Transcript （利用工业固体废弃物制备新型保温泡沫陶瓷）.

2012年新疆产学研洽谈会-建材行业成果发布会
济南大学
山东工业陶瓷研究设计院
济南大学材料科学与工程学院
刘福田
电话：13708924960
2012.07.10
Sinoma Advanced Materials Co.,ltd
2012年新疆产学研洽谈会-建材行业成果发布会
济南大学简介
部分成果简介
Sinoma Advanced Materials Co.,ltd
2012年新疆产学研洽谈会-建材行业成果发布会
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2012年新疆产学研洽谈会-建材行业成果发布会
济南大学是山东省重点建设的综合性大学，拥有学士、
硕士学位授予权和硕士研究生免试推荐权，是博士学位授予
权立项建设单位，面向全国招生。
学校前身之一原山东建材工业学院始建于1948年8月，
是原国家建材工业部在全国按地域分布设立的四所部属高校
之一，1998年7月，学校划归山东省管理；2000年10月，经
教育部批准，山东建材工业学院和济南联合大学合并组建济
南大学；2001年4月，原济南民政学校和原山东省物资学校
并入济南大学；2007年12月，经山东省人民政府决定、国
务院学位委员会和教育部批准，山东省医学科学院硕士学位
授权学科专业并入济南大学，实行科教一体化。
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学校现设学院26个、教学中心2个。拥有本科专业74个，
硕士学位授权一级学科20个、二级学科和专业119个，具有
硕士专业学位培养门类3个、工程硕士专业学位授权领域13
个，以及材料科学与工程、化学工程与技术、临床医学3个
博士学位授权建设一级学科。学科专业涵盖经济学、法学、
教育学、文学、历史学、理学、工学、医学、管理学和艺术
学等10个门类。全日制在校本科生、研究生、留学生32000
余人。
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现有专任教师1940人，其中教授288人、副教授583人，
具有博士学位的509人，中国工程院院士2人，“泰山学者”
特聘教授10人，国家和省部级有突出贡献专家21人，享受国
务院政府特殊津贴专家69人。
学校建有省部级以上重点学科及研究基地41个。其中先
进建筑材料教育部工程研究中心、先进建筑材料山东省重点
实验室、山东省水泥工程技术研究中心、山东省特种水泥工
程技术研究中心、山东省特种结构与功能复合材料工程技术
研究中心、山东省建材综合自动化工程技术研究中心等10个
省级工程技术研究中心依托我校设立。
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近五年来，在先进建筑材料、化学化工、自动化等领域承担国
家科技支撑计划、国家“973计划”、“863计划” 等国家级科研
课题210余项，省部级科研项目560余项；获得国家科技奖励2项、
省部级科研奖励197项、国家发明专利90项。
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部分成果简介
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2012年新疆产学研洽谈会-建材行业成果发布会
新型泡沫陶瓷墙体保温材料（联合发布）
利用铁合金渣生产绿色建材
无机防火保温砂浆
高掺量多混合材复合水泥
浓相气力输送粉体系统
水泥工业低成本集散控制系统
水泥企业ERP
油田污泥综合利用
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利用铁合金渣生产绿色建材
采用铁合金炉渣制备的机制人工砂、粉煤灰、
矿渣微粉等工业废渣，加以少量的水泥、石灰及外
加剂等制备干混普通砂浆，可制备成干混普通砌筑
砂浆、干混普通抹灰砂浆、干混普通地坪砂浆。
已申报两项发明专利。
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无机防火保温砂浆
利用粉煤灰、矿渣微粉等工业废弃物，以闭孔
膨胀珍珠岩、玻化微珠为主要骨料，加以适量的水
泥及外加剂制备干混保温砂浆。通过调节骨料级配、
