▲赤泥矿化骨料
当废渣废泥遇到废气，会发生什么？估计谁也想象不到，经过煅烧的尾矿渣、电石渣等固废与工业窑炉排放的尾气相遇，在激发剂的作用下会发生奇妙的矿化反应，摇身一变而成为晶莹光润的人造石材。日前，《中国建材报》记者在武汉理工大学就亲眼见识了这神奇的一幕。
武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室有关负责人告诉记者，这种被称之为“CO₂仿生矿化固结材料Engineered Limestone（ELS）”的新材料由该校携手山东京博控股集团旗下京博环保材料有限公司联合研发，启发于大自然岩石的形成与生物矿化过程，主要以自主研发技术工艺加工的固废粉体为胶凝材料，与二氧化碳气体的矿化反应为强度发展机制，形成以碳酸钙为主要基体结构的新材料。目前，该科研成果已顺利完成中试，即将投入规模化生产。据悉，为促进该成果加快“落地”，武汉理工大学与山东京博环保材料有限公司合资成立了山东汉博昱洲新材料有限公司，正全面着手相关项目的推广应用和区域布局。
▲矿化板材
“石灰岩（Limestone）从古至今都是一种用途广泛的天然建筑材料。在古埃及、古希腊及我国古代，许多代表性建筑都是用石灰岩建造的，如埃及狮身人面像、希腊帕特农神庙、法国的加尔桥和我国天安门前的金水桥等。”山东汉博昱洲新材料有限公司技术副总吴文选介绍，“这些古建筑历经数百年甚至逾千年而不倒，与石灰岩本身高强、高耐侵蚀的特点分不开。然而，天然岩石需要通过机械切割进行加工，尺寸形状局限性大、生产效率低，其可加工性差难以与现代社会的快速、多样化发展相适应，严重制约了石灰岩的应用范围。”
▲赤泥矿化砖
“我们研发的CO₂仿生矿化固结材料（ELS）具有天然石灰岩的所有优点，同时规避了天然石灰岩的应用缺陷。”提起即将正式进入市场的新材料，吴文选滔滔不绝，“仿生矿化材料具有十分突出的优势和特点：一是超高强，矿化成型1小时即可达到90MPa以上的抗压强度，24小时抗压强度超过200MPa；二是耐久性和体积稳定性优良，ELS材料碳化反应的体积微膨胀效应提高了基体的致密性，有效阻碍外部介质的侵入，从而使矿化结构体具有优异的耐腐蚀性能；三是温度敏感性低，ELS材料基体组成为碳酸钙，比水泥混凝土的水化产物具有更高的热分解温度，同时相比水化反应，矿化反应对温度的敏感性更低，在负温下也能正常胶结固化；四是结构功能一体化程度高，ELS材料系常温制备，利于高分子功能相的复合；五是制备可塑性高，既可以通过搅拌成型为流变特性可调的浆体，用于现浇、喷射修补、3D打印等领域，也可以通过压制成型为不同厚度的板材……”
▲矿化剂样品
说到这里，ELS材料研发负责人、武汉理工大学刘志超教授接过话题，“最重要的是，ELS材料天赋环保特性，天生具有吸碳固碳的优良‘基因’。”他介绍，ELS材料可直接大量消纳尾矿渣、电石渣等工业固废，还可通过矿化反应常温固结赤泥、压滤泥等难以处理的固废资源，同时，因其矿化反应活性高，可通过富含二氧化碳工业窑炉尾气联用技术实现二氧化碳的资源化利用，固碳、减碳效果显著，对我国“双碳”战略的实施具有极其重要的现实意义。“中试检测数据显示，每吨ELS材料可消纳1300千克至2000千克电石渣，同时吸收300千克至500千克二氧化碳。而我国仅赤泥现有堆存量就超过4亿吨，电石渣、煤矸石、磷石膏及其他工业固废排放量更吓人，一旦该项技术实现规模化应用，对固废、气废资源的协同处置意义重大。”
据介绍，山东汉博昱洲新材料有限公司已完成ELS仿生矿化技术的专利布局。前期针对山东省的赤泥和电石渣等工业固废处置难的问题，充分利用既有产业的高二氧化碳浓度工业尾气，该公司已成功开发出基于电石渣的ELS Powders®绿色烧成技术以及矿化加气块、矿化赤泥砖、矿化赤泥骨料和矿化人造石材等系列高附加值产品，实现了二氧化碳气体与工业固废的高效协同处置。目前，该公司正在全国范围开展固废及富二氧化碳工业尾气资源的专项调研，为下一步快速布局ELS材料铺垫基础。
中国建材报记者：阎友华
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