備受關(guān)注的兩大新型水泥技術(shù)

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長期堆積如山的高爐礦渣曾讓不少鋼鐵企業(yè)頭痛不已，如今，在位于中國西部的西安建筑科技大學(xué)粉體工程研究所高新技術(shù)的助推下，這些昔日的廢棄物變成了市場上低成本、高質(zhì)量的“綠色水泥”。

在江蘇沙鋼集團、山西長治鋼鐵集團、山東萊蕪鋼鐵集團等鋼鐵企業(yè)中，由西安建大粉體所設(shè)計建成的各項技術(shù)指標(biāo)居世界領(lǐng)先水平的數(shù)十條礦渣水泥生產(chǎn)線，年“吞”高爐礦渣1200萬噸，不僅將這些昔日的廢品轉(zhuǎn)化成了低成本、高質(zhì)量的“綠色水泥”，為企業(yè)新增經(jīng)濟效益12億元，而且還創(chuàng)造了年減排二氧化碳1200萬噸、節(jié)煤1100萬噸、節(jié)約石灰石資源1700萬噸等環(huán)保效益和社會效益。

高爐礦渣是煉鐵過程中產(chǎn)生的廢渣。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料顯示，2008年中國共產(chǎn)生高爐礦渣近3億噸，高爐礦渣總產(chǎn)出量按年10%左右的速度在增加。這些礦渣如果常年露天堆放，不僅要占用大量的土地，而且還會因揚塵和其中的重金屬離子隨雨水等浸出對大氣、土壤和地下水系造成嚴(yán)重的污染。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，高爐礦渣的化學(xué)成分與水泥熟料相似，這就有可能將其轉(zhuǎn)化成水泥。經(jīng)過艱苦的研究和實踐進一步發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過一定的物理化學(xué)處理后，用高爐礦渣制成的礦渣超細(xì)粉具有極高的活性，可直接作為混凝土的摻和料，不僅能等量取代水泥，而且能顯著地改善和提高混凝土的綜合性能，提高混凝土的抗腐蝕能力、耐久性和后期強度。盡管如此，但由于礦渣研磨的成本、工藝、設(shè)備等原因，海內(nèi)外對高爐礦渣的資源化利用基本都屬于低水平處理，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達不到全面有效、節(jié)能減排的目的。因此，應(yīng)用高新技術(shù)處理高爐礦渣勢在必行。

從上個世紀(jì)80年代開始，作為“教育部生態(tài)水泥工程研究中心”的西安建大粉體研究所，在中國工程院院士、西安建筑科技大學(xué)校長徐德龍教授帶領(lǐng)下，就高爐礦渣等工業(yè)廢棄物資源化開發(fā)進行了大量的研究和實踐，摸清了高爐礦渣中高價值金屬相與無機非金屬相的分離規(guī)律，找到了提高高爐礦渣中無機非金屬相活性的規(guī)律和途徑，掌握了高爐礦渣超細(xì)粉大比例替代水泥熟料制備高性能混凝土的配比和方法等，研究水平居國際領(lǐng)先水平。

近年來，西安建大粉體所先后共為全國數(shù)十家鋼鐵企業(yè)建成了各項技術(shù)指標(biāo)居世界領(lǐng)先水平的礦渣水泥生產(chǎn)線，年處理礦渣1200萬噸。現(xiàn)在，這種低成本、高質(zhì)量的“綠色水泥”成了市場上的搶手貨，并被廣泛應(yīng)用于京滬高鐵、杭州灣跨海大橋等國家重點工程當(dāng)中。

添加廢玻璃的水泥更堅固耐用

據(jù)悉，美國密歇根州立大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，將廢玻璃磨碎混合添加到水泥中制造出的混凝土?xí)鼒怨獭⒛陀们曳浪?，并可減少大量廢玻璃的填埋場、通常高溫下建造水泥所需的能源消耗和二氧化碳排放。相關(guān)兩篇論文發(fā)表在最新的《固體廢棄物的技術(shù)和管理》和《建筑建材》雜志上。

這種方法可用被粉碎磨細(xì)的玻璃將生產(chǎn)混凝土約20%的水泥替換掉。一直致力于研究玻璃拌合混凝土的該校土木及環(huán)境工程教授帕爾維茲說：“將磨碎的玻璃注入水泥混合物中的一個有利反應(yīng)是，提高了水泥的基本化學(xué)性質(zhì)，使得混凝土更加經(jīng)久耐用，而且不像普通水泥那樣吸收水分快。”

相關(guān)測試點已設(shè)立3年，位于這所大學(xué)剩余存儲和回收中心、南布雷斯林學(xué)生活動中心和靠近校園東側(cè)的哈伯德大廳外側(cè)的人行道上。到目前為止，這種混凝土的測試結(jié)果顯示相當(dāng)不錯。

該大學(xué)能源和環(huán)境工程師琳達.布瑪說：“看到大學(xué)實驗室所做的研究能夠應(yīng)用于我們的校園，感到非常滿意。這種混凝土看起來與標(biāo)準(zhǔn)的混凝土并無太多不同，在顏色上有一點兒淺，但是在大多數(shù)情況下，很難分辨。”

帕爾維茲說：“通常水泥是在一個非常高的溫度下加工，添加磨碎的廢玻璃可顯著降低其對能源的使用量及二氧化碳的排放量。”