加入引气剂等方法，降低保温砂浆的干密度，提高
保温砂浆的保温性能。
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高掺量多混合材复合水泥
以火力发电厂排放的炉渣、粉煤灰及石灰石屑、
水泥熟料为主要原料，以矿渣或矿渣微粉为辅助原
料，以石膏（或磷石膏、脱硫石膏、脱硫石膏、柠
檬酸渣）等为调凝增强剂制备高混合材掺量的复合
硅酸盐水泥。
获得授权发明专利一项。
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浓相气力输送粉体系统
本项目研制开发的浓相气力输送粉体系统，突破
了国内其它形式的同类正压气力输灰系统在输送距
离、输送浓度等方面的限制，具有气源设备简单、
输送浓度高、输送速度低、输送距离远、输送管径
小、投资费用少、运行费用低、操作与维护简单、
工作运行可靠等特点。可以满足不同电厂排灰的需
要，输送固气比(kg灰/kg气)达到30~40，输送距离
超过1000m，平均输灰能耗低于2.5kw.H/T.km，整个
系统能够实现自动控制。本系统还可广泛应用于化
工、建材、钢铁、食品等行业的粉体输送中。
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水泥工业低成本集散控制系统
具有如下特点：低成本，其投资仅为一般DCS系统
的1/4到1/3甚至更低；实现了水泥生产的全线自动
化，包括水泥生产过程各环节的自动控制。占国内
市场40%以上。
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水泥企业ERP
该系统主要由两大部分组成：以进、销、存为基
础的管理信息系统部分，以及企业实时信息系统。
企业实时信息系统将生产控制系统与MIS的进行集成。
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油田污泥综合利用
本发明在油污泥中加入一定组成的固化剂，通过
发生一定的物理化学反应，对有害物质进行固化处
理。处理后的油田污泥加入合适比例的河沙、水泥、
粉煤灰等挤压成型，制成有用的建筑材料。
应用该项技术专利产品之一
（专利号:03139052）：免烧砖。
应用该项技术专利产品之二
（专利号:03139053）：地面砖。
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RBL型水泥助磨剂与混凝土外加剂自
动控制生产设备
济南大学
荣宝莱建材科技发展有限公司
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RBL型水泥助磨剂与混凝土外加剂自控生产设备
济南大学
七星岩建材科技有限公司
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济南大学、山东工陶院
利用工业固体废弃物制备
新型泡沫陶瓷墙体保温材料
济南大学材料科学与工程学院
山东工业陶瓷研究设计院
山东中材工程有限公司
2012年7月
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一、 前 言
目 录
结 构
二、国内外现状
三、 产品的性能指标及优势
四、工程化应用
五、 展望
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一、前言
 我国既有建筑总面积为420亿平方米，其能耗占我国总能耗的28%。每年
新建建筑面积近20亿平方米，2020年预计新增300亿平方米。
 1996年7月1日，我国建筑节能强制性设计标准开始实施，并收到了一定
的节能成效，但是离国家规定的节能环保要求还有一定距离。
 2006年3月14日，十届全国人大四次会议通过“十一五规划纲要”，首次
提出“节能减排”的战略目标。有机保温材料随着‘节能减排’口号的
提出成为市场主流。
 外墙外保温是建筑节能的重要内容，可占建筑节能的30%-40%，研究出综
合性能好的外墙外保温材料，具有十分重要的现实意义。
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现有的主流建筑外墙保温材料主要是有机保温材料：模塑聚苯板、挤塑聚苯板和聚氨酯等。
项目
单位
模塑聚苯板
