中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

《焚燒殘余物資源化利用飛灰陶粒輕質(zhì)條板》

T/CSTM00xxx-2022

編制說明

《焚燒殘余物資源化利用飛灰陶粒輕質(zhì)條板》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制訂工作小

組

二o二二年十二月

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(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《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(xué)研究總院有限公司作為主編單位，上海大學(xué)、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(biāo)準(zhǔn)制修訂必要性、編制依據(jù)、編制原則

2.1標(biāo)準(zhǔn)制定的必要性

隨著我國經(jīng)濟(jì)、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(yùn)量達(dá)到了

2351L7萬噸,焚燒處理處置量以達(dá)到14607.6力噸，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(shí)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(fēng)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(jìn)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(jìn)一步分解固化了飛灰中的

二嗯英和重金屬，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(biāo)準(zhǔn)制定的工

作，國家出臺了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《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?zé)Y(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

泥陶粒》（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(biāo)準(zhǔn)，如飛灰陶粒制備的輕質(zhì)條板，急需制

定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，完善我國飛灰再生利用污染控制的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)JISA5031及JISA5032

對飛灰熔融固化物作為混凝土骨料、路基對料的品質(zhì)、測試方法、檢

查、標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)制定的工作，

國家出臺了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術(shù)規(guī)范》

(HJ1134-2020)^《污泥陶粒》(JC/T2621),制定了國家標(biāo)準(zhǔn)《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?zé)Y(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(biāo)準(zhǔn)，急需

規(guī)范飛灰再生利用產(chǎn)品應(yīng)用的環(huán)境保護(hù)技術(shù)要求，開展標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)

準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(yùn)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(jìn)一步推進(jìn)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(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的背景下，將為

優(yōu)化區(qū)域經(jīng)濟(jì)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(xiàn)。

2.2編制依據(jù)

[1]GB/T17431.1輕集料及其試驗(yàn)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

國填條例》

丹

—飛灰出口或用專用袋貯存—

麥

法利用水硬性粘結(jié)料固化，存放于

《環(huán)境法典》—

國特定填埋場

路基、路堤填充材

荷

《環(huán)境管理法》儲存于可控填埋場的專用袋中料，混凝土與瀝青骨

料

底灰和飛灰經(jīng)過金屬分離提取后

瑞

—填埋，部分水泥固化后填埋或外金屬回收

士

輸?shù)聡?/p>

英《危險廢物管酸處理、固化穩(wěn)定化后送至特定

—

國理策略》填埋場

3.2國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)概況

國內(nèi)飛灰再生利用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示:

表2中國飛灰再生利用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

類型名稱頒布日期實(shí)施E期

《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控

2013.12.272014.3.1

制標(biāo)準(zhǔn)》(GB30485-2013)

《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規(guī)

國家標(biāo)準(zhǔn)2014.6.92015.4.1

范》(GB30760-2014)

《固體廢物玻璃化處理產(chǎn)物技術(shù)要

2021.12.312022.7.1

求》(GB/T41015-2021)

《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術(shù)

2020.08.272020.08.27

規(guī)范》(HJ1134-2020)

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《污泥陶?！?JC/T2621)2021.12.022022.04.01

《水泥窯協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保

2013.12.272014.3.1

護(hù)技術(shù)規(guī)范》(HJ662-2013)

《高溫?zé)Y(jié)處置生活垃圾焚燒飛灰

地方標(biāo)準(zhǔn)2018.3.162018.4.16

制陶粒技術(shù)規(guī)范》(DB/T779-2018)

《固體廢物資源化產(chǎn)品環(huán)境風(fēng)險評

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)2021.7.192021.7.19

價通用指南》(T/CACE031-2021;

《用于路基材料的固體廢物燒結(jié)、溶

2017.1.112017.1.11

融固化物集料》(Q/12YM0001-2017)

企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《用于路面磚原料的固體廢物燒結(jié)、

熔融固化物集料》(Q/12YM2017.1.112017.1.11

0002-2017)

水泥窯協(xié)同處置系列標(biāo)準(zhǔn)：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(biāo)準(zhǔn)》(GB30485-2013)

