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姚燕中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院院長(zhǎng)。歷任中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院房建所所長(zhǎng)、院長(zhǎng)助理、水泥與新型材料研究所所長(zhǎng)、院長(zhǎng)，中國(guó)建材集團(tuán)副總經(jīng)理，中國(guó)建材集團(tuán)董事、總經(jīng)理、黨委副書(shū)記。

　　2011年11月，工業(yè)和信息化部出臺(tái)了《建材工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》（簡(jiǎn)稱“《規(guī)劃》”），《規(guī)劃》要求，要降低單位工業(yè)增加值的能耗，降低二氧化碳（CO2）的排放，減少主要排放物，提高綜合利用固體廢棄物，其目標(biāo)是：?jiǎn)挝还I(yè)增加值能耗和CO2排放降低18%～20%；主要污染物排放總量減少8%～10%；綜合利用固體廢棄物總量提高20%。針對(duì)以上目標(biāo)，建材行業(yè)不斷加大了自身節(jié)能減排力度，也取得了相應(yīng)的成果。對(duì)此，本文將對(duì)綠色建材在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)進(jìn)行探討。

綠色建材行業(yè)發(fā)展的必要性

　　建材行業(yè)消耗各種礦產(chǎn)資源巨大。墻體材料和水泥行業(yè)資源消耗量分別占總量的52%和39%。2011年，建材行業(yè)終端能源消費(fèi)量為31443.53萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，比2010年增長(zhǎng)了9.7%。同時(shí)排放了大量的有害氣體及粉塵，2010年煙氣粉塵的排放量達(dá)380萬(wàn)t，在全國(guó)工業(yè)系統(tǒng)占第1位。

　　近些年，建材行業(yè)利用了大量的工業(yè)廢渣，例如鋼鐵、電力行業(yè)排出的大量廢渣、粉煤灰，經(jīng)過(guò)處理作為基礎(chǔ)原料被利用到其他領(lǐng)域。培養(yǎng)綠色產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)成為了我國(guó)發(fā)展建材行業(yè)的一個(gè)重要任務(wù)。所謂綠色建材、環(huán)保建材或生態(tài)建材，都要基本符合節(jié)能減排、安全便利和可循環(huán)的原則，要盡量少的對(duì)原材料資源的開(kāi)采、加工和使用，產(chǎn)出廢渣要可循環(huán)利用，提高資源利用率。

　　國(guó)外綠色建材的發(fā)展有很多的經(jīng)驗(yàn)。他們提倡節(jié)能環(huán)保，提倡可持續(xù)發(fā)展的理念，以水泥工業(yè)為例，如日本1991年的新型干法水泥產(chǎn)量占比就達(dá)到了97.4%，而中國(guó)至今尚未達(dá)到這個(gè)數(shù)值。因此，日本成為世界上水泥生產(chǎn)單位原材料消耗和CO2排放最低的國(guó)家。而我國(guó)水泥工業(yè)能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，占總能耗86.18%，電力比重為11.03%。近10年，水泥能耗總量不斷攀升，2009年能源消耗總量1.5 億t標(biāo)準(zhǔn)煤，占建材工業(yè)能耗總量72.4%，萬(wàn)元工業(yè)增加值綜合能耗為9.2t標(biāo)準(zhǔn)煤，是建材工業(yè)平均水平的2.6 倍，全國(guó)工業(yè)平均水平的4.5 倍。燃料替代率很低，實(shí)際單位煤耗高出全球水泥行業(yè)5大公司6.18kg，全球水泥行業(yè)5大公司與中國(guó)燃料替代率對(duì)比見(jiàn)表1。

