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《混凝土及砂浆用电炉镍铁渣砂(JC/T2830-2024)》正式发布前夜,已有住房使用了镍渣制成的混凝土,引发了居民的恐慌。(图文无关)视觉中国/图
“造镍啊!”2024年12月,江苏连云港有网友在社交媒体哀叹。
这些网友被2024年11月30日的一则新闻搅得心神不宁:江苏卫视调查发现,山东一家工厂产出的镍渣流向连云港,被制成混凝土用于建房。
引发公众担忧的是报道中的一句话:连云港市建设工程质量安全监督站总工办工作人员在镜头前提到,镍矿砂强度足够,但“毕竟是工业性的东西,放射性的东西没有人能控制得住”。
镍是一种银白色有光泽的金属,具有良好的延展性和韧性,工业主要用途是制造不锈钢与电池。镍渣是冶炼镍铁合金等产生的废渣,将之粉碎成粒径小于4.75mm的颗粒,则成为镍砂。
镍是一种银白色有光泽的金属。(视觉中国/图)
2024年12月30日,工业和信息化部批准推荐性行业标准《混凝土及砂浆用电炉镍铁渣砂(JC/T2830-2024)》(以下简称《镍渣砂标准》),2025年7月1日正式实施。这一标准酝酿了六年多,评估了制备混凝土的镍砂放射性与浸出毒性风险,这正是公众担忧的两个关键点。
镍渣是我国第四大冶炼工业废渣,年增200万吨,制成镍砂,再用于制备混凝土,初衷在于变废为宝。但令该标准编制组成员意外的是,标准获批的前夜,镍砂混凝土竟以这种方式为公众所知。
材料科学研究者李婷是国内较早开展镍铁渣研究的学者之一,参与了该标准的起草。她对南方周末记者表示:“至少从我们已有的检测结果来看,没有发现镍铁渣有放射性风险。”她同时强调,未遵循该标准而先行违规使用镍铁渣砂配制混凝土,可能引起混凝土拌合物的坍落度经时损失(评估混凝土的一种指标,指混凝土静置一段时间后的变化)较大,进而影响混凝土强度。
原同济大学建筑材料研究所所长张雄则认为,行业标准尚未发布、实施,镍渣砂就已得到应用,即使作为终端产品的混凝土没有风险,程序上也不合规。“合格的标准才能定义合格的产品。”
2024年12月,《镍渣砂标准》获批之前,南方周末记者致电多地住建局工程质量安全监管处,他们表示对于镍砂不熟悉,应用不广,将之拒之门外。
01
房屋放射性已有相关规范
在江苏卫视的镜头里,灰黑色的镍渣颗粒冒着热气,堆积如山,它们被粉碎成细粒后装上卡车,运往连云港的混凝土搅拌站,替代黄砂用于建设住宅等。
上海2023中国国际教育装备博览会上展示的镍元素相关产品。(视觉中国/图)
参与编写《镍渣砂标准》的福建建材行业人士赵琦告诉南方周末记者,镍砂的颗粒大小与河砂类似。成分不同,颜色也各不相同。“有的偏蓝色,有的铁含量比较高,偏棕色。”
在自然界中,镍主要以硫化铜镍矿与红土镍矿形式存在。红土镍矿是我国冶炼用镍的主要来源,冶炼时,绝大多数的氧化镍都被还原成镍,残存下来的镍含量往往不足1%。镍渣主要成分是二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁等杂质,大都是常见的工业废料,性质稳定。
新闻曝光后,社交媒体上的连云港居民炸开了窝。有人回忆起搬进新家时信号不好,怀疑镍砂筑墙所致。有人晒出了辐射检测仪,读数显示,并未检出异常辐射。不少连云港网友留言:“能借我测测吗?”
