应用高新技术建设“环境材料型”水泥工业(1)

前言
　　世界水泥工业发展已有176年历史，中国水泥工业发展也有111年的历程。其发展可分为索取型→粗放型→质量效益型→环境材料型等四个阶段。目前，发达国家已进入环境材料型发展阶段，并向纵深发展；我国则处于粗放型、质量效益型并存，同时向环境材料型过渡的阶段。索取型：是指为了获得有用的水泥产品，无节制地向大自然索取和废弃。这是水泥工业诞生初期，亦即18世纪中叶第一次技术革命前后的状况。粗放型：指水泥工业生产技术获得一定进展后，用改进提高后的初级技术生产产品，对环境污染用被动的末端治理措施。这是1887年回转窑诞生后，亦即19世纪末第二次工业革命后的状况。质量效益型：始于20世纪中期，以原子能、电子计算机和空间技术的发展为标圯的第三次工业技术革命以后。水泥工业也于50年代初期及70年代初期成功地开发了悬浮预热和预分解技术，随后广泛吸收当代科学技术及工业生产最新成果，应用于水泥生产全过程，使水泥工业生产步入了质量效益型新阶段。环境材料型：是指在“质量效益型”生产不断发展的同时，注入了保护人类生存环境的新内容。这就要求“环境材料型”水泥工业不仅保证产品具有优越的性能；同时要尽最大可能降低自然资源、能源消耗；利用二次资源、能源和工业及生活垃圾甚至可燃性危险废弃物。新世纪中，努力把水泥工业建设成生态环境材料型产业，已成为国际水泥工业可持续发展的必由之路。
一、我国水泥工业“环境负荷”现状与分析
　　物质、材料是人类文明的基础，它同地球环境、资源、能源等又有着密切关系。因此要保证社会文明的可持续发展，必须重视材料的生产、使用、废弃、再生、降解等一些列与地球环境相关联的问题。“环境材料”（Ecomaterials）是日本东京大学山本良一教授于1990年提出材料学新概念。Ecomaterials是由Environmentally Conscious Materials（环境意识材料）或Ecological Materials（生态原材料）缩写而成。环境材料的实质：是指那些对资源、能源消耗少；对生态环境影响小；可以再生利用或降解；并且具有优异使用性能的材料。因此，作为一个科学工作者，我们一方面必须积极开展环境材料科学的基础研究工作，不断研制开发“生态环境材料化”的新材料；另一方面必须在传统材料的设计、生产和使用中更多地考虑到环境保护措施，努力减小材料的环境负荷，重视环境协调性，通过对传统工艺的技术改造，逐渐实现传统材料的“生态环境材料化”。
　　水泥，由于其主要成分是由硅酸盐矿物组成，具有同地球环境和大气圈亲和共融的属性，其本身是一种生态产品。但是，传统水泥工业由于工艺、设备、管理落后，对天然资源和能源消耗量大，利用效率低，排放粉尘及有害气体污染环境。特别是我国水泥工业在产业结构中立窑产品占78%左右，老式干湿法回转窑产品占13%左右，而代表当代先进工艺的新型干法窑产品仅占不足10%的情况下，必然同“环境材料”概念的要求相差甚远，亟待大力进行产业结构调整，采用当代高新技术改造和建设我国水泥工业。
　　国家统计局1999年8月出版了“ ’98中国环境统计”对我国1997年全国能源生产、消费及“三废”排放治理状况进行了统计、分析。有关资料摘录于表1。国家建材局1999年12月颁发了1998年中国建材工业统计资料，有关水泥工业生产及技术经济指标摘录于表2。并且根据表1及表2中有关数据，经推算将水泥工业资源、能源消耗量及“三废”排放状况计算值同时列入表2。现根据两表数据对影响水泥工业“环境负荷值”的有关因素分析如下：
    1、燃料（标准煤）消耗量：1997年全国水泥工业为5940万吨，占全国能源生产总量13198万吨标准煤的4.50%；占全国标准煤生产总量98068万吨（131989×0.743）的6.05%。而全国大中型水泥企业熟料的标准煤161.32kg.t.cl（4720KJ/kg.cl或1129kcal/kg.cl），比国外平均先进水平114.28kcal/t.cl（3344 KJ/kg.cl或800kcal/kg.cl）约高41%。由此可见，降低燃料消耗（或称降低水泥工业燃料负荷）潜力巨大。
2、电力消耗量：1997年全国水泥工业为550亿千瓦时，占全国工业用电量8402（11248×0.747）千瓦.时的6.54%。而大中型水泥企业水泥综合电耗为107.14kw.h/t，同国外先进水平（使用五级预分解窑、生料立磨、水泥辊压机半终粉磨）90～95kw.h/t相比，约高13～19%。同时，水泥综合电耗107.14kw.h/t虽较1995年114 kw.h/t，但统计中包括了一部分立窑企业（立窑企业由于机械化、自动化水平低，故电耗较低）。如果按700～4000t/d以上级新型干法企业对比，其水泥综合电耗一般在115～120 kw.h/t之间，比国际先进水平约高20～30%。由此可见，水泥工业节电潜力亦大。