和《水泥窯協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保護(hù)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》(GB3()760?2()14)的要求。

國家標(biāo)準(zhǔn)《固體廢物玻璃化產(chǎn)物技術(shù)要求》(GB/T41015?2021)：

該標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)和方法等。適用于一般固體廢物和危險廢物進(jìn)

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(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術(shù)規(guī)范》HJ1134?2020：

該標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)輸、預(yù)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(biāo)準(zhǔn)《高溫?zé)Y(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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了高溫?zé)Y(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(yùn)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(biāo)準(zhǔn)要求。

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《固體廢物資源化產(chǎn)品環(huán)境風(fēng)險評價通用指南》

(T/CACE031-2021)：,該標(biāo)準(zhǔn)擬通過對固廢資源化產(chǎn)品的情景分

類、風(fēng)險識別、風(fēng)險分析、風(fēng)險表征等手段進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)范，得出固

廢資源化產(chǎn)品較仝面系統(tǒng)的環(huán)境風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)，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(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)，亟需規(guī)范飛灰再生利用產(chǎn)品應(yīng)用的

環(huán)境保護(hù)技術(shù)要求，開展飛灰再生利用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制定，完善我國飛

灰再生利用污染控制的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(xué)研究總院有限公司作為主編單位，積極的組

織標(biāo)準(zhǔn)的編制工作c主要完成如下工作：

1)初步調(diào)研。

2020年01月開始承擔(dān)國家重點(diǎn)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(fēng)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(jìn)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(biāo)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)參編：在承擔(dān)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(biāo)準(zhǔn)《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB

30485-2013)、《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(hù)技術(shù)規(guī)范》

(HJ662-2013),編制行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《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(biāo)準(zhǔn)《污泥陶?！?JC/T2621),并

作為主要編制單位發(fā)布了團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《燒結(jié)高溫窯爐渣磚》(T/CSTM

00202-2020).《水泥原料替代用冶金飛灰提鋅窯爐殘渣》(T/CCAS

016-2020)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(biāo)準(zhǔn)法規(guī)核心資料及編制經(jīng)驗(yàn)。

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(hù)領(lǐng)域和建筑材料領(lǐng)域?qū)＜?，專家來自中國環(huán)境科學(xué)研究院、

上海大學(xué)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(biāo)準(zhǔn)初稿。通過與主要參編單位的多次交流，初步明確

了標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容、難點(diǎn)和重點(diǎn)；經(jīng)過幾易其稿，主編單位提出了中

國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《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(biāo)準(zhǔn)編制說明。

4.2編制階段

2022年1月20日，召開CSTMTC24團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項論證會，論

證意見論證委員會聽取了標(biāo)準(zhǔn)編制單位關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)立項論證報告及標(biāo)

準(zhǔn)草案的介紹，經(jīng)質(zhì)詢、討論，論證委員會專家認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)的立項論證，建

議在編制過程中注意與相關(guān)國標(biāo)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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210,中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會（2022）048

號文件下達(dá)了關(guān)于CSTM標(biāo)準(zhǔn)《焚燒殘余物資源化利用飛灰陶粒輕

質(zhì)條板》，批準(zhǔn)CSTM標(biāo)準(zhǔn)《焚燒殘余物資源化利用飛灰陶粒輕質(zhì)

條板》立項，該標(biāo)準(zhǔn)（中文版）立項編號為CSTLX032400916-2022,

標(biāo)準(zhǔn)（英文版）立項編號為CSTMLX032400916—2022E,標(biāo)準(zhǔn)牽

頭單位為中國建筑材料科學(xué)研究總院有限公司。

2022年12月，形成團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿，/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(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿

提交委員會，形成標(biāo)準(zhǔn)送審稿；

2023年2月，組織專家成立審查組，召開審查會，對標(biāo)準(zhǔn)送審

稿進(jìn)行全面審查。杈據(jù)審查意見，對標(biāo)準(zhǔn)送審稿進(jìn)行修改，形成標(biāo)準(zhǔn)