　　水泥生產(chǎn)各主要污染物排放指標(biāo)均高出國(guó)際水平，資源綜合利用的數(shù)量與質(zhì)量與德日美仍有差距。平板玻璃平均熱耗比國(guó)外平均水平高20%，比國(guó)際先進(jìn)水平高32%，建筑衛(wèi)生陶瓷綜合熱耗是國(guó)際先進(jìn)水平的2倍，全員勞動(dòng)生產(chǎn)率僅為國(guó)際先進(jìn)水平的10%～20%，水泥生產(chǎn)各主要污染物排放指標(biāo)見(jiàn)表2。因此，加快培育綠色建材產(chǎn)業(yè)成為我國(guó)未來(lái)建材工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的緊要任務(wù)。

綠色建材定義及內(nèi)涵

　　綠色建材定義。綠色建材是指在全生命周期（見(jiàn)圖1）內(nèi)可減少對(duì)天然資源消耗和減輕對(duì)生態(tài)環(huán)境影響，本質(zhì)更安全、使用更便利，具有“節(jié)能、減排、安全、便利和可循環(huán)”特征的建材產(chǎn)品。廣義是指采用清潔生產(chǎn)技術(shù)、少用天然資源和能源、大量使用工業(yè)或城市固態(tài)廢物生產(chǎn)的無(wú)毒害、無(wú)污染、無(wú)放射性、有利于環(huán)境保護(hù)和人體健康的建筑材料。在國(guó)外，綠色建材早已在建筑、各種建設(shè)工程、裝飾施工中廣泛應(yīng)用，而在國(guó)內(nèi)它還僅僅作為一個(gè)概念剛開(kāi)始為大眾所認(rèn)識(shí)。

　　綠色建材內(nèi)涵。綠色建材的發(fā)展戰(zhàn)略，應(yīng)從原料采集、產(chǎn)品的制造、應(yīng)用過(guò)程和使用后的再生循環(huán)利用等全生命周期的各個(gè)方面進(jìn)行全面系統(tǒng)的考察，方能界定是否稱得上綠色建材。眾所周知，環(huán)境問(wèn)題已成為人類發(fā)展必須面對(duì)的嚴(yán)峻課題。人類不斷開(kāi)采地球上的資源后，地球上的資源必然越來(lái)越少，為了人類文明的延續(xù)，也為了地球生物的生存，人類必須改變觀念，改變對(duì)待自然的態(tài)度，由一味向自然索取轉(zhuǎn)變?yōu)檎湎зY源、愛(ài)護(hù)環(huán)境，與自然和諧相處。人類在積極地尋找新資源的同時(shí)，目前最緊迫的應(yīng)是考慮合理配置地球上的現(xiàn)有資源和再生循環(huán)利用問(wèn)題，走既能滿足當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的需求又不致危害未來(lái)社會(huì)的發(fā)展，做到發(fā)展與環(huán)境的統(tǒng)一，眼前與長(zhǎng)遠(yuǎn)的結(jié)合。

我國(guó)綠色建材發(fā)展的技術(shù)途徑

　　建材全生命周期的綠色化生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)，重點(diǎn)在建材生產(chǎn)階段的綠色化和應(yīng)用階段的綠色化。具體包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

　　資源高效利用技術(shù)。發(fā)展綠色建材行業(yè)，應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)原料的高效采選分離技術(shù)和尾礦綜合利用技術(shù)；工業(yè)廢棄物替代原、熟料技術(shù)；水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢棄物及城市垃圾生產(chǎn)技術(shù)；工業(yè)污泥、焚燒垃圾灰、廢棄復(fù)合材料等替代燃料技術(shù)和大規(guī)模應(yīng)用困難的工業(yè)廢棄物（如赤泥）在建材中利用技術(shù)；高鎂、高硅、高堿等劣石灰石燒制水泥熟料和低質(zhì)原料和工業(yè)廢棄物等生產(chǎn)陶瓷產(chǎn)品；削減單位產(chǎn)品資源用量：薄型化陶瓷磚制造和應(yīng)用技術(shù)。具體包括替代水泥原、熟料技術(shù)和可燃廢棄物替代燃料技術(shù)。

