绿色装饰材料的发展与应用

绿色装饰材料的发展与应用

中国玻璃包装容器的年产量已经达到数百万吨，表明同体积的玻璃容器已经被废弃。其中除20%左右废玻璃厂用作熟料之外,大量的被废弃的玻璃容器已成为当今城市固体垃圾中的一个重要部分。许多城市不得不占用大量的土地来掩埋它们。1999年国家建材局印发的《建材工业“总量控制、调整结构”设施细则》中,提出了“积极而有选择地发展一批轻质高强,利用工业空心砖砌块、新型板材及化学建材制品。”这是符合可持续发展战略的。利用碎玻璃来生产具有优异性能的玻璃结晶砖可以替代现有的高档墙地面装饰材料,正符合上述产业政策。可持续发展战略是一个新的发展观,倡导人类社会走向生态文明,要求在发展中积极地解决环境问题,由此产生了联合国发展署工业与环境行动中心(UNEPIE/PAC)提出的清洗生产(CleanerProduction)概念,用以表征从产品生产到产品作用全过程的广义的污染防治途径。作为年产值高达2800亿的装饰材料业,应该在这一涉及人类生存与发展的重大问题上发挥作用,绿色装饰材料的发展与应用,现已成为装饰行业的热门话题。与绿色材料对应的清洁生产,是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品整个生命周期全过程的整体过程中。清洁生产可概括为3R原则:减量化原则(Reduce),要求较少的原料和能源投入来达到既定的经济目的;再使用原则(Reuse),较多地在制造产品和包装容器的反复使用中;再循环原则(Recycle),就是使物品完成其使用功能后可重新变成可利用的资源,而不是只能被扔掉的垃圾。1焦炉玻晶砖的应用近年来,日本首先开发出以碎玻璃为主要原料生产出的玻晶砖,是一种既非石材也非陶瓷砖的新型绿色建材。玻晶砖是由碎玻璃为主,掺入少量粘土等原料,经粉碎、成型、晶化退火而成的一种新型环保节能材料,完全符合上述清洁生产的三原则。第一,生产中使用的粘土等地球上不断枯竭的资源,其用量比其它产品少得多;由于它的烧成温度不到1100℃,低于陶瓷砖的烧成温度1260℃,可大大节约能源,二氧化碳等废气排放量可减少25%以上,生产成本远远低于其它同类产品,因此符合减量化原则。第二,产品性能优于粉煤灰水泥砌块、水磨石、人造石、陶瓷砖与烧结法微晶玻璃相当。它的莫氏硬度在6以上,高于水磨石,它的抗折强度约为50MPa,远远大于水泥砌块,它的使用寿命比含有机物的人造石或石塑板要长得多,由于它的孔隙率比陶瓷砖和花岗岩小,因而更易清洁,较好地解决了长期以来陶瓷地砖或花岗岩装修地面或外墙时难以解决的“吸脏”问题,因为废物利用、能耗低、工艺流程短和投资小,成本比烧结法微晶玻璃的低得多。因此,这种新型饰材使用范围很广,可长期反复使用于不同场合。第三,废品站已不愿收购日益增多的碎玻璃特别是最近国家限制啤酒瓶的重复使用后,废旧啤酒瓶剧增,使之成为城市固体垃圾中的严峻问题,玻晶砖的开发为碎玻璃开辟了一条高附加值再利用的新途径;其次,破旧的玻晶砖本身也可以回收再循环利用,而陶瓷等其它建材则没有这种可能性。玻晶砖在日本叫做结晶粘土砖(crystalclaytile),也可做出天然石材或玉石的两种效果,以多种颜色和不同规格形态,用于装饰地面、内外墙、人行道、广场或道路。表面如花岗石或大理石一般光滑的玻晶玉系列产品可用于各种建筑物的内外墙或地面装修,可显示出相当豪华的装饰效果,其效果不亚于大理石或花岗岩,同时采用彩色的玻晶砖装修其大厅内墙和地面,其高雅程度也可以与高级昂贵的大理石或花岗石比美。玻晶石系列产品可大量用于装各种人行道,通过不同颜色的产品的搭配,能拼出各种各样富于创意空间的花色图案,美观大方。这种产品具有优良的防滑性能,以及较高的抗弯强度、耐蚀性、隔热性和抗冻性,性能指标与目前备受推崇的烧结法微晶玻璃板相当,而且还是一种由日本环境协会授予绿色材料标志的产品,投放市场后倍受大众的欢迎。尽管在日本生产的该产品市场售价高达6300～23000日圆/m2(折合人民币约450～1600元/m2,比售价为2000～3000元/m2的烧结法微晶玻璃要便宜的多,市场竞争力相当强。2该项目在很大程度上开发，并且具有市场潜力2.1发展玻晶砖的需要笔者在吸取了日本和欧洲类似技术的基础上开发出的玻晶砖不仅有多种彩色和纹理的玉或石的两种质感,还可呈现各种美观的天然迷彩效果。此技术以“由碎玻璃制造的玻晶砖装饰建材及其制造方法”为标题,已申请国家专利(专利号:00103134.1),并通过了中试。从以上分析可知,玻晶石或玻晶玉墙地砖是发展建材工业清洁生产的极具发展前途的新产品之一,可供建材企业在产品结构调整中作为优先考虑对象。