2024年12月6日,连云港当地住建局在江苏卫视的跟踪报道中回应,确实有镍渣加工成的镍砂被制成混凝土,并封存了5600吨库存镍砂,等待安定性、重金属溶出性和放射性检测结果全部合格后才能使用。截至发稿,公开信息中暂未查询到这批镍砂的检测结果。
公众对镍砂混凝土的担忧,最突出的是放射性与重金属浸出这两项。
房屋的放射性已有相关规范。强制性标准《建筑材料放射性核素限量(GB6566-2010)》(以下简称“6566国标”)规定,建筑主体材料的内外照射指数不得高于1.0。
理论上,我国建筑物都应满足这一标准。
放射性也是《镍渣砂标准》编制组的关注点。该标准要求镍渣砂的放射性符合6566国标。2022年发布的该标准编制说明显示,编制组为了验证镍砂的安全性,收集了广东、罗源、宁德等地区的5家钢企27份镍渣样品进行实验,结果均符合6566国标。
其他团队也有类似研究。根据已发表的论文,扬州大学、江苏中鼎建材集团以及李婷带领的高校团队都进行过实验,结果显示,样品的放射性都远低于1.0。
这些实验至少证明,镍砂混凝土并不必然存在放射性危害,且目前未有负面案例被曝出。
对于浸出毒性,《镍渣砂标准》编制组选取6份样品检测,通过了《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》国标。检测浸出毒性的用意是衡量建材在使用过程中,微量的重金属等物质浸出而进入环境的风险,与人体健康息息相关。
02
担忧何来
居民担忧镍渣放射性也并非毫无依据。
“金属矿藏不可能很纯,总会带一些其他的元素,其中也可能包括铀(注:铀为放射性金属元素)。”辐射防护领域研究人员陈冰对南方周末记者表示。
生态环境部曾于2018年修订《矿产资源开发利用辐射环境监督管理名录》,加入包括镍在内的16种矿产,主要原因就是这类矿产资源在开发利用过程中,曾查出原矿、中间产品、尾矿(渣)或者其他残留物中,铀系单个核素(主要包括铀、钍、镭、氡)含量高。若对比6566国标,则已超标。
需要注意的是,这一结果来自抽查,并不意味着所检测的物料就是冶炼后的镍渣,更不意味着所有镍矿都具有超标的放射性。
在陈冰看来,最重要的是守住6566国标这道底线。“只要终端产品不失守,居民就不必过度担心所谓的辐射。”
有网友将镍砂混凝土的放射性隐忧与氡元素联系在一起。“镍矿砂可能含有放射性元素氡,可能增加肺癌的风险。”2024年12月2日,一位IP地址为江苏的微博博主写道。
氡是一种由镭、钍衰变产生的无色、无味气体。南方周末记者并未查询到将镍矿与氡关联的研究。
但混凝土制备方式值得关注。陈冰告诉南方周末记者,北方城市曾流行制备加气混凝土——在混凝土中注入发泡剂,生成细小空洞以增强墙体保温功能。这种墙体更易析出放射性元素,使得固态建材虽符合6566国标,室内气态的氡含量却异常增加。
为此,陈冰曾多次建议完善6566国标,加严加气混凝土的内照射指数。不过她提醒公众,不必过度惊慌:“与其去购买手持辐射仪之类的产品,不如坚持每天开窗通风。冬天只需开窗10分钟,就可以打破氡与子体(母体衰变后产生的新核素)平衡,有效减低入氡的危害。”
对于浸出毒性,李婷强调,不锈钢冶炼产生的废渣不止一种,并非所有名义上的镍渣都能用于制备混凝土。
例如,曾有研究证实,精炼混合渣中铬(六价)的浸出毒性偏高,其渣粉的安定性也存在问题。故《镍渣砂标准》对原材料作出限定,来源需是电炉火法冶炼镍铁过程中产生的电炉镍铁渣。
