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低碳水泥助力“双碳”目标

水泥,别名“洋灰”,距今已有200余年历史

来源:中科院之声  撰稿人:  发布时间:2022年07月04日 浏览:
摘要:

水泥的横空出世,彻底改变了人类建筑历史,水泥、砂、石子、钢筋,哥儿四个组成硬邦邦的“钢筋混凝土”战队,横扫现代化社会,如今的大小城市已是钢筋水泥的森林,水泥改变了人类的进程和地球的面貌。

  。1824年英国人约瑟夫·阿斯谱丁首次发明了硅酸盐水泥,并取得了水泥的专利权,命名为波特兰水泥,这在水泥史上拥有划时代意义。“千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲。粉骨碎身浑不怕,要留清白在人间。”这是我国明代文学家于谦对石灰的称赞,而石灰正是水泥的主要原料。

  当水泥在西方大行其道时,我们还在使用木头、砖坯和石头建造建筑,虽然质量和美观一流,但不是造价昂贵,就是防水防火性能差。1889年,水泥传入中国,人们惊喜地发现这种像面粉一样软绵绵的“土”真能用来盖房子,于是给它取了一个小名—“洋灰”。洋火、洋油、洋灰、洋布、洋钉、洋碱、洋匣子…当初这些“洋”是中国落后的见证,而如今中国已经是世界上最大的水泥生产国。水泥的横空出世,彻底改变了人类建筑历史,水泥、砂、石子、钢筋,哥儿四个组成硬邦邦的“钢筋混凝土”战队,横扫现代化社会,如今的大小城市已是钢筋水泥的森林,水泥改变了人类的进程和地球的面貌。

古代木质建筑VS现代钢筋水泥城市森林(图片来自网络)

  然而,与“洋灰”这么洋气的名字相比,水泥本身生产过程却实在与洋气不沾边。水泥粗放的生产模式一直受到大家诟病,在全球变暖、“双碳”新形势下尤为突出。石灰石(CaCO3)是生产波特兰水泥的一种关键成分,但为此需要从地球上提取岩石,将其粉碎,然后与其他材料一起在极高的温度下烘烤。CaCO3变成了有用的CaO和没用的CO2,这个过程本身就产生了水泥生产中三分之二以上的碳排放。如果不这么做,这些二氧化碳原本会被安全地锁住数亿年,但随着越来越多的石灰石被挖出并烘烤成水泥生产的原料,它们反而大量地进入了大气。研究表明,生产水泥可产生大量二氧化碳废气,多达全球二氧化碳排放总量的8%,这还是个低估数值。曾有人说,如果将水泥生产行业当作一个国家,它将是继中美之后的第三大碳排放国。那么,在新形势下如何使水泥再度洋气起来?秘诀就在于低碳二字。

  2020年,我国水泥工业碳排放达到13.79亿吨,占全国碳排放总量的13.5%,是减排的重点和难点,2030年前,水泥工业必须要实现减碳40%。水泥工业自身要实现低碳、高效生产,目前面临最紧迫的任务就是开发低碳、高效、洁净的水泥生产工艺以及相关技术,提高能源利用效率,创新清洁生产模式。早在2020年,低碳水泥就已入选《科学美国人》评选的年度十大新兴技术之一。

  现有新型干法水泥生产工艺中,水泥生产的二氧化碳来源有两个:一是源自煤炭等化石燃料的燃烧(排放占比32%),燃烧过程为水泥生产提供高温环境;二是源自回转窑中石灰石烧成熟料的化学过程(排放占比63%)。最终将熟料磨细后与其他材料混合即可形成水泥。

责任编辑:单建庆
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