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循环经济与建材资源再利用
           循环经济与建材资源再利用
江农基、刘丹、郭世昌
中国建筑财料科学研究总院玻璃科学研究所
关键词：循环经济、建材、玻璃、再利用
建材资源
以“矿业+窑业”为产业特征的传统建材产业，目前尚属资源、能源消耗型产业。以玻璃为例主要资源为石英砂、纯碱等。同时需要天然气、重油、煤等消耗型资源。循环经济所研究的就是将这些有限的资源充分利用，减少浪费，形成节约型经济社会。
目前建材资源再利用的现状
建筑产品成本的2/3属于材料费。每年房屋建筑的材料消耗量占全国消耗量的比例为：钢材占25％、木材占40％、水泥占70％、玻璃占70％、运输量占8％。建筑的不可持续发展，很大程度上是因为建筑材料在生产和使用过程中的高能耗、严重的资源消耗和环境污染。
我国是世界上最大的建筑材料生产国和消费国。水泥、平板玻璃、建筑卫生陶瓷、石材和墙体材料等产品的产量多年雄踞世界首位，产品的质量在不断提高，能源和原材料消耗有所下降，各种新型建材不断涌现，新型墙体材料的比重已由1995年的16％提高到目前的40％左右。但是，目前的现状离建设节约型社会的要求还有较大差距。
与世界发达国家相比，我国建材工业总体上“大而不强”，产业集中度不高，生产集约化程度太低。以“矿业+窑业”为产业特征的传统建材业，目前尚属资源、能源消耗型产业。我国建材行业万元产值耗煤2.7吨、消耗矿山资源逾100吨、排放二氧化碳20吨，是发达国家平均水平的1.5-2倍；年能源消耗总量为2.4亿吨标准煤，矿产资源消耗近40亿吨，居全国各行业前列。就总量平均而言，我国水泥、平板玻璃、陶瓷砖、卫生陶瓷等主要建材产品单位能耗分别高于世界先进水平50％、68％、150％、200％。去今两年，煤电油运以及原材料的紧张已成为牵动行业发展的突出问题[2]。
由此可见，资源的再利用是一项重大的问题。
循环经济与建材资源的再利用
循环经济是全新的可持续的经济发展模式，其本质上是一种生态经济，核心是以物质封闭循环流动为基本特征，运用生态学规律把经济活动组成一个“资源—产品—再生资源”的反馈式流程和“低开采—高利用—低排放”的循环利用模式。目的在于减少资源消耗、保护生态，实现环境保护、资源利用和经济建设的协调统一。循环经济以“3R”为原则，即减量化(Reduce)原则、再利用(Reuse)原则和资源化(Recycle)原则，以单个企业的清洁生产、企业间共生形成的生态工业园区以及产品消费后的资源再生回收为具体实现形式[3]。
建材产业的资源再利用是行业的技术升级的一项重要措施，存在很多技术问题，需要通过升级提高。
一、 减量化问题
建材这种特殊的产业，以“矿业+窑业”为主要生产原材料和手段，很明显的属于消耗资源的产业，因此提高燃料的的最佳燃值和反应时间和温度，使资源充分合理地使用和进行减量是该产业的可持续发展的技术关键。
建材产业是一个系统工程。多年来，建材的专业人员在原材料的选购、开采方式、运输方式、投料形式、控制方式、测试手段及反馈等生产设备、生产操作、管理等方面进行了深入的研究，目的是抓住源头（输入端）进行减量化的革新和改造。玻璃行业采用先进的浮法工艺，淘汰落后的垂直引上和平拉工艺，推广炉窑全保温技术、富氧和全氧燃烧技术等[4] 正是进行减量化研究的开始。
表1　国内外浮法玻璃外观质量检测对比[7]
生产线 品种规格/mm 品种数量/片 缺陷总数/个.t-1
3mm 国内一般线 1500×1800 16 2732.14
合资线 2134×1270 10 102.96
5mm 国内一般线 1500×1800 8 588.40
合资线 200×1500 8 58.40
10mm 国内一般线 1500×1800 8 2548.00
合资线 2400×1500 8 40.40