03
镍渣粉标准先行一步
细究起来,镍渣用于建材包括两种用途。一是骨料,二是作为水泥混合材和混凝土掺合料。
骨料是混凝土的主体和骨架,通常在混凝土中占七成,熟知的细骨料为河砂,粗骨料则为石粒。掺合料则是指镍渣被磨成细粉,作为辅助胶凝材料,视混凝土用途不同,比例并不固定。
可见,镍粉的用量比镍砂少,其应用的推进也更早。
混凝土中,骨料是主体和骨架。细骨料通常为河砂,粗骨料则为石粒。镍砂期望替代的是河砂。(视觉中国/图)
中材装备集团有限公司职工曾在一篇论文中提到,早在2013年,山东一家建材公司建立了国内首条镍渣粉磨生产线,制成的镍渣粉用作掺合料。2018年,中国建筑学会起草的建材行业标准《用于水泥和混凝土中的镍铁渣粉》发布。镍渣粉抢先镍渣砂一步,获得了“合法身份”。
与镍渣粉替代掺合料相比,镍渣砂替代细骨料的研究也不晚。
论文显示,早在2012年,福州大学材料科学与工程学院单昌峰等人就研究过用镍砂替代天然砂。当年的实验证实,镍砂的表观密度、堆积密度、空隙率等主要技术性能指标都符合建筑用砂标准,可以部分替代沙子。在此后若干年间,江苏、福建、广东等地又先后有企业或高校开展类似的替代研究。
高速的城市化进程和高涨的砂石价格,助推了镍砂变废为宝的进程。
我国砂石骨料的消费量在2018年达到200亿吨,约占世界总消费量的一半。但同一时间,全国各地的环保整治行动取缔了大量不合法的采砂活动。供需落差之下,河砂价格急剧增高。
根据中国砂石协会统计,2018年上半年,多地河砂价格突破200元/吨,部分地区涨幅达到80%。
同样在2018年,工业和信息化批准《镍渣砂标准》立项。2022年,《镍渣砂标准》征求意见稿发布。赵琦告诉南方周末记者,收集了意见之后,新修订的标准文件2023年底报批给了工业和信息化部,2024年12月通过,将在2025年7月实施。
在等待《镍渣砂标准》通过的六年多里,只有一份中国工程建设标准化协会自行实施的团标文件《冶炼渣骨料应用技术规程》于2023年发布,其中对镍渣砂的使用做出了定义。但团体标准的效力和影响力不及行业标准与国家标准。
04
标准前夜,多地态度谨慎
在2024年12月30日《镍渣砂标准》正式获批之前,多地监管部门对这一陌生的新型材料普遍持谨慎态度。
标准批准前,南方周末记者致电多个省会城市的住建局工程质量安全监管处,绝大多数城市虽然没有针对镍渣或镍砂的禁令,一些人甚至未听说过镍渣,但态度几乎都是“不能用”。
例如,山西太原的工作人员表示,省内缺乏检测条件,不能查明镍砂混凝土中含有哪些成分,因此不允许使用。福建福州的工作人员则表示,涉及结构安全的建材采取的是准入清单管理,需要经过实验评估,得到允许才能使用。
“没有技术资料支撑,就在主体结构上使用未知材料,显然不合适。即使终端产品质量合格也不行,必须要在材料源头上控制住。”张雄对南方周末记者表示。
有了标准之后,如何执行又是难题。2019年的全国人大会议上,作为人大代表,张雄提出:“如果将不合格的废渣就地填埋是危害一方,那么将它做成建材就是危害四方。”
即将实施的《镍渣砂标准》要求,镍渣砂出厂时,生产企业应提供每批产品的质量合格证和有效的型式检验报告。赵琦认为,如此一来,镍渣砂的生产企业有了合规指南,监管部门也有了监督依据,从而得以剔除掉不合格的产品。