報批稿。

2023年4月，標(biāo)準(zhǔn)報批稿提交仝體委員投票表決；

2023年6月，表決通過后，將標(biāo)準(zhǔn)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

陶粒作為一種羥質(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(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于建筑、環(huán)保、化工和園藝等行業(yè)

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(kuò)大，使得采用固體廢棄物開發(fā)

陶粒新產(chǎn)品成為了熱點(diǎn)研究課題，如粉煤灰陶粒、污泥陶粒、垃圾陶

粒等⑵。生活垃圾焚燒飛灰中的主要化學(xué)成分為CaO.SiCh、A12O3

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(shí)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(jì)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(fèi)，不產(chǎn)生環(huán)境二次污染。

混凝土小型空心砌塊起源于美國，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⑶。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(dá)為8億t,主要以填埋和隨意堆放為主。為了

加強(qiáng)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(fù)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(diǎn)，可有效改善墻體保溫性能，滿足寒冷地區(qū)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要

求⑷。李兆磊等人將陶粒、建筑垃圾作為粗骨料，將河砂作為細(xì)骨料，

以粉煤灰代替部分水泥，制備陶?；炷量招钠鰤K，用石膏與聚苯乙

烯顆?；旌咸畛淇招钠鰤K的孔洞，制備得到建筑垃圾陶粒混凝土復(fù)合

保溫砌塊，通過組分配比的優(yōu)化，制備得到的建筑垃圾輕質(zhì)陶?；炷?/p>

土復(fù)合保溫砌塊的密度為864.26kg/m3,抗壓強(qiáng)度為3.79MPa,熱阻

為1.25W/(m.K),符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求⑸。賈魯濤等人以湖泊淤泥為

主要原材料、豉粉為瘠性料、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(yàn)

結(jié)果表明，當(dāng)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(qiáng)度大于5.0MPa,導(dǎo)熱系

數(shù)為0.249W/(m?K)的淤泥燒結(jié)保溫砌塊⑹。劉源在其碩士期間，

進(jìn)行了燒結(jié)煤磨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(shí)驗(yàn)研究，得到了燒結(jié)煤阡石自保溫砌塊的最佳組合為尺寸為

240x190(200)x190,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)煤阡石自保溫砌塊的規(guī)格，強(qiáng)度，保溫性能等各指標(biāo)均滿足

國家相關(guān)規(guī)定叫孫嘉琪、馮榮等人母⑼也對煤砰石制備保溫砌塊的工

藝進(jìn)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物塊提供了理論依據(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。《“十三五”全國城鎮(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(dá)

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(dāng)今亟需解

決的熱點(diǎn)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〔則發(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(qiáng)陶粒性能最佳，陶粒重金屬浸出試驗(yàn)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/T

5085.3—2007《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》的要求，具有環(huán)境

安全性。劉俊鵬等人“3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%

的坡璃粉，于1000C下燃燒30mm可以得到筒壓強(qiáng)度為6.5MPa,單

顆粒強(qiáng)度為315N的陶粒，滿足輕集料相對應(yīng)堆密度的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，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(fēng)險必須得到相

應(yīng)的重視和評估，滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)后才能夠進(jìn)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(xì)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(qiáng)，能改善墻體的保溫隔熱性能口”。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(qiáng)

度、孔隙率有著決定性作用。不同礦物對戌型、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舊

礦物成分對成型性能的影響干燥;易程

焙燒性能

感在可跑上知知卻曹加耐火程度，由于石英晶型轉(zhuǎn)

石英舊囂需較易干燥變發(fā)生黑墨獷紋‘

長石降低可塑性，起瘠性較易干燥起熔劑作用

料作用

高嶺石增大可塑性較易干燥增加耐火程度、加寬?；秶?/p>

伊利石具有很高的可塑性平均水平起熔劑作用

具有很高的可塑性

蒙脫石非常困難增大體積密度

和黏附性

降低可塑性，起瘠性影響制品顏色，熔融范圍變窄，

碳酸鹽較易干燥

料作用增大孔隙率

水泥用量與砌塊強(qiáng)度要求、成型機(jī)性能、養(yǎng)護(hù)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(qiáng)度發(fā)展較慢，且強(qiáng)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(jī)性能、養(yǎng)護(hù)方式等有關(guān)W】。適宜摻量的纖維有利于提高混凝土