由表1可见我国浮法玻璃生产质量现状与国外相比相差很大，抓住了源头，提高了产品质量，成品率提高，减量化有何大的可能。
二、 再利用问题
再利用原属于过程性控制原则，目的是通过延长产品的服务寿命，来减少资源的使用量和污染物的排放量。
我国建材行业近年来发展循环经济有了一定的成效，资源的再利用取得了长足的进步，但同发达国家相比还有一段距离。首先是：
（一）提高资源、能源利用效率
在生产领域能否依靠先进的生产技术及科技进步加强制度化管理，有望在较短的时间内将现有能源消耗水平降低一半是值得探讨的事情。对于生产节能、安全、高效的复合型玻璃门窗材料是提高材料的使用效能的必然趋势。新型高效节能、安全的门窗在建筑中使用，降低了热的传导，仅而降低环境温度的调节功能，降低了能耗（即空调的耗电费用和废气的排放量），所以新型高效节能、安全型门窗的选择不仅要在住宅建筑中满足节能规定，而且要在各类公共建筑和工业建筑中尽快得到实行；不仅在北方或需要采暖的地区满足节能规定，而且要在南方满足节能规定的要求。通过建筑围护材料的热值计算，使玻璃作为建筑围护材料的一部分提供满足不同温度带的热阻值结构，促进节能材料和技术的应用。
（二）减排降污。
微量化控制，进行减排降污的指标控制。在生产环节内增加控制环节，对于有明确指标要求的废气排放量等进行微量化控制，严格限制排放指标。利用先进的气体监控与测量技术，严密监控生产中反应气体的排放量，通过分析比较进行生产的微量调节。对于废玻璃等固体废料的处理，通过进行生产投料比例的参杂外，开展产品转型的开发，如进行瓶罐玻璃的生产原料和地砖等其他装饰材料的主要原料继续使用。通过大力消化利用废弃物和开发替代资源等方式实现原、燃材料的转化，减少温室气体和有毒有害气体的排放。
（三）延长产品使用寿命。
玻璃产品新功能化、集约化的发展提高了产品的综合性能和使用寿命。以增强玻璃为例，增强玻璃比普通玻璃的强度增加了2~3倍，延长了使用寿命的年限。将夹层、中空、Low-E等功能玻璃进行一体化设计和使用，降低了材料因衰老、结构强度、热性能和光学性能不足而功能过早的丧失失去使用的效能。提高产品生产质量，将可靠性提高，玻璃的失效概率降低8‰以下。将产品的初期损害降到寿命终限。
（四）标准化产品的生产
玻璃产业在生产环节中，再利用原则要求制造商提供标准化的商品。标准化的商品便于更换零部件，提倡拆解、修理和组装旧的或破损的物品。制造商通过使用标准尺寸进行设计实现部分优化替代的技术，以防止因产品某元件的损坏而导致整个产品的报废。
玻璃使用和消费中，再利用原则要求人们对消费品进行修理而不是频繁更换。如玻璃窗出现损坏，应让专业人员作出维修的方案。包装料则采用可重复使用的各种材料，像纸板箱、木箱、集装箱、玻璃集装架等包装和运输材料均可以再利用以节约能源和材料。
三、 资源化问题
资源化原则是输出端控制原则，是指废弃物的资源化，使废弃物转化为再生原材料，重新生产出原产品或次级产品，如果不能被作为原材料重复利用，就应该对其进行热回收，旨在通过把废弃物转变为资源的方法来减少资源的使用量和污染物的排放量。这样做能够减轻垃圾填埋场和焚烧场的压力，而且可以节约新资源的使用。
资源化可分为两种，一种是原级资源化，即将消费者遗弃的物品资源化以后形成与原来相同的新产品；例如将废纸生产出再生纸，废玻璃生产玻璃，废钢铁生产钢铁等。另一种是次级资源化，即废弃物被变成不同类型的新产品，此种资源化的效果较前种方法略为逊色。将废弃物中可转化为资源的物质(即可循环物质)分离出来是资源化过程的重要环节。原级资源化在形成产品中可以减少20%～90%的原生材料使用量，而次级资源化减少的原生物质使用量最多只有25%。与资源化过程相适应，消费者和生产者应该通过购买用最大比例消费后再生资源制成的产品，使得循环经济的整个过程实现闭合。
