綠色裝飾材料的發展與應用

中國玻璃包裝容器的年產量已經達到數百萬噸，表明同體積的玻璃容器已經被廢棄。其中除20%左右廢玻璃廠用作熟料之外,大量的被廢棄的玻璃容器已成為當今城市固體垃圾中的一個重要部分。許多城市不得不占用大量的土地來掩埋它們。1999年國家建材局印發的《建材工業“總量控制、調整結構”設施細則》中,提出了“積極而有選擇地發展一批輕質高強,利用工業空心磚砌塊、新型板材及化學建材制品。”這是符合可持續發展戰略的。利用碎玻璃來生產具有優異性能的玻璃結晶磚可以替代現有的高檔墻地面裝飾材料,正符合上述產業政策。可持續發展戰略是一個新的發展觀,倡導人類社會走向生態文明,要求在發展中積極地解決環境問題,由此產生了聯合國發展署工業與環境行動中心(UNEPIE/PAC)提出的清洗生產(CleanerProduction)概念,用以表征從產品生產到產品作用全過程的廣義的污染防治途徑。作為年產值高達2800億的裝飾材料業,應該在這一涉及人類生存與發展的重大問題上發揮作用,綠色裝飾材料的發展與應用,現已成為裝飾行業的熱門話題。與綠色材料對應的清潔生產,是指將綜合預防的環境保護策略持續應用于生產過程和產品整個生命周期全過程的整體過程中。清潔生產可概括為3R原則:減量化原則(Reduce),要求較少的原料和能源投入來達到既定的經濟目的;再使用原則(Reuse),較多地在制造產品和包裝容器的反復使用中;再循環原則(Recycle),就是使物品完成其使用功能后可重新變成可利用的資源,而不是只能被扔掉的垃圾。1焦爐玻晶磚的應用近年來,日本首先開發出以碎玻璃為主要原料生產出的玻晶磚,是一種既非石材也非陶瓷磚的新型綠色建材。玻晶磚是由碎玻璃為主,摻入少量粘土等原料,經粉碎、成型、晶化退火而成的一種新型環保節能材料,完全符合上述清潔生產的三原則。第一,生產中使用的粘土等地球上不斷枯竭的資源,其用量比其它產品少得多;由于它的燒成溫度不到1100℃,低于陶瓷磚的燒成溫度1260℃,可大大節約能源,二氧化碳等廢氣排放量可減少25%以上,生產成本遠遠低于其它同類產品,因此符合減量化原則。第二,產品性能優于粉煤灰水泥砌塊、水磨石、人造石、陶瓷磚與燒結法微晶玻璃相當。它的莫氏硬度在6以上,高于水磨石,它的抗折強度約為50MPa,遠遠大于水泥砌塊,它的使用壽命比含有機物的人造石或石塑板要長得多,由于它的孔隙率比陶瓷磚和花崗巖小,因而更易清潔,較好地解決了長期以來陶瓷地磚或花崗巖裝修地面或外墻時難以解決的“吸臟”問題,因為廢物利用、能耗低、工藝流程短和投資小,成本比燒結法微晶玻璃的低得多。因此,這種新型飾材使用范圍很廣,可長期反復使用于不同場合。第三,廢品站已不愿收購日益增多的碎玻璃特別是最近國家限制啤酒瓶的重復使用后,廢舊啤酒瓶劇增,使之成為城市固體垃圾中的嚴峻問題,玻晶磚的開發為碎玻璃開辟了一條高附加值再利用的新途徑;其次,破舊的玻晶磚本身也可以回收再循環利用,而陶瓷等其它建材則沒有這種可能性。玻晶磚在日本叫做結晶粘土磚(crystalclaytile),也可做出天然石材或玉石的兩種效果,以多種顏色和不同規格形態,用于裝飾地面、內外墻、人行道、廣場或道路。表面如花崗石或大理石一般光滑的玻晶玉系列產品可用于各種建筑物的內外墻或地面裝修,可顯示出相當豪華的裝飾效果,其效果不亞于大理石或花崗巖,同時采用彩色的玻晶磚裝修其大廳內墻和地面,其高雅程度也可以與高級昂貴的大理石或花崗石比美。玻晶石系列產品可大量用于裝各種人行道,通過不同顏色的產品的搭配,能拼出各種各樣富于創意空間的花色圖案,美觀大方。這種產品具有優良的防滑性能,以及較高的抗彎強度、耐蝕性、隔熱性和抗凍性,性能指標與目前備受推崇的燒結法微晶玻璃板相當,而且還是一種由日本環境協會授予綠色材料標志的產品,投放市場后倍受大眾的歡迎。盡管在日本生產的該產品市場售價高達6300～23000日圓/m2(折合人民幣約450～1600元/m2,比售價為2000～3000元/m2的燒結法微晶玻璃要便宜的多,市場競爭力相當強。2該項目在很大程度上開發，并且具有市場潛力2.1發展玻晶磚的需要筆者在吸取了日本和歐洲類似技術的基礎上開發出的玻晶磚不僅有多種彩色和紋理的玉或石的兩種質感,還可呈現各種美觀的天然迷彩效果。此技術以“由碎玻璃制造的玻晶磚裝飾建材及其制造方法”為標題,已申請國家專利(專利號:00103134.1),并通過了中試。從以上分析可知,玻晶石或玻晶玉墻地磚是發展建材工業清潔生產的極具發展前途的新產品之一,可供建材企業在產品結構調整中作為優先考慮對象。根據開發研究發現,不僅碎玻璃,成本更低的磷礦渣等大量未被利用的礦渣也可被用作玻晶磚的主要原料,經濟效益十分可觀,社會效益更是不可估量。