應用高新技術建設“環境材料型”水泥工業(1)
前言
世界水泥工業發展已有176年歷史,中國水泥工業發展也有111年的歷程。其發展可分為索取型→粗放型→質量效益型→環境材料型等四個階段。目前,發達國家已進入環境材料型發展階段,并向縱深發展;我國則處于粗放型、質量效益型并存,同時向環境材料型過渡的階段。索取型:是指為了獲得有用的水泥產品,無節制地向大自然索取和廢棄。這是水泥工業誕生初期,亦即18世紀中葉第一次技術革命前后的狀況。粗放型:指水泥工業生產技術獲得一定進展后,用改進提高后的初級技術生產產品,對環境污染用被動的末端治理措施。這是1887年回轉窯誕生后,亦即19世紀末第二次工業革命后的狀況。質量效益型:始于20世紀中期,以原子能、電子計算機和空間技術的發展為標圯的第三次工業技術革命以后。水泥工業也于50年代初期及70年代初期成功地開發了懸浮預熱和預分解技術,隨后廣泛吸收當代科學技術及工業生產最新成果,應用于水泥生產全過程,使水泥工業生產步入了質量效益型新階段。環境材料型:是指在“質量效益型”生產不斷發展的同時,注入了保護人類生存環境的新內容。這就要求“環境材料型”水泥工業不僅保證產品具有優越的性能;同時要盡最大可能降低自然資源、能源消耗;利用二次資源、能源和工業及生活垃圾甚至可燃性危險廢棄物。新世紀中,努力把水泥工業建設成生態環境材料型產業,已成為國際水泥工業可持續發展的必由之路。
一、我國水泥工業“環境負荷”現狀與分析
物質、材料是人類文明的基礎,它同地球環境、資源、能源等又有著密切關系。因此要保證社會文明的可持續發展,必須重視材料的生產、使用、廢棄、再生、降解等一些列與地球環境相關聯的問題。“環境材料”(Ecomaterials)是日本東京大學山本良一教授于1990年提出材料學新概念。Ecomaterials是由Environmentally
Conscious Materials(環境意識材料)或Ecological Materials(生態原材料)縮寫而成。環境材料的實質:是指那些對資源、能源消耗少;對生態環境影響小;可以再生利用或降解;并且具有優異使用性能的材料。因此,作為一個科學工作者,我們一方面必須積極開展環境材料科學的基礎研究工作,不斷研制開發“生態環境材料化”的新材料;另一方面必須在傳統材料的設計、生產和使用中更多地考慮到環境保護措施,努力減小材料的環境負荷,重視環境協調性,通過對傳統工藝的技術改造,逐漸實現傳統材料的“生態環境材料化”。
水泥,由于其主要成分是由硅酸鹽礦物組成,具有同地球環境和大氣圈親和共融的屬性,其本身是一種生態產品。但是,傳統水泥工業由于工藝、設備、管理落后,對天然資源和能源消耗量大,利用效率低,排放粉塵及有害氣體污染環境。特別是我國水泥工業在產業結構中立窯產品占78%左右,老式干濕法回轉窯產品占13%左右,而代表當代先進工藝的新型干法窯產品僅占不足10%的情況下,必然同“環境材料”概念的要求相差甚遠,亟待大力進行產業結構調整,采用當代高新技術改造和建設我國水泥工業。
國家統計局1999年8月出版了“
’98中國環境統計”對我國1997年全國能源生產、消費及“三廢”排放治理狀況進行了統計、分析。有關資料摘錄于表1。國家建材局1999年12月頒發了1998年中國建材工業統計資料,有關水泥工業生產及技術經濟指標摘錄于表2。并且根據表1及表2中有關數據,經推算將水泥工業資源、能源消耗量及“三廢”排放狀況計算值同時列入表2?,F根據兩表數據對影響水泥工業“環境負荷值”的有關因素分析如下:
1、燃料(標準煤)消耗量:1997年全國水泥工業為5940萬噸,占全國能源生產總量13198萬噸標準煤的4.50%;占全國標準煤生產總量98068萬噸(131989×0.743)的6.05%。而全國大中型水泥企業熟料的標準煤161.32kg.t.cl(4720KJ/kg.cl或1129kcal/kg.cl),比國外平均先進水平114.28kcal/t.cl(3344
KJ/kg.cl或800kcal/kg.cl)約高41%。由此可見,降低燃料消耗(或稱降低水泥工業燃料負荷)潛力巨大。
2、電力消耗量:1997年全國水泥工業為550億千瓦時,占全國工業用電量8402(11248×0.747)千瓦.時的6.54%。而大中型水泥企業水泥綜合電耗為107.14kw.h/t,同國外先進水平(使用五級預分解窯、生料立磨、水泥輥壓機半終粉磨)90~95kw.h/t相比,約高13~19%。同時,水泥綜合電耗107.14kw.h/t雖較1995年114
kw.h/t,但統計中包括了一部分立窯企業(立窯企業由于機械化、自動化水平低,故電耗較低)。如果按700~4000t/d以上級新型干法企業對比,其水泥綜合電耗一般在115~120
kw.h/t之間,比國際先進水平約高20~30%。由此可見,水泥工業節電潛力亦大。
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