的抗壓強(qiáng)度。通過添加界面改善材料，進(jìn)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(qiáng)保溫砌塊的抗壓能力。比如馬耀輝

等人［⑶采用苯丙乳液對陶粒進(jìn)行界面改性，研究陶?；炷恋目箟簭?qiáng)

度和抗折強(qiáng)度性能，結(jié)果表明苯丙乳液質(zhì)量分?jǐn)?shù)在15%以內(nèi)對陶?；?/p>

凝土力學(xué)性能有顯著改善作用。

5.3飛灰高溫?zé)Y(jié)陶粒

原料飛灰高溫?zé)Y(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1原料飛灰陶粒圖片

對企業(yè)的飛灰高溫?zé)Y(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(qiáng)度進(jìn)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(xué)分析方法》測定。飛灰陶粒的

堆積密度及筒壓強(qiáng)度的測試方法采用《輕集料及其試驗(yàn)方法第二部分:

輕集料試驗(yàn)方法》GB/T17431.2-2010o

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/T

30810-2014）規(guī)定的方法進(jìn)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cGB/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。

①成分

飛灰高溫?zé)Y(jié)陶粒中的主要化學(xué)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3飛灰高溫?zé)Y(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

三氧化二

成分氧化鎂三氧化硫氯離子燒失量

鐵

含量2.873.742.914.845.70

②重金屬及其可浸出含量

對比標(biāo)準(zhǔn)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(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限值，對環(huán)境基本不造成潛在風(fēng)險。對于

危害成分重金屬，鎰的含量最高(1432mg/kg),有少量的碑

(2.63mg/kg)o

表4飛灰高溫?zé)Y(jié)陶粒中重金屬及其可浸出含量

重金屬珞鍥鉛鎘銅鋅鎰碑汞

飛灰陶粒1含量

133.545.11215.49.00201.2178214322.63<0.01

(mg/kg)

飛灰陶粒2含量

90.319.846.4——44.536.790.616.2<0.01

(mg/kg)

飛灰陶粒1可浸出

00010.041————0.0300.010.030.0009<0.01

(mg/L)

飛灰陶粒2可浸出

————————0.0i0.010.03——<0.01

(mg/L)

GB30760限值

0.20.20.30.031.01.01.00.1——

(mg/L)

③堆積密度及筒壓強(qiáng)度

堆積密度的平均值為693.6kg/m3,筒壓強(qiáng)度均值為5.0MPa,表

觀密度為1133kg/m5,滿足工業(yè)廢渣輕集料中密度等級700kg/m3筒壓

強(qiáng)度大于3.0MPa的標(biāo)準(zhǔn)。

表5飛灰陶粒的堆積密度及筒壓強(qiáng)度

項目1234平均值

筒壓強(qiáng)度4.9MPa5.0MPa4.9MPa5.3Mp5.0MPa

堆積密度720.4kg/m3733.9kg/m3650.1kg/m3670.0kg/m3693.6kg/n?

表觀密度H33kg/m3

④顆粒級配

飛灰陶粒的顆粒粒徑主要集中在2.36~4.75mm。

表6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(yàn)方法

（1）試驗(yàn)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(zé)任公司生產(chǎn)的基準(zhǔn)水

泥，密度為3.12g/cm3；選用廈門艾斯歐標(biāo)準(zhǔn)砂有限公司的標(biāo)準(zhǔn)砂，

密度2.670kg/m3。以及減水劑。

（2）試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)

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(hù)采用自然養(yǎng)護(hù)方式，即將試塊

置于封閉的養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)（溫度25±2℃,濕度95%以上），養(yǎng)護(hù)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(qiáng)度，試件尺寸為lOOmmxlOOmmx100mm,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(jìn)行。

