國外生態(tài)水泥工業(yè)發(fā)展的若干動向

一、概述 
　　生態(tài)水泥是以城市垃圾焚燒友或污泥及石灰石為主要原料，通過燒成及粉末而獲得的水硬性膠凝材料。垃圾焚燒在利用之前須經(jīng)過金屬回收系統(tǒng)回收并分離其中的銅、鉛、鋅等金屬成份，而污泥利用之前通常須作脫氯處理。實踐證明，采用城市垃圾焚燒灰或污泥作原料生產(chǎn)生態(tài)水泥，可以徹底解決城市垃圾和污泥問題，是保護生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)零污染最為有效的途徑，對促進社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。 
　　在水泥生產(chǎn)過程中，能源和物質投入、廢物和污染排放都減少到最低限度，制造過程中的副產(chǎn)物能重新利用，產(chǎn)品不污染環(huán)境，并可回收利用，符合這樣原則的水泥才是生態(tài)水泥。 
　　在水泥生產(chǎn)過程中，能源和物質投入、廢物和污染物排放都減少到最低限度，制造過程中的副產(chǎn)物能重新利用，產(chǎn)品不污染環(huán)境，制造過程中的副產(chǎn)物能重新利用，產(chǎn)品不污染環(huán)境，并可回收利用，符合這樣原則的水泥才是生態(tài)水泥。 
　　在國外，生態(tài)水泥主要是指高貝利特水泥、工業(yè)廢渣高摻量水泥，用工業(yè)廢棄物生產(chǎn)水泥等。高貝利特水泥是很好的節(jié)能和節(jié)約資源型高性能生態(tài)水泥。普通硅酸鹽水泥燒成溫度14500C以上。要用高品位的石灰石原料，且排放與水泥熟料相同重量的CO2和許多SO2、NOX有害氣體。若采用高新制備技術和我國發(fā)明的第三系列（硫鋁酸鹽、鐵鋁酸鹽）水泥技術，研究、開發(fā)節(jié)能環(huán)保型高性能貝利特水泥（C2S大于60％），其燒成溫度為1200～12500C，預計每年節(jié)省近千萬噸標準煤，由于熟料中CaO的含量降低10％，CO2的總排放量減少25％以上，并且可利用低品味礦石和工業(yè)廢渣為原料，每年可利用工業(yè)廢渣一億頓左右。這種水泥具有良好的強度、高耐久性和抗化學侵蝕，使用范圍廣，經(jīng)濟和社會效益顯著。 
　　水泥、混凝土能否成為可持續(xù)發(fā)展的綠色建材？西方發(fā)達國家采取的措施給我們一個啟發(fā)。首先在水泥的生產(chǎn)中，采用現(xiàn)代新型干法生產(chǎn)技術和裝備，在相當大的程度上實現(xiàn)低能耗、小污染；拆除舊建筑中的鋼筋混凝土，在專門的建筑垃圾場進行處理，先將舊混凝土進行粗碎，將其中鋼筋剔出，再對混凝土進行細碎，制成不同粒徑的顆粒，再作為骨料重新用于混凝土制品的生產(chǎn)，形成一個生態(tài)循環(huán)過程。雖然整個過程目前還不是十分完善，投入的成本也比較高，但已經(jīng)向可持續(xù)發(fā)展道路邁出一大步，基本符合或接近綠色產(chǎn)業(yè)的要求和規(guī)范。由此看來，水泥、混凝土可以成為綠色建材。 
　　發(fā)達國家利用廢棄物生產(chǎn)生態(tài)環(huán)保水泥已有成熟的經(jīng)驗，日本40多家水泥企業(yè)，其中50％以上工廠均處理各種廢棄物，麻省水泥公司用下水道污泥及城市其他廢棄物生產(chǎn)出高強度水泥。再歐洲水泥生產(chǎn)者聯(lián)合會所屬的水泥廠中每年焚燒處理100萬噸有害廢物。 
