一、前言
党的十九大报告指出，我国“经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期，建设现代化经济体系是跨越关口的迫切要求和我国发展的战略目标”。由此可见，长期依赖能源、资源的高投入和高消耗形成的粗放外延型经济发展模式将难以为继。推动以节约资源、保护环境、产业协同和绿色发展为特征的现代经济体系高质量发展成为新时代中国特色社会主义建设的重要内容和关键所在。
当前，我国各类固废存量增量巨大、组分日趋复杂，综合利用难度大、资源化率低，成为威胁国民健康和环境安全的重大隐患。与此同时，作为最大宗建筑材料的混凝土与水泥制品行业正面临新常态下天然砂石资源短缺、劳动力和环保成本持续上升等严峻挑战，行业竞争激烈，迫切需求加速创新与转型升级以应对不断发展的变化。大力发展装配式建筑是建筑产业转型升级的最重要发展方向，潜力巨大。以冶金废渣、矿山尾矿/废石与建筑垃圾等典型工业与城市固废为处置对象，开展固废大掺量制备装配式建筑PC构件研究与应用，是解决不同行业协同发展难题，实现工业与城市固废规模化增值利用，促进建材行业转型升级，迈向绿色与高端发展的关键技术途径，符合建筑绿色化这一国家重大战略需求。
二、利用固废制备装配式建筑PC构件现状
(一)典型固废原料预处理技术
装配式PC构件技术水平高，附加值大，对原材料品质要求高。通过精细化预处理提升固废源头质量是实现固废在PC构件中规模化增值利用的前提条件。
1.钢渣预处理
易磨性差、安定性不良和胶凝活性低是阻碍钢渣规模化增值利用制备装配式PC构件的关键因素，行业聚焦共性难题，开展了包括在线重熔调质、转炉造渣处理和钢渣微粉改性等几个方面的预处理技术攻关。
在线重熔调质方面，德国最先通过在氧化气氛下的液态钢渣中添加石英砂，消解了钢渣中过量的游离氧化钙，改善了钢渣的体积安定性。国内，郭辉利用还原气氛下添加钙硅铝质改性剂，实现了改性钢渣中玻璃体含量增加，胶凝活性明显提高;李建新发现钙质调节材料可以促进重构钢渣中A矿和B矿的形成;中冶建筑研究总院的研究表明，采用还原气氛下添加钙质调质剂进行钢渣重构，对比原渣微粉，不同龄期胶砂强度提高22%～62%，水化放热量提高63%，化学结合水量提高了5%;北京建筑材料科学研究总院在分析钢渣成渣过程中游离钙、方镁石和RO相形成原因基础上，总结钙质、硅质和钙铝硅质等不同改性剂对重构钢渣性能影响的成果经验，提出了硅铝复合调质方法，并开展对比研究，揭示了不同反应条件下重构钢渣矿物的形成、转换与调控机制，取得了改善安定性不良、提高胶凝活性和易磨性的显著效果。毋庸置疑，在线重构预处理对提升钢渣性能成效显著，但工业化实施困难，应用进展缓慢。
在转炉造渣处理方面，日本住友金属工业公司采取蒸汽蒸养处理钢渣，28天膨胀率降低为1.2%，开发了钢渣蒸养陈化技术及装备，并建立相应标准规范体系。国内，中冶建筑研究总院长期致力于钢渣深度安定化理论研究与技术开发，形成的粒径、孔道、传输可控的有压热闷技术及新型有压热闷罐装置在多家企业实现产业化应用效果显著，预处理后钢渣游离氧化钙含量降低至1.3%，浸水膨胀率降低50%以上，钢渣粉化率(粒度小于20mm的钢渣含量)75%，尾渣金属铁含量降至1%，关键指标优于相关标准和设计要求。
针对钢渣微粉的改性处理，普遍采取超细粉磨和胶凝活性活化措施，其中北京工业大学王剑锋基于络合增溶原理、同济大学基于基元活化理论可分别提高钢渣活性10%～15%。钢渣超细粉磨有助于提前释放膨胀应力，提高长期体积稳定性，但增加了生产成本。北京建筑材料科学研究总院通过对比改性前后钢渣微粉水化放热规律，揭示了水泥砂浆中钢渣微粉中非稳定相消解反应与破坏机制，分析安定性不良的原因，提出了非稳定相延时消解控制方法，实现了胶凝体系中，钢渣微粉掺量30%时，混凝土制品安定性合格，长期体积稳定。
2.铁尾矿/废石预处理
铁尾矿/废石排量大，占全部尾矿堆存总量的30%以上。相比其他大宗工业固废，铁尾矿/废石具有良好的力学性能和稳定性能，资源化利用于建材领域替代天然砂石骨料，具有很大的发展空间。
早在前苏联时期，别尔戈罗德建筑材料工业学院就开展了利用库尔斯克地区采石场的尾矿/废石生产混凝土骨料的研究与应用工作，取得显著的经济与环境效益。近年来，北京建筑材料研究总院基于河北地区铁尾矿固废资源优势，开展大掺量铁尾矿/废石骨料替代天然砂石制备混凝土的研究、成果转化与推广应用，已累计利用尾矿/废石达数亿方，产生了巨大的经济效益，同时积极引导、推动《北京地区预拌混凝土绿色生产管理规程》、《京津冀及周边地区工业资源综合利用产业协同发展行动计划》和《国务院办公厅关于促进建材工业稳增长调结构增效益的指导意见》等相关文件的颁布实施，为尾矿/废石的骨料资源化利用扫清了政策障碍。
尾矿/废石是选矿副产品，资源化利用制备建材骨料需进行预处理。现阶段我国利用尾矿制备砂石行业整体准入门槛低，生产工艺落后、效率低、能耗大，产品标准体系与监管制度未建立，不规范经营普遍存在，产品标准和质量严重滞后，导致利废产品难以进入主流市场，以装配式PC构件为代表的高端建材产品仍以天然砂石骨料为主。现代混凝土与水泥制品往往集结构、装饰、保温、自密实和高流态等多种功能于一体，实际上对原材料品质的要求是提高了而不是降低了，只是因客观条件所限不得已而退而求其次。固废骨料质量主要受破碎、筛分、分选及辅助设备的精度和效率影响，正确的选择和合理配置可以控制骨料粒径、粒形、级配、杂质与泥粉含量和生产效率，确保质量。行业普遍认为，强化以源头品质提升为导向的预处理技术开发，是实现尾矿/废石规模高值利用，应对国内天然砂石资源巨大缺口的关键举措。当前，随着各种预处理工艺的改进、完善和技术装备大型化、配套化和智能化的提高与普及，尾矿/废石资源化预处理技术应从促进清洁生产和提高产能，转变到更加