张雄表示,按照《镍渣砂标准》提出的方式检测镍砂的放射性,技术上可行,但重点是提高检测频率。“工业渣往往一次性鉴定完之后,就不再对出产废渣的企业做任何后续鉴定。”
值得注意的是,与3年前的征求意见稿相比,《镍渣砂标准》将例行检测的频率从一年一次提高到了半年一次。此外,如果出现原材料产源或生产工艺发生变化、停产6个月以上恢复生产等情况,还要再对镍渣砂开展额外检测,放射性和渗出毒性也在检测项目之列。
张雄建议向前一步,在镍渣的环节就进行有害成分监控,并且做到无缝隙、可追溯,避免工业废弃物的资源化利用造成二次污染。2020年《固体废物污染环境防治法》的修订草案中就加入了“防止二次污染,确保‘资源化’过程和产品的‘无害化’”的内容。
建筑行业人士还关注镍砂混凝土的工程表现。在江苏卫视的报道中,一位连云港市住建局工作人员就提到,镍渣中可能含铁,会对工程带来影响,需要经过磁选后方可使用。
李婷则表示,电炉镍铁渣砂一个很大的缺点是容重过高,配制混凝土的时候,拌合物经过一定时间容易离析分层,工作性能不佳。“好比我们用牛奶泡麦片,放久了之后麦片就沉到下面去了。”这种情况下,电炉镍铁渣砂配制的混凝土浇筑完成后,也会因为分布不均而影响强度。
05
镍渣登台已晚?
建材业推动镍砂的应用不只是经济效益,更在于解决废渣处置难题。
冶金工业出版社2022年出版的《镍渣资源化利用》一书提到,我国镍渣每年新增200万吨,现存镍渣量已超过4000万吨,成为继铁渣、钢渣、赤泥之后的第四大冶炼工业废渣。
由于冶炼技术的进步,镍渣中有价值的单一金属成分越来越少。李婷表示,目前对镍渣的处理方式一般就是堆置。占用土地的同时,还可能污染土壤和地下水,造成健康风险。而将镍渣无害化处理后制备为建筑材料,是为数不多的资源化利用路径之一。
不只镍渣,工业废渣处置是普遍难题。从1970年代的粉煤灰,到如今的磷石膏、煤矸石、锰渣、赤泥,制备建材一直是资源化利用工业固废的好选择。
这与建材技术简单、用量大、选材门槛低有关。一位山东的混凝土行业协会人士对南方周末记者如此形容,“理论上,只要材料的结构稳定、强度达标、没有安全风险,就可以考虑用作混凝土骨料。”
但遗憾的是,延宕多年之后,镍砂混凝土似乎已经失去了登上舞台的最佳时机。张雄表示,随着部分房地产商退市,建筑行业萎缩,建材价格也持续走低,一般企业没有动力冒险尝试新型材料。“我现在白米饭都吃不掉,干吗吃你的小米?”
天然“砂荒”危机一度紧张(详见南方周末2019年报道《地球快没沙子了!沙子的稀缺超乎你的想象》),而今,建材企业已在形形色色的岩石、卵石、尾矿中选择材料制砂。
“2018年前后,天然砂价格因为环保要求而飞升。那段时间逼得大家都去采购制砂机。现在都能自己生产机制砂。”湖北省预拌混凝土协会秘书长李淼磊对南方周末记者表示。“就算现在全国的混凝土用量再增加一倍,我们的原材料也不会紧缺了。”
最能体现供需关系的是砂石价格。根据中国砂石协会统计,2024年全国砂石均价一路下跌,至10月份已降至94.2元/吨,为近4年来最低水平。
镍砂混凝土的研究主要集中在福建、江苏、广东。根据2018年7月上海有色网调研数据,山东、江苏、福建、广东四省占据了全国80%的镍铁产量。这意味着镍渣走不远。“工业废渣是地方资源,销售半径最多只有两百公里,再远的话运费无法承担。”张雄表示。
(应受访者要求,文中李婷、赵琦、陈冰为化名)
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