　　美國的大部分水泥廠都利用廢料煅燒水泥，技術成熟、應用普遍，美國對有害危險廢棄物的處理經(jīng)歷了三個階段：早期主要是采用深埋的辦法處理，但后來發(fā)現(xiàn)，深埋會污染地下水。第二階段，主要是采用焚化爐將其焚燒的辦法處理，但測試的結果表明，由于焚化爐燃燒溫度低（一般為850～1200　0C），物料停留的時間短（一般為2妙），有毒危險廢棄物很難完全分解，會有少量有毒物質排入大氣，爐渣還要深埋或處理，由此可能產(chǎn)生對環(huán)境的二次污染。第三階段，通過試驗和測試，發(fā)現(xiàn)水泥回轉窯再處理有毒危險廢棄物方面比焚燒爐更有優(yōu)越性，主要是利用可燃性有毒廢棄物代替部分或大部分燃煤和燃油煅燒水泥，既處理了廢料，又節(jié)約了能源，不僅受到水泥廠的歡迎，也得到工廠附近居民的理解。 
　　二、國外發(fā)展生態(tài)水泥工業(yè)的方向 
　　歐美等大國水泥裝備公司的重點研究開發(fā)情況，可以代表當今世界生態(tài)水泥工業(yè)的最新發(fā)展方向，其主要特點有以下四個方面： 
　　1、提高水泥工業(yè)與生態(tài)環(huán)境的相容性。 
水泥廠要與其周圍的環(huán)境完全相容，和諧共存，減少水泥廠各種污染物的排放，實現(xiàn)零污染。 
　　法國、瑞士等國對水泥廠長期全面的監(jiān)測結果表明，按照各國的排放標準，水泥廠可以做到與其周圍環(huán)境完全相容，其周圍地區(qū)的各項生態(tài)環(huán)境質量指標與沒有水泥廠的地區(qū)并無二致，實現(xiàn)了零污染。 
　　2、降低熱耗和電耗 
采用新工藝和新裝備，提高粉磨系統(tǒng)和燒成系統(tǒng)的效率，并用余熱回收技術發(fā)電量基本與水泥的綜合耗電量持平，實現(xiàn)水泥廠對電能的零消耗。 
　　3、擴大利廢功能 
生態(tài)水泥廠不但要實現(xiàn)廢料廢渣（窯灰）的零排放，而且還要廣泛地循環(huán)再利用各種能夠低品位原料和燃料，處理其他工業(yè)的廢料，以及可燃廢料和城市垃圾等，用作二次原材料或燃料，以減輕全社會的環(huán)境負荷，爭取早日實現(xiàn)水泥廠對天然礦物燃料的零消耗，即熟料的煅燒100％由可燃廢料取代天然礦物燃料。 
　　4、為了滿足用戶對水泥性能的不同需求，國外生態(tài)水泥廠不僅提供符合標準的各種水泥，而且還可以按用戶的需求提供各種功能的混合水泥，預混水泥，按用戶要求生產(chǎn)各種適用的水泥，充分發(fā)揮水泥的各種特性，物盡其用，延長其使用周期。 
　　以上特點是一個嶄新的理念，是順應生態(tài)水泥、混凝土發(fā)展而出現(xiàn)的水泥生產(chǎn)的新模式。它涉及水泥庫的結構型式、混合材超細磨系統(tǒng)、計量預混裝備、商品混凝土及水泥質量控制體系的變革與創(chuàng)新。 
　　三、生產(chǎn)工業(yè)與特點 
　　目前國外生態(tài)水泥工藝措施主要有節(jié)省能源（燃料和電力），減少CO2　的排放量，以及利用水泥生產(chǎn)的特點，摻加大量固體廢棄物作為原料等。 
　　1、低環(huán)境負荷水泥添加料。 
