮不可替代的特殊作用。
----轉自《中國建材》 作者：范麗榮 王長林 范海娥 王占英
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