体积密度
Kg/m3
燃烧性
挤塑聚苯板
聚氨酯
20-30
20-30
15-40
B
B
B
热传导率
W/m.K
0.03-0.04
0.03
0.015-0.03
吸水率
%
4-6
＜2
＜5
抗压强度
MPa
0.1-0.2
0.15-0.5
0.1-0.3
优点：密度小，节能保温效果好，成本低。 缺点：燃烧后发烟量大、防火性能较差。
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近年来，南京中环国际广场、哈尔滨经纬360度双子星大厦、济南奥体中
心、北京央视新址附属文化中心、上海胶州教师公寓、沈阳皇朝万鑫大厦等相
继发生建筑外保温材料火灾，造成严重人员伤亡和财产损失，建筑易燃可燃外
保温材料已成为一类新的火灾隐患。
2009年2月9日晚21时许，在建的央
视新台址园区文化中心发生特大火
灾事故，大火持续六小时，火灾由
烟花引起。建筑物过火、过烟面积
21333平方米，其中过火面积8490
平方米，造成直接经济损失16383
万元。
2009年4月19日10时50分,南京军区
军人俱乐部内的中环国际广场发生
火灾。过火区域为外墙9楼至顶层的
两个相临空调外机井，燃烧物主要
为井壁的保温层，过火面积约400平
方米
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公安部消防局先后于2009年和2011年3月14日，下发了公通字[2009]46号文
《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》及公消[2011]65号文《关
于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》。前—46
号文要求在泡沫塑料外保温中，设置防火隔离带，并要求尽量采用A级防火保
温材料。而在[2011]65号文中，公安部第一次明确规定“民用建筑外保温材料
采用燃烧性能为A级的材料”。
泡沫陶瓷材料正是燃烧性能为A级的，具有耐高温、不燃烧、无毒无烟、
强度高、耐酸碱腐蚀以及良好的隔热性能的保温材料。
发展方向：我国每年产生的各种城市建筑生活垃圾、工业固体废弃物十几
亿吨，对其资源化利用制备新型外墙外保温陶瓷材料，可以大大降低原料成
本；选择合适的燃料和烧成工艺可以大大降低烧成成本。解决原材料制备及
烧成工艺对于泡沫陶瓷墙体保温材料的推广具有十分重要的现实意义。
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二、建筑外墙外保温材料国内外现状
国内情况
有机类外墙外保温材料占据了80%以上市场份额。其最大优点是质轻、保温、
隔热性好；最大缺点是安全性差，易老化，易燃烧，并且燃烧时烟雾大、毒性
大。
无机保温材料目前主要是指玻化微珠、闭孔膨胀珍珠岩、岩棉、矿棉、泡沫
玻璃、发泡水泥等，正逐步提高市场份额，其具备防火性能好的特点，但强度
一般较低。
山东工业陶瓷研究设计院自“九五”期间就开始对各种工业固体废弃物制备泡沫陶瓷
材料进行研究，目前成功制备出了煤矸石系列、铁矿尾矿系列、花岗岩废料、建材废料
等系列的陶瓷保温材料，密度低、强度高，废弃物综合利用率达到85%以上，成本低、
工艺简单可行，具备大面积推广的可行性。
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 国外情况
对于国内85%以上工程项目采用的聚苯板外保温薄抹灰系统，在美国有20多个
州禁止使用。在英国，18m以上建筑禁止使用聚苯板外保温体系，在德国，22m
以上建筑也禁止使用聚苯板体系。美国、日本、英国、法国等目前重点发展的
是酚醛泡沫类等保温材料。对膨胀聚苯板（EPS）、挤塑聚苯板（XPS）、聚氨
酯喷涂（SPU）以及聚苯颗粒等材料的使用进行了限制。
日本90年代即开始泡沫陶瓷外墙保温材料研究，研制了包括保温装饰一体
的多种陶瓷外墙保温材料，但是限于成本等因素没能大面积推广。
随着国内建筑安全性要求的不断提高，利用工业固体废弃物为原料降
低成本，制备外墙外保温陶瓷材料将是无机陶瓷类建筑外墙保温材料的重
要发展方向。
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三、产品技术指标以及优势
山东工业陶瓷研究设计院已有三十多年的研制生产多孔陶瓷的历
