應(yīng)用高新技術(shù)建設(shè)“環(huán)境材料型”水泥工業(yè)(1)

前言
　　世界水泥工業(yè)發(fā)展已有176年歷史，中國水泥工業(yè)發(fā)展也有111年的歷程。其發(fā)展可分為索取型→粗放型→質(zhì)量效益型→環(huán)境材料型等四個(gè)階段。目前，發(fā)達(dá)國家已進(jìn)入環(huán)境材料型發(fā)展階段，并向縱深發(fā)展；我國則處于粗放型、質(zhì)量效益型并存，同時(shí)向環(huán)境材料型過渡的階段。索取型：是指為了獲得有用的水泥產(chǎn)品，無節(jié)制地向大自然索取和廢棄。這是水泥工業(yè)誕生初期，亦即18世紀(jì)中葉第一次技術(shù)革命前后的狀況。粗放型：指水泥工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)獲得一定進(jìn)展后，用改進(jìn)提高后的初級技術(shù)生產(chǎn)產(chǎn)品，對環(huán)境污染用被動的末端治理措施。這是1887年回轉(zhuǎn)窯誕生后，亦即19世紀(jì)末第二次工業(yè)革命后的狀況。質(zhì)量效益型：始于20世紀(jì)中期，以原子能、電子計(jì)算機(jī)和空間技術(shù)的發(fā)展為標(biāo)圯的第三次工業(yè)技術(shù)革命以后。水泥工業(yè)也于50年代初期及70年代初期成功地開發(fā)了懸浮預(yù)熱和預(yù)分解技術(shù)，隨后廣泛吸收當(dāng)代科學(xué)技術(shù)及工業(yè)生產(chǎn)最新成果，應(yīng)用于水泥生產(chǎn)全過程，使水泥工業(yè)生產(chǎn)步入了質(zhì)量效益型新階段。環(huán)境材料型：是指在“質(zhì)量效益型”生產(chǎn)不斷發(fā)展的同時(shí)，注入了保護(hù)人類生存環(huán)境的新內(nèi)容。這就要求“環(huán)境材料型”水泥工業(yè)不僅保證產(chǎn)品具有優(yōu)越的性能；同時(shí)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(yè)及生活垃圾甚至可燃性危險(xiǎn)廢棄物。新世紀(jì)中，努力把水泥工業(yè)建設(shè)成生態(tài)環(huán)境材料型產(chǎn)業(yè)，已成為國際水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。
一、我國水泥工業(yè)“環(huán)境負(fù)荷”現(xiàn)狀與分析
　　物質(zhì)、材料是人類文明的基礎(chǔ)，它同地球環(huán)境、資源、能源等又有著密切關(guān)系。因此要保證社會文明的可持續(xù)發(fā)展，必須重視材料的生產(chǎn)、使用、廢棄、再生、降解等一些列與地球環(huán)境相關(guān)聯(lián)的問題?！碍h(huán)境材料”（Ecomaterials）是日本東京大學(xué)山本良一教授于1990年提出材料學(xué)新概念。Ecomaterials是由Environmentally Conscious Materials（環(huán)境意識材料）或Ecological Materials（生態(tài)原材料）縮寫而成。環(huán)境材料的實(shí)質(zhì)：是指那些對資源、能源消耗少；對生態(tài)環(huán)境影響小；可以再生利用或降解；并且具有優(yōu)異使用性能的材料。因此，作為一個(gè)科學(xué)工作者，我們一方面必須積極開展環(huán)境材料科學(xué)的基礎(chǔ)研究工作，不斷研制開發(fā)“生態(tài)環(huán)境材料化”的新材料；另一方面必須在傳統(tǒng)材料的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用中更多地考慮到環(huán)境保護(hù)措施，努力減小材料的環(huán)境負(fù)荷，重視環(huán)境協(xié)調(diào)性，通過對傳統(tǒng)工藝的技術(shù)改造，逐漸實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)材料的“生態(tài)環(huán)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(huán)境和大氣圈親和共融的屬性，其本身是一種生態(tài)產(chǎn)品。但是，傳統(tǒng)水泥工業(yè)由于工藝、設(shè)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(huán)境。特別是我國水泥工業(yè)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中立窯產(chǎn)品占78%左右，老式干濕法回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)品占13%左右，而代表當(dāng)代先進(jìn)工藝的新型干法窯產(chǎn)品僅占不足10%的情況下，必然同“環(huán)境材料”概念的要求相差甚遠(yuǎn)，亟待大力進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，采用當(dāng)代高新技術(shù)改造和建設(shè)我國水泥工業(yè)。
　　國家統(tǒng)計(jì)局1999年8月出版了“ ’98中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)”對我國1997年全國能源生產(chǎn)、消費(fèi)及“三廢”排放治理狀況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)、分析。有關(guān)資料摘錄于表1。國家建材局1999年12月頒發(fā)了1998年中國建材工業(yè)統(tǒng)計(jì)資料，有關(guān)水泥工業(yè)生產(chǎn)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)摘錄于表2。并且根據(jù)表1及表2中有關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)推算將水泥工業(yè)資源、能源消耗量及“三廢”排放狀況計(jì)算值同時(shí)列入表2?，F(xiàn)根據(jù)兩表數(shù)據(jù)對影響水泥工業(yè)“環(huán)境負(fù)荷值”的有關(guān)因素分析如下：
    1、燃料（標(biāo)準(zhǔn)煤）消耗量：1997年全國水泥工業(yè)為5940萬噸，占全國能源生產(chǎn)總量13198萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的4.50%；占全國標(biāo)準(zhǔn)煤生產(chǎn)總量98068萬噸（131989×0.743）的6.05%。而全國大中型水泥企業(yè)熟料的標(biāo)準(zhǔn)煤161.32kg.t.cl（4720KJ/kg.cl或1129kcal/kg.cl），比國外平均先進(jìn)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(yè)燃料負(fù)荷）潛力巨大。
2、電力消耗量：1997年全國水泥工業(yè)為550億千瓦時(shí)，占全國工業(yè)用電量8402（11248×0.747）千瓦.時(shí)的6.54%。而大中型水泥企業(yè)水泥綜合電耗為107.14kw.h/t，同國外先進(jìn)水平（使用五級預(yù)分解窯、生料立磨、水泥輥壓機(jī)半終粉磨）90～95kw.h/t相比，約高13～19%。同時(shí)，水泥綜合電耗107.14kw.h/t雖較1995年114 kw.h/t，但統(tǒng)計(jì)中包括了一部分立窯企業(yè)（立窯企業(yè)由于機(jī)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(yè)對比，其水泥綜合電耗一般在115～120 kw.h/t之間，比國際先進(jìn)水平約高20～30%。由此可見，水泥工業(yè)節(jié)電潛力亦大。