各种废弃物制造生态水泥的发展前景

摘要：本文首先介绍了发展生态水泥的迫切性、可行性，生态水泥的特征和应用范围；最后指出了生态水泥的发展趋势。生态水泥的发展是实施可持续发展战略的重要组成部分，是将各大城市建成生态化城市必不可少的重要环节。

关键词：生态水泥　生活垃圾　污泥

中图分类号：TQ172　文献标识码：A　文章编号：1672-3791(2012)02(a)-0247-01

所谓生态水泥就是指采用高新技术，利用各种废弃物，包括各种工业废料、废渣以及城市生活垃圾污泥等作为原燃料制造的水泥。废弃物中对水泥工业最具挑战性的是城市生活垃圾和城市污泥，因其数量大且增长快而备受关注。目前，全国年产生城市生活垃圾已达1.5亿吨，而且以年平均9％的速度迅猛增长；城市污水处理厂年排放湿污泥近千万吨，并以每年20％的速度递增。

1　发展生态水泥的迫切性

水泥作为价廉而可靠的建设用基础材料，在现代社会中树立了极其稳固的地位。水泥生产过程中不仅对资源和能源消耗量大，还对环境污染严重。每生产1吨熟料消耗0.16吨黏土，消耗0.11吨标准煤。每吨熟料中平均含CaO约650kg，按此计算由生料中的CaCO2排出CO2为511kg；加上由于燃料燃烧排放的CO2，生产1吨熟料排放CO2，就达1吨左右；另外还排放SO2气体74kg和NOx气体51kg。

与此同时，城市垃圾和污泥给环境带来了巨大的压力。目前，全国大约有666座城市中有200多座已陷入垃圾包围之中，目前我国生活垃圾的有效处理率仅13％。如上海市2002年为612.8万车t，而2010年预计达到863.2万车t。污泥是各种废水处理后的产物，据统计，1990年我国已建成的污水处理厂日处理污水能力350余万t，排放干污泥20万t，折湿污泥约500万t(含水96％)，2000年污泥产量将是90年代初的7～lO倍，2008年北京市共产生污泥103.3万吨污泥。大量的垃圾和污泥任意排放和堆放，不仅污染环境，而且造成资源浪费。我国目前主要用3种方式处理这些废物：卫生填埋、堆肥和焚烧。但是这三种方式都会带来一定程度的二次污染，所以限制了其发展。

2　发展生态水泥的可行性

目前的水泥回转窑处置城市垃圾和污泥具备“3T原则”(足够高的温度T1，充足过量的氧气量T2，足够长的高温反应时间T3)。利用回转窑处理危险废弃物不仅是安全可行的。

2.1　有害有机物分解率高

回转窑内气体温度在1350℃～1650℃，甚至更高；燃烧气体在高于800℃下停留时间大干8s，高于1100℃下停留时间大于3s，湿法回转窑中，气体在1400C～1600℃下停留时间在6s～10s，燃烧气体在回转窑中总停留时间在20s左右，并且窑内物料呈高湍流化状态；在燃烧过程中或过后有富余的氧存在，因而废料中的有害有机物成分焚烧率可达99.999％以上，即使稳定的有机物也能被完全分解。

2.2　回转窑热容量大，工作状况稳定，可处理大量的废料，而且能维持均匀，稳定的燃烧气氛

2.3　燃烧即为最终处理，所以省却了日后的灰渣处理工序，节约了填埋场地和资金

2.4　起到了尾气净化和重金属高温固化的双重作用

回转窑内无论是耐火砖还是原料、窑皮、熟料，均为碱性，因而可有效吸收和抑制SO2cl，等的排放。还可将废料中可能存在的重金属元素转变成难溶的化合状态，固定在熟料的结构中，不需要对含重金属的焚烧灰渣再进行处理。

2.5　减少了CO2的排放量

整体排放到大气中的CO2减少了，当废弃物在焚烧炉中燃烧时，CO2的排放是附加在水泥窑排放量上的。但当作为水泥窑废物衍生燃料燃烧时，由于同时起到了部分燃料的燃烧作用，节约了燃料，也就。

通过试验和测试，发现水泥回转窑在处置城市垃圾和污泥是可行的，不仅处置了城市垃圾和污泥，又节约了能源，并减少了CO2排放量，一举多得，将是一种两全其美的水泥生产途径。达到与环境共生的目标，能够促进社会的可持续发展。

3　生态水泥的特性及其用途

3.1　生态水泥的特性

目前开发的生态水泥按其胶凝特性可分为快硬型生态水泥及普通型生态水泥。生态水泥的优良特性包括。

3.1.1　物理性能

生态水泥由于生料中氯含量的不同可形成几种以如下矿物为主的熟料：(1)C3S，C2S和CaCl2CaCl2；(2)Alite(Belite)，C2S(C2S)和C11A7CaCl；(3)Alite，BeHte和C11.A7CaCl2。与普通水泥相比，生态水泥最大的特点是凝结时间短，属快硬早强水泥。

3.1.2　混凝土的质量特性

在灰水比相同的情况下，使用普通型生态水泥时，早期的抗压强度较矿渣水泥高，但整个龄期比普通水泥稍低。如果提高灰水比，则完全可以达到与普通水泥同样的抗压强度。

3.1.3　安全性

目前国内尚未出台生态水泥安全性的试验方法，依据日本和欧美国家实施的熔析试验方法，对生态水泥进行试验，结果表明：生态水泥制品的重金属熔析量对环境不会造成二次污染，符合日本及欧美国家的安全标准。

3.2　生态水泥的用途

鉴于以上的特点，生态水泥主要有以下用途。

3.2.1　制混凝土

生态水泥用做混凝土时，因其属于快硬早强水泥，为了便于施工，必须添加缓凝剂。由于生态水泥中含有1％左右的氯元素，容易引起钢筋锈蚀，所以一般仅用于素混凝土中。而施工中，除了加入缓凝剂外，还可以与普通水泥混合使用。

3.2.2　地基改良用固化剂

湿地或者沼泽地等软弱地基改良中，可用生态水泥作为固化剂。经试验处理过的土壤早期强度良好，完全适合加固土壤。

4　展望

随着科学技术的发展和人们对环境问题的认识逐渐加深，开始不断的优化生态环境，还人类一个美丽的大自然。用城市垃圾和污泥来生产生态水泥拓宽了原材料来源，减少了天然资源的消耗，降低了水泥生产的成本，有利于水泥行业的可持续发展；省却了废弃物填埋处理工序，不需要填埋场地，生产过程中不会造成二次污染，有利于环保。

我国最终要实现城市垃圾和污泥处理的无害化、资源化、减量化、社会化和产业化，发展生态水泥是实施可持续发展战略的重要组成部分，是将各大城市建成生态化城市必不可少的重要环节。

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