推進(jìn)中國水泥工業(yè)技術(shù)革新創(chuàng)建“綠色高性能”環(huán)保水泥
據(jù)我國著名混凝土科學(xué)家、清華大學(xué)土木工程系教授馮乃謙的研究資料顯示,把有機(jī)外加劑與天然礦石及礦渣同時(shí)粉磨,使外加劑吸附于磨細(xì)礦物顆粒的表面,得到活化填料。水泥混凝土中,以這種活化填料取代一部分水泥時(shí),可以降低減水劑的用量,并能提高水泥混凝土的強(qiáng)度;將粉狀超塑化劑與熟料混磨能制得活化水泥(FFC-100),或者把粉狀超塑化劑與礦物質(zhì)材料混磨制成活化填料,取代部分水泥,可以制得需水量低的膠結(jié)材料;在熟料燒成過程中摻入的復(fù)合礦化劑、生料催化劑等,對提高熟料產(chǎn)量、質(zhì)量、降低煤耗具有重要作用。
2、水泥外加劑技術(shù)可以促進(jìn)水泥工業(yè)“綠化”進(jìn)程生產(chǎn)低環(huán)境負(fù)荷水泥是水泥工業(yè)發(fā)展的必然趨勢,除大力發(fā)展技術(shù)裝備、減輕粉塵排放外,應(yīng)從材料學(xué)的角度出發(fā)設(shè)計(jì)低環(huán)境負(fù)荷、高性能的熟料和極大限度地利用工業(yè)廢渣作功能型調(diào)節(jié)材料。
根據(jù)山東宏藝科技有限公司與南京工業(yè)大學(xué)合作在低環(huán)境負(fù)荷水泥制備技術(shù)方面的研究,筆者認(rèn)為降低環(huán)境負(fù)荷主要有以下途徑:
2.1.生產(chǎn)低環(huán)境負(fù)荷性能水泥熟料從改變水泥熟料的礦物組成和熟料燒成制度著手,在不改變原有生產(chǎn)工藝和設(shè)備的前提下,獲得分別適用立窯煅燒和新型干法回轉(zhuǎn)窯煅燒的生料外加劑,而且將其穩(wěn)定為不可或缺的校正用生料組分。其燒制的熟料3天和28天抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到35兆帕和55兆帕(IS0標(biāo)準(zhǔn));立窯熟料燒成熱耗小于每千克3350千焦,新型干法回轉(zhuǎn)窯熟料燒成熱耗小于每千克3290千焦,每年可少排二氧化碳約3800萬噸(按2001年生產(chǎn)水泥5.9億噸,熟料約4億噸進(jìn)行估算)。
2.2.生產(chǎn)低環(huán)境負(fù)荷功能混合材對環(huán)境負(fù)荷最重的三種工業(yè)廢渣粉煤灰、煤矸石、礦渣分別進(jìn)行熱活化、化學(xué)活化、機(jī)械力學(xué)活化,使其潛在的水硬性處在極致的介穩(wěn)狀態(tài)。其中主要是通過運(yùn)用適宜的化學(xué)活化劑(外加劑),獲得煤矸石基功能混合材、粉煤灰基功能混合材和復(fù)合型功能混合材。功能型混合材中工業(yè)廢渣達(dá)到80%以上,每一種功能型混合材在水泥中的摻量大于50%,由此可以年利用3億噸工業(yè)廢渣(按年產(chǎn)水泥6億噸計(jì)),占全國年排渣量的30%,使粉煤灰、煤矸石和礦渣的綜合利用率提高到75%(這三種渣年排出量約4億噸),如果集中再對粉煤灰推廣利用,則可使粉煤灰的利用率達(dá)到100%.這項(xiàng)研究的目標(biāo)是最大限度地提高資源利用率,使水泥工業(yè)成為人類文明的“清道夫”,同時(shí)還能充分利用國家給予水泥企業(yè)的吃廢、利廢政策,最大限度地使用工業(yè)廢棄物,使水泥向零成本甚至負(fù)成本發(fā)展,并做到水泥工業(yè)對環(huán)境的零污染。
2.3.低環(huán)境負(fù)荷水泥制備將低環(huán)境負(fù)荷高性能熟料與低環(huán)境負(fù)荷功能混合材料進(jìn)行優(yōu)化配置,選擇不同的粉磨工藝,在粉磨過程中加入多功能助磨劑,同時(shí)采用磁干擾技術(shù),進(jìn)一步提高水泥性能和降低粉磨電耗,使熟料用量控制在50%以內(nèi),穩(wěn)定生產(chǎn)42.5級水泥,水泥粉磨電耗下降5~8千瓦時(shí),此項(xiàng)研究的關(guān)鍵在于多功能水泥助磨劑的制備,它的使用可提高水泥性能,又滿足混凝土對水泥的要求。應(yīng)用該技術(shù)相比于現(xiàn)行生產(chǎn)水平又可節(jié)約30%以上的熟料,年可節(jié)約石灰石l.8億噸,減少二氧化碳排出1.2億噸,節(jié)電30億千瓦時(shí),還可以使火力發(fā)電廠年少排放二氧化碳3000萬噸(以上均以年產(chǎn)6億噸水泥折算)。
3、水泥外加劑技術(shù)可以改進(jìn)水泥生產(chǎn)模式根據(jù)材料科學(xué)觀點(diǎn),合成水泥材料有多種方式。傳統(tǒng)的生產(chǎn)水泥的方式是,根據(jù)水泥性能要求設(shè)計(jì)生料配料方案,用根據(jù)性能要求的水泥熟料,外加石膏、混合材共同粉磨制備水泥,重點(diǎn)是制備特種性能的水泥熟料。而利用外加劑技術(shù),可以改變這種生產(chǎn)模式,用硅酸鹽水泥熟料(可以叫標(biāo)準(zhǔn)熟料)加特種性能外加劑,加石膏、混合材等粉磨制備特種性能水泥,工藝過程大大簡化,此種方式特別適用于特種水泥的生產(chǎn)水泥需要某種特殊性能,就添加某種特殊性能的外加劑。另外也可把水泥的深加工延伸到水泥混凝土領(lǐng)域,根據(jù)混凝土的性能要求,設(shè)計(jì)水泥的性能,其根本還是水泥外加劑問題,這樣可以通過外加劑技術(shù)使水泥企業(yè)向混凝土企業(yè)提供特種性能混凝土需要的特種水泥。
4、實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)和使用的有機(jī)統(tǒng)一水泥對混凝土而言,僅是較大組成之一,是半成品。我國水泥生產(chǎn)和水泥使用長期以來是相對分離的。事實(shí)上水泥生產(chǎn)應(yīng)符合混凝土的最終性能要求,實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)與使用有機(jī)統(tǒng)一的關(guān)鍵技術(shù)是外加劑技術(shù)。如我們可以通過水泥外加劑技術(shù)向混凝土提供特種性能水泥,可以提供活化水泥、活化摻料,可以充分發(fā)揮表面活性的助磨作用和減水作用,從而降低水泥生產(chǎn)和水泥使用的成本,實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)與使用的有機(jī)統(tǒng)一。
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