5.5試驗(yàn)結(jié)果與分析

制備飛灰陶?；炷敛捎盟?標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行了

混凝土試驗(yàn)的配合比，詳情如下。

表7飛灰陶粒制備空心混凝土試驗(yàn)編號

試驗(yàn)配合比

編號

標(biāo)準(zhǔn)砂陶粒水灰比

1-砂率33%-飛灰陶粒50%33%50%0.3~0.5

2-砂率33%-飛灰陶粒55%33%55%0.3~0.5

3■砂率33%-普通陶粒50%33%50%0.3?0.5

4-砂率33%-普通陶粒55%33%55%0.3?0.5

5-砂率28%-飛灰陶粒50%28%50%0.3~0.5

6-砂率28%-飛灰陶粒55%28%55%O.3-O,5

7-砂率28%-飛灰陶粒60%28%60%0.3~0.5

8-砂率20%-飛灰陶粒50%20%50%0.3?0.5

9-砂率20%-飛灰陶粒55%20%55%0.3~().5

1()-砂率2()%-飛灰陶粒60%20%60%0.3~0.5

11■砂率10%.飛灰陶粒50%10%50%0.3~0.5

12-砂率10%-飛灰陶粒55%10%55%0.3?0.5

13-砂率10%-飛灰陶粒60%10%60%0.3-0.5

14-砂率()％-飛灰陶粒50%0%50%().3~().5

15-砂率()％-飛灰陶粒55%0%55%0.3~0.5

16-砂率0%-飛灰陶粒60%0%60%0.3?0.5

17?砂率0%-普通陶粒50%0%50%0.3?0.5

18-砂率0%-普通陶粒55%0%55%0.3-0.5

19-砂率()%-普通陶粒60%0%60%0.3~0.5

20-砂率0%-飛灰陶粒50%-普通陶

0%55%0.3?().5

粒5%

21-砂率()％-飛灰陶粒50%-普通陶

0%60%0.3-0.5

粒10%

①面密度與抗壓強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)要求。

當(dāng)厚度為10厘米時，混凝土條板面密度要求限值為11()kg/m2,抗壓

強(qiáng)度限值為5MPa,可以看到，當(dāng)砂率為33%時均達(dá)不到要求，砂率

為28%和10%時，只有飛灰陶粒摻比60%時可以達(dá)到要求，當(dāng)砂率

為0時，除飛灰陶粒摻比50%時均能達(dá)到要求，飛灰陶粒摻比55%

時面密度為109.80kg/m2,剛剛滿足llOkg/n?限值的要求。當(dāng)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(dāng)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8不同砂率的飛灰陶粒制備空心混凝土的面密度與抗壓強(qiáng)度

編號面密度(kg/m2)28d抗壓強(qiáng)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()％-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

109.6113.39是

通陶粒5%

21-砂率0%-飛灰陶粒50%■普

101.829.89是

通陶粒10%

JG/TI69限值110>5/

②重金屬及其可浸出含量

飛灰陶粒制備空心混凝土?xí)r，整體可浸出重金屬風(fēng)險較低，對比

標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。但不同砂率制備的混凝土中可浸出重金屬等的含量在

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(zhǔn)水泥中帶

入。

表9飛灰陶粒制莖空心混凝土?xí)r砂率為33%和28%的重金屬及其可浸出含量(mg/L)