　　節(jié)能低碳生產(chǎn)技術(shù)。低碳經(jīng)濟(jì)成為全球焦點(diǎn)。哥本哈根會(huì)議更是低碳經(jīng)濟(jì)全球矚目的焦點(diǎn)。低碳經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)是低能耗、低污染、低排放。低碳經(jīng)濟(jì)的實(shí)質(zhì)是能源高效利用、清潔能源，開(kāi)發(fā)、追求綠色GDP。中國(guó)應(yīng)開(kāi)展低碳經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)，努力控制溫室氣體排放，嚴(yán)格控制對(duì)高耗能、高排放行業(yè)和產(chǎn)能過(guò)剩行業(yè)的貸款。在我國(guó)，要研究推廣低碳裝備和技術(shù)，如新型節(jié)能生產(chǎn)工藝和裝備，新型燃燒技術(shù)，低碳（鈣）型產(chǎn)品的生產(chǎn)制造工藝，窯爐余壓余熱梯級(jí)利用，水泥窯純氧燃燒及CO2捕集利用技術(shù)、窯爐短流程制備工藝，玻璃熔窯全氧燃燒技術(shù)，新型低碳（鈣）水泥基新材料，水泥、玻璃等行業(yè)低溫余熱發(fā)電技術(shù)。

　　污染物排放控制技術(shù)。2011年全國(guó)水泥生產(chǎn)排放出的氮氧化物（NOx）在200萬(wàn)t以上，約占全國(guó)工業(yè)NOx排放總量的10%，成為僅次于電力、汽車(chē)排放的第3大NOx排放行業(yè)。

　　水泥窯爐NOx減排的技術(shù)措施主要有三個(gè)方面，第一，源頭控制。采用全氧燃燒、富氧燃燒、分級(jí)燃燒、采用新型燃燒器。第二，末端處理。采用選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR）和催化還原技術(shù)（SCR）。第三，聯(lián)合路線。采取燃燒控制結(jié)合SNCR、SCR。

　　燃燒優(yōu)化控制NOx排放技術(shù)，是目前使用最廣泛且經(jīng)濟(jì)有效的措施，但減排效率較低，約為30%左右。目前世界上90%以上的水泥工業(yè)采用SNCR工藝。SCR的優(yōu)點(diǎn)是效率高，便于維護(hù)。SCR技術(shù)由于巨大的削減潛力、其減排性能不會(huì)像SNCR那樣受到水泥窯規(guī)格大型化的影響，沒(méi)有副產(chǎn)物生成，不形成二次污染，裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，便于維護(hù)，一次投資相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最徹底的NOx減排技術(shù)。但SCR需要使用和消耗價(jià)格昂貴的貴金屬催化劑，而且由于水泥企業(yè)廢氣的粉塵濃度很大，堿金屬含量較高，易使催化劑中毒和堵塞。隨著環(huán)保要求的提高，世界各國(guó)逐步趨向于采用燃燒優(yōu)化控制、SNCR 、SCR中兩種或以上技術(shù)組合，達(dá)到徹底治理NOx的目標(biāo)。

　　綠色建材產(chǎn)品制造及應(yīng)用技術(shù)。目前我國(guó)綠色建材產(chǎn)品制造及應(yīng)用技術(shù)不完善、不成熟也是制約綠色建材產(chǎn)品發(fā)展的重要問(wèn)題。比如混凝土耐久性方面的快速法評(píng)價(jià)耐久性的可靠性、結(jié)構(gòu)工程關(guān)鍵部位混凝土耐久性控制技術(shù)和措施的落實(shí)、提高混凝土耐久性新材料應(yīng)用等；與建筑節(jié)能的效果聯(lián)系非常緊密的節(jié)能玻璃的制造及應(yīng)用問(wèn)題，如真空玻璃的安全性、真空玻璃服役可靠性現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)及無(wú)害化低溫封接技術(shù)，Low-e玻璃的在線和離線生產(chǎn)工藝的改進(jìn)等問(wèn)題；薄型陶瓷磚在建筑中應(yīng)用技術(shù)體系的建立和完善、燒結(jié)保溫空心砌塊及其制造技術(shù)與裝備與不同地區(qū)建筑的適應(yīng)性等等，必須徹底解決綠色建材產(chǎn)品在應(yīng)用和生產(chǎn)方面存在的問(wèn)題，使綠色建材產(chǎn)品無(wú)障礙的應(yīng)用在工程中，才能是綠色建材行業(yè)發(fā)展及完善。