根据开发研究发现,不仅碎玻璃,成本更低的磷矿渣等大量未被利用的矿渣也可被用作玻晶砖的主要原料,经济效益十分可观,社会效益更是不可估量。我们相信随着玻晶砖生产的不断发展,势必能部分取代目前流行的粉煤灰水泥砌块、水磨石、陶瓷砖乃至烧结法微晶玻璃板等产品,成为建筑装饰材料的一代新宠。由笔者负责技术总承包的年产20万m2玻晶砖的大型生产线,正在河北邢台万福集团的临城开发区内建设,预计2001年上半年将可投入生产。利用贵阳磷矿渣与碎玻璃一起生产玻晶砖的技术也已开发成功。上述这种新型结晶材料是由玻璃相和结晶相构成,其性质由结晶相矿物组成和玻璃相化学组成及其数量所决定,因而集中了玻璃与陶瓷的特点,性能却超过它们,成为一类新型的材料,完全符合国务院和国家建材局提出的“质量、品种、效益和替代进口”发展思路。玻晶砖生产工艺过程包括:原料粉碎、成型、晶化退火、研磨抛光和检验包装等。其中成型有集积法和模压法两种。集积法要带模烧成,可生产宽500～1500mm、厚10～16mm的大板,投资少,但成品率低和能耗高;模压法能耗低,但投资稍大,产品尺寸受压机吨位限制一般在500～800mm以内,厚度可为6～60mm,花色品种灵活多样。生产不存在环保问题。玻晶砖成本低,可调制出不同的仿玉或仿石效果。2.2玻晶砖主要性能随着我国建筑业的规模与档次的逐步提高,人们对建筑物的内外装饰要求趋向高档化,逐步在转向石料化,大理石与花岗岩的市场发展十分迅猛。由于高档大理石、花岗岩与玉石的价格昂贵,并很难获得大面积、色差小和超薄的批量产品,有的产品带放射性,许多高档办公用与民用建筑的装修,不得不依赖于进口。玻晶砖恰恰弥补了上述材料的不足,可视为本世纪的新一代建筑材料,其主要性能与其它材料对比如表1所示。由表所列数据可见,玻晶砖的性能均优于现有各种传统装饰材料。玻晶砖目前国内还没有一家企业在生产,日本的该产品投放市场也仅是近年的事,正成为替代陶瓷砖、花岗岩等传统建材的有力竞争对手。2.3国内石材市场国内目前使用的建筑墙地面装饰板材以陶瓷墙地砖为主,“八五”期间,它的年平均增长率高达22%,“九五”期间增长率有所下降,目前的总产量已超过22亿平方米,同全国的总需求相比约过剩20%,但过剩产品主要是一些小厂生产的低档产品,高档产品仍供不应求。如涉外宾馆饭店、高级写字楼、代表地方形象与风格的特色建筑、公共场所等所需要高档陶瓷墙地砖,70%仍依赖于进口。根据国家建材局1999年5月20日公布的“实施细则”规定,要求压缩低档产品的产量,其中高档陶瓷墙地砖应占总消费量的20%。玻晶砖的质地、性能、光泽度、视觉效果,完全可以取代常用玻化砖,还能在这数亿平方米高档产品中占有一席之地。其次,国内的石材市场也存在着很大的潜力,中国石材协会的统计资料表明,我国石材产量的增长率连续十年保持在15%左右,1994年全国石材工业产值达210亿元,产量达9000万m2,其中花岗岩6000万m2,大理石2000万m2,水磨石1000万m2;最新公布的数据指出,2000年石材产量已达1500万吨,板材1.2亿m2,产值突破1000亿元,居世界第三。我国的石材产品也大量出口到国际市场,1998年出口达7.12亿美元,占整个建材行业出口创汇总额的25%以上。由于许多高档建筑要求更高,我国1998年还进口高档石材2.5亿美元。2000年,我国石材进出口总额达12亿美元,其中出口8.5亿美元,居世界第一。由于玻晶砖的主要性能指标均优于天然石材,且色差小、无放射性问题、可超薄、不吸脏和易清洁维护,因而应该可以在石材市场上占有上千万平方米的份额。“实施细则”还要求墙体8200亿块生产中新材应占28%,即2296亿块,玻晶砖在此领域也将会大有可为。总之,玻晶砖比其它传统装饰材料具有更强的综合市场竞争力,对比如表2所示,单项评判排序第一名得10分,第二名得8分,第三名得6分,第四名得4分。排序相同或性能基本一致时,得平均分。由此可见,从理化性能、价格、各种场合适用性等方面的综合评价来看,微晶玻璃和玻晶砖与其它传统装饰材料比具有很强的市场竞争力。虽然微晶玻璃和玻晶砖作为新型建筑装饰材料,用户需要有一个认识了解过程,但一年几十乃至几千万平方米在如此巨大的建材市场中是完全不愁销售的。产量太少,反而形不成市场,因为客商见得少,担心不能连续稳定供货,不敢贸然经销。目前每年投放市场的几十万m2烧结微晶玻璃已开始呈现供不应求的形势。2000年,我国建筑装饰业的产值已达2800亿,增长率为20%。预计到2015年,建筑装饰业的产值将达到14000亿,其中将带动饰材产值9420亿,微晶玻璃和玻晶砖必将会在其中大显身手。3玻晶砖生产线玻晶砖生产线的主要设备及其投资如表3所示。建筑工程要求有宽