我們相信隨著玻晶磚生產的不斷發展,勢必能部分取代目前流行的粉煤灰水泥砌塊、水磨石、陶瓷磚乃至燒結法微晶玻璃板等產品,成為建筑裝飾材料的一代新寵。由筆者負責技術總承包的年產20萬m2玻晶磚的大型生產線,正在河北邢臺萬福集團的臨城開發區內建設,預計2001年上半年將可投入生產。利用貴陽磷礦渣與碎玻璃一起生產玻晶磚的技術也已開發成功。上述這種新型結晶材料是由玻璃相和結晶相構成,其性質由結晶相礦物組成和玻璃相化學組成及其數量所決定,因而集中了玻璃與陶瓷的特點,性能卻超過它們,成為一類新型的材料,完全符合國務院和國家建材局提出的“質量、品種、效益和替代進口”發展思路。玻晶磚生產工藝過程包括:原料粉碎、成型、晶化退火、研磨拋光和檢驗包裝等。其中成型有集積法和模壓法兩種。集積法要帶模燒成,可生產寬500～1500mm、厚10～16mm的大板,投資少,但成品率低和能耗高;模壓法能耗低,但投資稍大,產品尺寸受壓機噸位限制一般在500～800mm以內,厚度可為6～60mm,花色品種靈活多樣。生產不存在環保問題。玻晶磚成本低,可調制出不同的仿玉或仿石效果。2.2玻晶磚主要性能隨著我國建筑業的規模與檔次的逐步提高,人們對建筑物的內外裝飾要求趨向高檔化,逐步在轉向石料化,大理石與花崗巖的市場發展十分迅猛。由于高檔大理石、花崗巖與玉石的價格昂貴,并很難獲得大面積、色差小和超薄的批量產品,有的產品帶放射性,許多高檔辦公用與民用建筑的裝修,不得不依賴于進口。玻晶磚恰恰彌補了上述材料的不足,可視為本世紀的新一代建筑材料,其主要性能與其它材料對比如表1所示。由表所列數據可見,玻晶磚的性能均優于現有各種傳統裝飾材料。玻晶磚目前國內還沒有一家企業在生產,日本的該產品投放市場也僅是近年的事,正成為替代陶瓷磚、花崗巖等傳統建材的有力競爭對手。2.3國內石材市場國內目前使用的建筑墻地面裝飾板材以陶瓷墻地磚為主,“八五”期間,它的年平均增長率高達22%,“九五”期間增長率有所下降,目前的總產量已超過22億平方米,同全國的總需求相比約過剩20%,但過剩產品主要是一些小廠生產的低檔產品,高檔產品仍供不應求。如涉外賓館飯店、高級寫字樓、代表地方形象與風格的特色建筑、公共場所等所需要高檔陶瓷墻地磚,70%仍依賴于進口。根據國家建材局1999年5月20日公布的“實施細則”規定,要求壓縮低檔產品的產量,其中高檔陶瓷墻地磚應占總消費量的20%。玻晶磚的質地、性能、光澤度、視覺效果,完全可以取代常用玻化磚,還能在這數億平方米高檔產品中占有一席之地。其次,國內的石材市場也存在著很大的潛力,中國石材協會的統計資料表明,我國石材產量的增長率連續十年保持在15%左右,1994年全國石材工業產值達210億元,產量達9000萬m2,其中花崗巖6000萬m2,大理石2000萬m2,水磨石1000萬m2;最新公布的數據指出,2000年石材產量已達1500萬噸,板材1.2億m2,產值突破1000億元,居世界第三。我國的石材產品也大量出口到國際市場,1998年出口達7.12億美元,占整個建材行業出口創匯總額的25%以上。由于許多高檔建筑要求更高,我國1998年還進口高檔石材2.5億美元。2000年,我國石材進出口總額達12億美元,其中出口8.5億美元,居世界第一。由于玻晶磚的主要性能指標均優于天然石材,且色差小、無放射性問題、可超薄、不吸臟和易清潔維護,因而應該可以在石材市場上占有上千萬平方米的份額。“實施細則”還要求墻體8200億塊生產中新材應占28%,即2296億塊,玻晶磚在此領域也將會大有可為。總之,玻晶磚比其它傳統裝飾材料具有更強的綜合市場競爭力,對比如表2所示,單項評判排序第一名得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時,得平均分。由此可見,從理化性能、價格、各種場合適用性等方面的綜合評價來看,微晶玻璃和玻晶磚與其它傳統裝飾材料比具有很強的市場競爭力。雖然微晶玻璃和玻晶磚作為新型建筑裝飾材料,用戶需要有一個認識了解過程,但一年幾十乃至幾千萬平方米在如此巨大的建材市場中是完全不愁銷售的。產量太少,反而形不成市場,因為客商見得少,擔心不能連續穩定供貨,不敢貿然經銷。目前每年投放市場的幾十萬m2燒結微晶玻璃已開始呈現供不應求的形勢。2000年,我國建筑裝飾業的產值已達2800億,增長率為20%。預計到2015年,建筑裝飾業的產值將達到14000億,其中將帶動飾材產值9420億,微晶玻璃和玻晶磚必將會在其中大顯身手。3玻晶磚生產線玻晶磚生產線的主要設備及其投資如表3所示。建筑工程要求有寬