这三个原则在循环经济中的重要性并不是并列的，其优先顺序是：减量化一再利用一再循环(资源化)。其要义是，首先要减少经济源头的污染物的产生量，因此工业界在生产阶段和消费者在使用阶段就要尽量避免各种废物的排放；其次是对于源头不能消减又可利用的废弃物和经过消费者使用的包装废物、旧货等要加以回收利用，使它们回到经济循环中去；只有那些不能利用的废弃物，才允许作最终的无害化处置。
综合运用3R原则是资源利用的最优方式。循环经济的目的，不是仅仅减少待处理的废弃物的体积和重量，使得诸如填埋场等可以用得时间长一些。相反，它是要从根本上减少自然资源的耗竭，减少由线性经济引起的环境退化。
国内外循环经济发展前景
“十五”期间我国成功研制的低辐射（Low-E）玻璃和阳光控制低辐射（Sun-E）玻璃，用这些材料制成的双层中空玻璃窗与原有的单层玻璃窗相比，每平方米玻璃10年间可节油1400千克，对建筑节能的贡献率达20%。推广双层或三层中空低辐射玻璃窗，不但使室内冬暖夏凉，而且有利于解决大面积采光、隔音和节能三者间的矛盾。
随着循环经济的发展，节约资源、能源和生态化建筑等成为未来建筑及建材产业的发展目标，舒适的生活和工作环境的已经变为人们不可缺少的一部分。顺应形势的需要我国建筑和建材两大产业的技术升级加速发展，传统的作业形式将被先进的工业生产技术和设备所代替，新型的综合性能的材料代替单一功能的材料，资源的利用达到新的指标。如玻璃门窗不但具有采光、隔音、保温等功能，同时具有安全、防护、隔热等建筑的围护功能。通过技术的升级改造可降低玻璃破损率3%，提高切裁率6%，相当于每年增加100万吨玻璃产量，节约标准煤60余万吨。建材构件业的发展要求建筑设计不断规范化，模式化、标准化将有利于降低建材原料的消耗量，减轻运输负荷，缩短建筑施工周期和提高建筑质量，促进建筑业现代化，使绿色建筑与建材业协同发展。
德国循环型社会源于“垃圾经济”，并向生产领域的资源循环利用延伸。德国在1996年制定了《循环经济和废弃物管理法》。该法的目的是彻底改造垃圾处理体系，建立产品责任（延伸）制度，要求在产品的生产和使用过程中尽量减少垃圾的产生，在使用后要安全处置或重新被利用。目前，德国生活垃圾的再利用率达到50%。因此，德国的循环经济是由垃圾问题而起，重点是“垃圾经济”（3R和最终安全处置），并向生产体系（企业）中的资源循环利用延伸。
日本的“循环型社会”起源于废弃物问题，并在改变社会经济发展模式由生产和消费产生的废弃物成为日本当前面临的主要国内环境问题之一。现在，日本由消费引起的一般废弃物（消费领域废弃物）年产生量约为5000万吨，产业废弃物4亿吨，人均垃圾日产生量在1千克以上。在废弃物的处理上，日本一直采用焚烧和最终填埋的方法，但由于受到可用土地的限制，目前面临最终填埋场严重不足的挑战。从2000年的情况看，日本一般废弃物填埋场的可利用年限为12.2年，产业废弃物填埋的可利用年限为3.9年。
日本在1996年颁布的《环境基本法》后，于2000年颁布了《循环型社会形成推进基本法》。与德国相比，日本的《推进基本法》在目标和内容上更为深入和丰富，其宗旨是改变传统社会经济发展模式，建立“循环型社会”即通过抑制废弃物等的产生、资源的循环利用合理处置等措施，控制自然资源的消费，建立最大限度减少环境负荷的社会。具体目标是，与2000年相比，2010年的资源生产率和资源循环利用率分别提高40%，废物最终处理量减少一半，人均每天垃圾产生量减少20%，相关产业的市场需求和就业规模扩大一倍。在《推进基本法》下，日本相继颁布实施了废弃物处理、资源有效利用、政府绿色采用、以及涉及容器包装、家电、建筑材料、食品和汽车再生利用等8部专门法。
参考文献
1. 张平安.用科学发展观分析中国浮法玻璃工业状况.硅酸盐通报，2005，5，41。
 
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