重金屬CrCuZnAsPbCdNiMnHR

砂率33%摻比50%461.64624.1728.38211.581136.942NA10.063284.151NA

總量

砂率33%摻比55%474.86813.26745.01212.631102.474NA10.045298.562NA

砂率33%摻比50%1.7750.0190.068NA0.015NA0.0320.533NA

可浸出

砂率33%摻比55%2.5340.0550.08NA0.02NA0.0440.86NA

砂率28%摻比50%331.45115.80723.5679.787136.929NA8.98222.794NA

總量砂率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

砂率28%摻比50%1.7750.0190.068NA0.015NA0.0320.533NA

可浸出砂率28%摻比55%2.1440.0220.073NA0.013NA0.0370.551NA

砂率28%摻比60%1.2850.0170.058NA0.016NA0.0280.582NA

GB7T3O76O水泥熟料可浸出限值0.211().10.30.030.21—

表10飛灰陶粒制各空心混凝土?xí)r砂率為20%和10%的重金屬及其可浸出含量（mg/L）

重金屬CrCuZnAsPbCdNiMnHR

砂率20%摻比50%532.01917.24229.09312.362100.659NA12.933355.028NA

總量砂率20%摻比55%482.96622.02529.7912,309.7868.5722.59113.429318.305NA

砂率20%摻比60%337.89118.97626.98813.41530.16NAi0.232221.335NA

砂率20%摻比50%2.0690.0130.0790.0040.018NA0.0190.598NA

可發(fā)出砂率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

砂率10%摻比50%667.39919.03936.33311.56270.919NA15.632418.209NA

總量砂率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

砂率10%摻比50%2.680.0210.094NA0.024NA0.0440.822NA

可浸出砂率10%摻比55%2.3110.0140.0630.0030.019NA0.0310.402NA

砂率10%摻比60%2.6990.0360.124NA0.024NA0.050.884NA

（；B,T30760水泥熟料可漫出限值0.2110.10.30.030.21—

表11飛灰陶粒與普通陶粒制備空心混凝土?xí)r砂率為0時的重金屬及其可浸出含一t(mg/L)

重金屬CrCuZnAsPbCdNiMnHR

砂率0%摻比50%736.24118.85835.15513.81165.79NA14.744468.548NA

飛灰陶

砂率0%摻比55%604.99919.97431.26613.5832.01NA13.939388.548NA

?？偭?/p>

砂率0%摻比60%675.38220.43232.16716.05846.361NA15.501438.871NA

飛灰陶砂率0%摻比50%2.4560.0490.077NA0.016NA0.1971.293NA

?？山奥?%摻比55%2.7980.0260.083NA0.019NA0.0460.906NA

LJ砂率0%摻比60%3.0960.0270.085NA0.021NA0.0470.736NA

砂率0%摻比50%459.345.9828.84112.41991.222NA9.482413.56NA

普通陶

砂率0%摻比55%690.6828.34946.3815.693209.109NA14.546596.343NA

?？偭?/p>

砂率0%摻比60%686.0668.90341.52516.74205.99NA15.357645.897NA

普通陶砂率0%摻比50%2.1370.0140.0610.0010.019NA0.0380.552NA

粒可浸砂率0%摻比55%2.6230.0140.047NA0.014NA0.030.559NA

匕砂率0%摻比60%3.270.0820.0930.0010.02NA0.5011.961NA

（；B,T30760水泥熟料可漫出限值0.2110.10.30.030.21—

③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、牡

-232,鉀-40的比活度都較低，經(jīng)計算內(nèi)照指數(shù)幾為0.0,外照指數(shù)人

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、牡-232、鉀-40的放射性內(nèi)照指數(shù)九=1,0,

外照指數(shù)=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12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)/網(wǎng)外照指數(shù)

鐳Ra—226Ga=2.66.6%

摻比50%杜Th—232Q=H.46.3%0.00.1

鉀K—40CK=251.66.3%

5?6小結(jié)

試驗(yàn)以最大比例摻比飛灰陶粒為例，制備飛灰陶粒空心混凝土采

用水泥■標(biāo)準(zhǔn)砂■飛灰陶粒體系，對比標(biāo)準(zhǔn)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?xí)r,

當(dāng)砂率為0,飛灰陶粒摻比55%時，面密度為109.80kg/m2,28天抗

壓強(qiáng)度達(dá)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(qiáng)度達(dá)到13.39MPa；滿足厚度100mm面

密度WUOkg/n?,混凝土條板抗壓強(qiáng)度"MPa,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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)參考JG/TI69-2O16《建筑隔墻用輕質(zhì)條板通用技

術(shù)要求》。本標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)險控制，本標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)

放在前端的飛灰陶粒，采用“最不利假設(shè)'源則，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(biāo)準(zhǔn)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(fēng)險可接受的范圍。

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六、主要技術(shù)內(nèi)容及說明

確定標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容(技術(shù)指標(biāo)、參數(shù)、公式、性能要求、試

驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則等)的論據(jù)(包括試驗(yàn)、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(biāo)和方法等。