史，并已在该领域内取得了10余项成果，在研究、开发、生产多孔陶
瓷方面处于国内领先水平。
90年代以来，已经成功开发出以建筑垃圾、城市垃圾和工业固
体废弃物为主要原料的多系列新型外墙外保温泡沫陶瓷材料。废弃
物综合利用率达到85%以上，成本低、工艺简单，可大面积推广。
产品具有导热系数低、保温性能好、不燃烧、无毒无烟、不老化、抗
冻融性好、耐极端气候变化能力强、易粘贴、与建筑物同寿命等优点。省
去了在一个建筑生命周期中反复多次更新其保温材料的麻烦，一次投入终
生受益。
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工业固体废弃物制备的新型外墙外保温陶瓷材料
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工业固体废弃物制备的新型外墙外保温陶瓷材料
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原料
可以制备新型外墙外保温泡沫陶瓷的原料
类别
原料名称
尾矿
煤矸石、赤泥、金属尾矿等
城市垃圾
废砖、废玻璃、城市淤泥等
化工废料
纸浆废液、造纸池泥等
其他原料
页岩、粘土
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产品特性
该产品具有轻质、隔热、保温、防水、防火、无毒、耐腐
蚀、绝缘、不老化、节能、吸声、隔音、降噪、机械强度高、
性能稳定等特点。在泡沫陶瓷中由于闭气孔的存在，降低了其
导热效率，使泡沫陶瓷具有热传导率低、抗热震性能优良等特
性，是一种理想的保温、隔热材料。
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产品特性
该泡沫陶瓷与同类产品的性能比较
项目
单位
泡沫陶瓷
泡沫玻璃
岩棉
发泡水泥
体积密度
Kg/m3
200-500
≤200
150-170
150-300
A1级不燃
A1级不燃
A1级不燃
A1级不燃
燃烧性
导热系数
W/m.K
0.04-0.1
≤0.068
0.02-0.047
≤0.07
吸水率
%
＜3
≤0.5
5-10
6-10
抗压强度
MPa
≥1
≥0.4
≥0.01
≥0.02
优
优
差
差
抗冻融性
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产品的各种性能指标
项目
单位
泡沫陶瓷
体积密度
Kg/m3
200-500
燃烧性
A1级不燃
导热系数
W/m.K
0.04-0.1
吸水率
%
＜3
抗压强度
MPa
≥1
使用温度
℃
<1000
抗冻性
达到国家现有外墙砖标准
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产品应用范围
该产品既是一种非常高科技的外墙外保温陶瓷材料，也是一种可以自承重的轻
质墙体材料，同时可以做保温装饰于一体的外墙装饰材料。
新型保温泡沫陶瓷材料因其具有重量轻、导热系数小、吸水率小、不燃烧、不
霉变、强度高、耐腐蚀、无毒、物理化学能稳定等优点可以广泛用于民用建筑外墙
和屋顶的隔热保温，随着人类对环境保护的要求越来越高，新型保温泡沫陶瓷材料
必将成为城市民用建筑的高级墙体保温隔热材料和屋面保温隔热材料。
新型保温泡沫陶瓷材料既是保温隔热材料又是保冷材料，能适应深冷到较高
温度范围等特点。同时它的重要价值不仅在于长年使用不会变质，而且本身又起
到防火、防震作用。在低温深冷、地下工程、易燃易爆、潮湿以及化学侵蚀苛刻
环境下使用时，不但安全可靠，而且经久耐用，可广泛应用于石油、化工、地下
工程、国防军工等的隔热保温保冷和烟道内衬防腐工程领域，能达到隔热、保温、
保冷、吸音之效果 。
新型保温泡沫陶瓷材料以其无机硅酸盐材质和独立的封闭微小气孔汇集了不透
气、不燃烧、防啮防蛀、耐酸耐碱、无毒、化学性能稳定、易加工而且不变形等特
点，使用寿命等同于建筑物使用寿命，是一个既安全可靠又耐用的建筑节能环保材
料。
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 泡沫陶瓷的优势
采用工业固体废弃物为主要原料
采用的原料主要是废砖、废玻璃、下水道淤泥、赤泥、铁矿尾矿、金矿尾矿、
煤矸石、铜矿尾矿和废钢渣等城市垃圾和工业固体废弃物，也可以采用页岩、