發(fā)展建材新興產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)

　　重點(diǎn)發(fā)展建材新材料。建材新材料產(chǎn)業(yè)是指新出現(xiàn)的或正在發(fā)展中的，具有建材傳統(tǒng)材料所不具備的優(yōu)異性能和特殊功能的材料；或采用新技術(shù)(工藝、裝備)，使傳統(tǒng)材料性能有明顯提高或產(chǎn)生新功能的材料。目前已列入國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中新材料產(chǎn)業(yè)的材料包括新型功能材料、先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料和復(fù)合材料。

　　新型功能材料包括稀土永磁、發(fā)光、催化、儲(chǔ)氫等高性能稀土功能材料；高純稀有金屬及靶材、原子能級(jí) 鋯材、高端鎢鉬材料及制品等；高純硅材料、新型半導(dǎo)體材料、高性能膜材料等；特種橡膠及專用助劑。先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料包括高強(qiáng)輕型合金、高品質(zhì)特殊鋼、高溫合金材料以及特種環(huán)氧樹(shù)脂等。高性能復(fù)合材料以樹(shù)脂基復(fù)合材料和碳碳復(fù)合材料為重點(diǎn)，推進(jìn)高性能復(fù)合材料低成本化、高端品種產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用技術(shù)裝備自主化。加快發(fā)展高性能纖維并提高規(guī)?；苽渌?，積極開(kāi)展高強(qiáng)、高模等系列碳纖維。這些新材料應(yīng)該歸于上述定義中的“具有建材傳統(tǒng)材料所不具備的優(yōu)異性能和特殊功能的材料”。這些新材料中有一些已經(jīng)形成規(guī)模產(chǎn)業(yè)，而很多尚在發(fā)展中，在目前或未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)還不能形成具有一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。而定義中“采用新技術(shù)(工藝、裝備)，使傳統(tǒng)材料性能有明顯提高或產(chǎn)生新功能的材料”則在建材行業(yè)普遍已經(jīng)形成非常大的市場(chǎng)規(guī)模并已經(jīng)對(duì)國(guó)家重大工程建設(shè)、節(jié)能環(huán)保及民生改善起到了較為顯著的促進(jìn)作用。如特種水泥、節(jié)能玻璃、新型高效保溫材料等等。與傳統(tǒng)材料相比，這些提升傳統(tǒng)材料性能的新材料具有技術(shù)高度密集，研究與開(kāi)發(fā)投入高，產(chǎn)品的附加值高，生產(chǎn)與市場(chǎng)的國(guó)際性強(qiáng)，以及應(yīng)用范圍廣，發(fā)展前景好等特點(diǎn)。

