根据山东宏艺科技有限公司与南京工业大学合作在低环境负荷水泥制备技术方面的研究,降低环境负荷主要有如下途径:
1.生产低环境负荷性能水泥熟料
从改变水泥熟料的矿物组成和熟料烧成制度着手,在不改变原有生产工艺和设备的前提下,获得分别适用立窑煅烧和新型干法回转窑煅烧的生料外加剂,而且将其稳定为不可或缺的校正用生料组分。其烧制的熟料3天和28天抗压强度分别达到35兆帕和60兆帕(ISO标准);立窑熟料烧成热耗小于每千克3350千焦,新型干法回转窑熟料烧成热耗小于每千克3290千焦,可以年少排二氧化碳约6650万吨(按2004年生产水泥9.7亿吨,熟料约7亿吨进行估算)。
2.生产低环境负荷功能混合材
对环境负荷最重的三种工业废渣粉煤灰、煤矸石、矿渣分别进行热活化、化学活化、机械力学活化,使其潜在的水硬性处在极致的介稳状态。其中主要是通过运用适宜的化学活化剂(外加剂),获得煤矸石基功能混合材、粉煤灰基功能混合材、复合型功能混合材。功能型混合材中工业废渣达到80%以上,每一种功能型混合材在水泥中的掺量大于50%,由此可以年利用4亿吨工业废渣(按年产水泥10亿吨计),占全国年排渣量的40%,使粉煤灰、煤矸石、矿渣的综合利用率提高到90%(三种渣年排出量约5亿吨),如果集中再对粉煤灰推广利用,则可使粉煤灰的利用率达到100%。这项研究的目标是最大限度地提高资源利用率,使水泥工业成为人类文明的“清道夫”,同时还能充分利用国家给予水泥企业的吃废、利废政策,最大限度地使用工业废弃物,使水泥向零成本甚至负成本发展,并做到水泥工业对环境的零污染。
3.低环境负荷水泥制备
将低环境负荷高性能熟料与低环境负荷功能混合材料进行优化配置,选择不同的粉磨工艺,在粉磨过程中加入多功能助磨剂,同时采用磁干扰技术,进一步提高水泥性能和降低粉磨电耗,使熟料用量控制在50%以内,稳定生产32.5级水泥,水泥粉磨电耗下降5~8千瓦时,此项研究的关键在于多功能水泥助磨剂的制备,它的使用既使水泥性能提高,又满足混凝土对水泥的要求。应用该技术相比于现行生产水平又可节约30%以上的熟料,年可节约石灰石3亿吨,减少二氧化碳排出2亿吨,节电50亿千瓦时,还可以使火力发电厂年少排放二氧化碳5000万吨(以上均以年产10亿吨水泥折算)。
三、水泥工艺外加剂技术可以改进水泥生产模式
根据材料科学观点,合成水泥材料有多种方式。传统的生产水泥的方式是,根据水泥性能要求设计生料配料方案,用根据性能要求的水泥熟料,外加石膏、混合材共同粉磨制备水泥,重点是制备特种性能的水泥熟料。而利用外加剂技术,可以改变这种生产模式,用硅酸盐水泥熟料(可以叫标准熟料)加特种性能外加剂,加石膏、混合材等粉磨制备特种性能水泥,工艺过程大大简化,此种方式特别适应于特种水泥的生产。即水泥需要某种特殊性能,即添加某种特殊性能的外加剂。另外亦可把水泥的深加工延伸到水泥混凝土领域,根据混凝土的性能要求,设计水泥的性能,其根本还是水泥外加剂问题,这样可以通过外加剂技术使水泥企业向混凝土企业提供特种性能混凝土需要的特种水泥。
四、实现水泥生产和使用的有机统一
我国水泥生产和水泥使用长期以来是相对分离的。事实上水泥生产应符合混凝土的最终性能要求,实现水泥生产与使用有机统一的关键技术是外加剂技术。如我们可以通过水泥外加剂技术向混凝土提供特种性能水泥,可以提供活化水泥、活化掺料,可以充分发挥表面活性的助磨作用和减水作用,从而降低水泥生产和水泥使用的成本,实现水泥生产与使用的有机统一。
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