粘土为主要原料，原料来源广，可就地取材，资源消耗少。
工艺成熟、产品成品率高
制备工艺根据原料情况采用干法工艺或者湿法工艺，工艺成熟可靠，产品成
品率高，生产周期短。
装饰成本低
可以在泡沫陶瓷的表面直接进行装饰，使保温装饰于一体，施工速度快又
降低了成本。
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 泡沫陶瓷的优势
强度高
可以做外墙保温，也可以砌筑做隔墙，甚至直接进行固定安装，
施工速度快。
安全性高、易于粘贴、使用寿命长
产品为不燃烧的陶瓷材料，安全性高；易于粘贴，施工方便；尺寸变化率
低；耐急冷急热冲击力强，在极端恶劣的气候变化下不破碎，使用寿命长。
可大面积推广
可根据当地原料的不同，利用我单位科研和工程设计优势，通过调整原料
配方以及进行合理的工艺设计，因地制宜的生产泡沫陶瓷保温材料。因此，
产品容易大面积推广。
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四、工程化应用
 山东工业陶瓷研究设计院山东中材工程有限公司专门从事建材（玻璃、陶
瓷、耐火材料、无机非金属材料、新型建筑材料）研究开发、设计咨询和
工程总承包。
Feasibility Research
Plan & Consultation
Project Design
Technical Service
Project Supervision
General Contract
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 工程化应用
行业地位
★
★
★
★
★
★
★
★
★
★
★
国家工业陶瓷工程技术研究中心依托单位
国家创新型试点企业试点单位
ISO/TC206精细陶瓷技术委员会国内归口单位
全国工业陶瓷标准化技术委员会挂靠单位
国家工业陶瓷质量监督检验测试中心挂靠单位
博士后科研工作站
山东省院士工作站
国家高新技术企业
国家新材料成果转化及产业化基地骨干企业
国家新材料成果转化及产业化基地技术支撑单位
国家重点军工配套单位
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 工程化应用
山东工业陶瓷研究设计院具有较强的自主创新能力和科技成果产业化能
力，多年来承担了百余项国家 “863”计划、国家科技攻关、国家自然科学基
金和国防科技攻关项目。
 国家科技进步一等奖：2项
 国家科技进步二等奖：6项
 国家科技进步三等奖：4项
 国家发明奖：1项
 美国杜邦科技创新奖：2项
 省、部级科技进步奖：171项
 专利：42项，其中发明专利：19项
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 工程化应用
工程咨询设计承包荣誉奖励
国家级优秀工程设计银奖
获奖
2
国家级优秀工程设计铜奖
1
部级科技进步二等奖
2
部级优秀工程设计奖
20
部级优秀工程咨询奖
10
部级优质工程奖、工程总承包奖
4
部级技术革新奖
1
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 工程化应用
根据市场调查，结合国内有机保温材料和无机保温材料的市场价格，
初步确定泡沫陶瓷保温材料的售价在2000元/立方米左右，我们可以按
1500元/立方米进行计算。
年产量4万立方米规模的工厂，项目建设投资约为2200万元（不含
流动资金和技术服务费用），年均销售收入约为5915万元，年均利润
约为2900万元，全部投资回收期约为2.05年。年消耗固体废弃物约为
13000吨。产品成本大约为700-800元/立方米
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五、展望
利用各种工业固体废弃物制备泡沫陶瓷保温材料，符合国家
建筑节能以及防火要求，企业经济效益和社会效益巨大，具有巨
大的市场前景。
国家相关部门应尽快出台相关泡沫陶瓷保温材料的国家标准，
以推动其快速发展。
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合作.共赢
谢谢！
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