用礦渣、火山灰等作為原料燒制水泥熟料，或者以粉煤灰、石灰石微粉、礦渣作很合料磨制混合水泥，并擴大用量。這樣可減少普通硅酸鹽水泥的用量，減少石灰石等天然資源的用量，節(jié)省燒制水泥所消耗的能量，降低CO2的排放量。 
　　2、生態(tài)水泥新技術 
生態(tài)水泥在生產(chǎn)和使用過程中，應盡量減少對環(huán)境的影響，除對成份進行改進外，在水泥生產(chǎn)過程中也盡量減少能源消耗。比較成功的實例是日本秩父一小野田水泥公司，采用城市生活垃圾的焚燒灰和下水道污泥的脫水干粉作為主要原料生產(chǎn)生態(tài)水泥的新技術。這項新技術的特點是，將城市垃圾焚燒灰中含5％～10％的氯化物不加處理就直接利用，通過不同的燒制方法就可以生產(chǎn)出與通常水泥不同的生態(tài)水泥。 
　　該技術是由日本政府新能源及產(chǎn)業(yè)技術綜合開發(fā)機構和太平洋水泥公司聯(lián)合發(fā)明的，其生產(chǎn)工藝與普通水泥的燒制過程沒有多大差異，用城市垃圾焚化后的灰燼、下水道污泥與天然石灰石混合，在轉窯中燒制，再將燒成的固體與石膏一同粉碎。所不同的是，這種水泥的燒制溫度微13500C，略低于普通水泥的15000C。由于垃圾灰燼中含有5％～10％的氯元素，燒制出的水泥加水后凝固速度較快。如添加緩凝劑，就能和普通水泥一樣使用。太平洋水泥公司計劃依靠這項技術建成一座年產(chǎn)量為11萬噸的生態(tài)水泥廠，為資源的循環(huán)利用和環(huán)境保護開創(chuàng)新路。 
　　3、　降低能耗的新工藝. 
再燒成工藝方面，最近日本水泥協(xié)會和煤炭綜合利用中心共同開展沸騰爐煅燒水泥熟料新技術的研究，并取得成功。這種新技術將以前的回轉窯和熟料冷卻機改成沸騰爐，沒有運動部件，目前在日產(chǎn)200噸的實驗廠運行。據(jù)介紹，采用這種新技術后可節(jié)能10%～15%,　NOX排放量降低約55取得了明顯的節(jié)能和環(huán)境保護的效果。 
　　4、　廢棄物再生利用技術。 
利用水泥生產(chǎn)工藝的特點，消化大量廢棄物，起到節(jié)省能源、節(jié)省資源、減少CO2排放量的作用。比較成功的技術有利用廢輪胎或城市垃圾作燃料燒制水泥，用廢棄混凝土作原料燒制水泥熟料等。 
　　四、　結束語 
　　水泥工業(yè)以其獨特的設備和工藝，似乎與循環(huán)利用的生態(tài)工業(yè)有著天然親和關系。比如，余熱發(fā)電、利用回轉窯處理廢棄物、利用其它工業(yè)廢渣等項技術，無一不是在為生態(tài)工業(yè)提供有力的理論支持與技術保證。從立窯水泥企業(yè)到現(xiàn)代化的新型干法生產(chǎn)線，水泥工業(yè)走過了一個對環(huán)境的負效應到正效應的發(fā)展過程?，F(xiàn)在，一種以低投資、低耗能、環(huán)保為中心的設計理念已悄然萌發(fā)，“綠色水泥”、“生態(tài)水泥”、“環(huán)境材料型水泥工業(yè)”等概念，逐漸深入人心，得到越來越多的業(yè)內人士的認同。可以預料，在未來的發(fā)展中，水泥工業(yè)將擔負起義不容辭的生態(tài)革命的職責，任重而道遠。我們相信，只要沿著可持續(xù)發(fā)展的道路走下去，水泥工業(yè)是大有希望的，水泥工作者是大有可為的。