　　建材戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)定義中“對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有重大影響的新工藝、新裝備及共性關(guān)鍵技術(shù)所形成的產(chǎn)業(yè)”主要指資源高效利用技術(shù)，包括資源開(kāi)采、產(chǎn)品生產(chǎn)、循環(huán)利用等；節(jié)能低碳生產(chǎn)技術(shù)，包括具有明顯節(jié)能減排效果的新型生產(chǎn)工藝和裝備、低碳型產(chǎn)品的生產(chǎn)制造工藝、新型燃燒技術(shù)、窯爐余壓余熱梯級(jí)利用，并形成與之匹配的能量計(jì)量與管理系統(tǒng)。如水泥新型干法窯的高效燒成工藝（二支點(diǎn)窯、高固氣比技術(shù)、預(yù)燒成技術(shù)等）；硫鋁酸鹽、高貝利特水泥等低碳排放水泥的生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)；玻璃窯全氧燃燒技術(shù)；玻璃熔窯新型熔化與澄清技術(shù)；陶瓷墻地磚新型干法短流程工藝等。污染物排放控制技術(shù)，主要包括有效控制SO2、NOx和粉塵排放的環(huán)保技術(shù)、裝備和材料。這些行業(yè)重大工藝、裝備及配套材料的發(fā)展帶動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，顯著加快我國(guó)建材流程制造業(yè)“轉(zhuǎn)方式，調(diào)結(jié)構(gòu)”進(jìn)程，推動(dòng)了全行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

建材新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展方主要包括無(wú)機(jī)非金屬新材料、高性能復(fù)合材料和新型建筑材料

　　無(wú)機(jī)非金屬新材料。其一，特種玻璃。以滿足建筑節(jié)能、平板顯示和太陽(yáng)能利用等領(lǐng)域需求為目標(biāo)，加快特種玻璃產(chǎn)業(yè)化，增強(qiáng)產(chǎn)品自給能力。重點(diǎn)發(fā)展平板顯示玻璃（TFT/PDP/OLED），光伏電池透明導(dǎo)電氧化物鍍膜（TCO）超白玻璃。加快發(fā)展高純石英粉、石英玻璃及制品，促進(jìn)高純石英管、光纖預(yù)制棒產(chǎn)業(yè)化。積極發(fā)展長(zhǎng)波紅外玻璃、無(wú)鉛低溫封接玻璃、激光玻璃等新型玻璃品種。其二，特種陶瓷。積極發(fā)展氮化硅陶瓷、氧化鋁陶瓷、石英陶瓷以及陶瓷分離膜等新型陶瓷功能材料。

　　高性能復(fù)合材料。加快發(fā)展低成本碳纖維、特種玻璃纖維（高強(qiáng)、低介電、高硅氧、耐堿等）和碳化硅纖維等高性能增強(qiáng)纖維及制品。開(kāi)發(fā)新型超大規(guī)格、特殊結(jié)構(gòu)材料的一體化制備工藝，發(fā)展風(fēng)電葉片、高壓容器、復(fù)合導(dǎo)線及桿塔等專用材料，加快在航空航天、新能源、高速列車(chē)、海洋工程、節(jié)能與新能源汽車(chē)和防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域的應(yīng)用。大力發(fā)展連續(xù)玄武巖、氮化硼和巖棉等新型無(wú)機(jī)非金屬纖維品種。

　　新型建筑材料。結(jié)合重大工程建設(shè)、綠色建筑、建筑節(jié)能、舊城改造、安居工程、新農(nóng)村建設(shè)、防災(zāi)減災(zāi)及災(zāi)后重建等專項(xiàng)工作，以重大工程用特種水泥基材料、節(jié)能門(mén)窗、節(jié)能墻體、節(jié)能屋面系統(tǒng)為重點(diǎn)，鼓勵(lì)發(fā)展應(yīng)用低輻射（Low-E）鍍膜玻璃、涂膜玻璃、真空玻璃及等建筑節(jié)能玻璃；高效阻燃安全保溫隔熱材料、輕質(zhì)節(jié)能墻體材料、超薄型陶瓷板（磚）以及具有改善室內(nèi)環(huán)境的環(huán)境建材產(chǎn)品等綠色建筑材料及制品，以及新型抗震節(jié)能集成房屋。

　　除此之外，一些前沿新材料如薄膜材料、智能材料、納米材料目前在建材行業(yè)已有研發(fā)，但還沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的形成，應(yīng)積極關(guān)注這些前沿新材料的研發(fā)并給予支持。

作者：姚燕

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