产业前沿综合简报 2024-12-18
产业前沿综合简报 2024-12-18
在“双碳”大背景下，全面加快绿色低碳转型步伐，推动全产业链优化升级，是水泥行业实现高质量发展的必然选择，也是推动形成现代化建材产业体系的必由之路。而地质聚合物低碳胶凝材料（简称“地聚物低碳材料”）作为一种新型高性能胶凝材料，对于完成此项任务有着明显的促进作用。近年来，工信部等部委相继出台了《工业领域碳达峰实施方案》《建材行业碳达峰实施方案》等指导文件，对新型低碳胶凝材料以及全固废绿色混凝土材料等提出了明确要求。
国家统计局数据显示，前三季度，全国规模以上工业增加值同比增长5.8%，增速与1-8月份持平。工信部原材料司原一级巡视员吕桂新表示，“遗憾的是，前三季度建材工业增加值同比下降了1.3%，是原材料各行业中唯一下降的。特别是建材骨干行业水泥，前三季度总产量仅为13.26亿吨，同比下降了10.7%。这充分说明建材行业受房地产行业下降影响最大。当前我国建材工业仍面临着传统建材资源能源消耗高、污染排放总量大、中低端产能严重过剩、高端精细特殊专用材料还有缺口短板等问题，离高质量发展要求还有较大差距，亟待加快发展绿色化、智能化、高端化的建材生产和建材产品，走新型建材工业化发展道路。”国内著名绿建专家、中国散装水泥推广发展协会理事长、建筑材料工业技术情报研究所首席专家、世界建材学会会长崔源声表示，“当前，水泥工业的碳排放占全球总排放的5%-7%，中国占到12%-15%。由于传统水泥的生产要采用石灰石配料，而每吨石灰石要排放440公斤的二氧化碳，这种工艺排放特点，无法实现碳中和，传统水泥生产面临严重的排放压力。不选择新型的低碳材料，几乎没有办法消除工业排放，而地聚物胶凝材料是传统水泥碳排放的1/5到1/10，可以节省80%-90%碳排放。因此，仅从碳排放的角度而言，也迫使我们不得不推进地聚物水泥的产业化进程。”
随着绿色建筑和循环经济理念的深入推广，地质聚合物低碳材料的市场需求将进一步扩大。建筑材料工业技术情报研究所绿色建材与低碳经济研究室主任工程师乔君慧博士表示，“地聚物低碳材料是一种新型高性能水泥，其制品具有高强、耐火、防辐射、抗冻、耐腐蚀、低碳等优良性能，并且原料来源广泛，主要以工业废弃物（如矿渣、粉煤灰）或其他以硅、铝、氧为主要元素的硅铝质材料为主。地聚合物某些力学性能与陶瓷相当，耐高温等性能要超过金属与有机高分子材料，但其生产能耗只及陶瓷的1/20，钢的170，塑料的1/150。”
近年来，全球低碳材料市场规模呈现出稳步增长的态势。随着基础设施建设的持续推进和房地产行业的稳定发展，低碳材料的需求持续增长。目前，地聚物低碳材料已在墙体材料、路面辅装、土木工程加固、路桥快速修补材料、防护涂料、固化化学污染和放射性废弃物等多个领域得到应用，其在节约资源、减少环境污染、提高工厂耐久性等方面的优势得到了充分认可。值得注意的是，与传统的硅酸盐水泥相比，地聚物低碳材料在生产过程中的碳排放量仅为普通硅酸盐水泥的24%，且能耗更低，仅占水泥生产能耗的30%左右。若进一步提高固体废弃物的活性，其能耗甚至可以降到水泥生产的10%。根据EPA和IPCC排放因子数据库，针对普通水泥混凝土和地聚物水泥混凝土碳排放比较，得出结论：普通硅酸盐水泥混凝土每吨排放为777.1公斤二氧化碳，而地聚物水泥混凝土每吨排放215.7公斤二氧化碳；每吨混凝土减排二氧化碳72.5%。
中国的固废资源得天独厚。全国矿产资源的产量每年大约有50亿吨，每年全国固体废弃物的产量也大约有50多亿吨。中国矿业大学（北京）教授王栋民表示，“目前，自然资源消耗巨大、化石能源消耗巨大以及二氧化碳排放等问题突出，开发低碳胶凝材料是未来科学技术界和工业界的巨大机遇与挑战。有高温热历史的工业固废是地质聚合物水泥的非常好的前驱体主体原材料。碱激发胶凝材料（地质聚合物水泥）的提出具有重大科学意义，国内外研究工作业已取得突出进展。”在我国，百万吨级的生产线已经建成并投入运行，低碳水泥国家重点研发项目把铝硅质水泥列为重点研究内容，工信部已把全固废胶凝材料列入未来发展方向。以铝硅酸盐为基础的低碳胶凝材料（地质聚合物水泥）是人类社会面向未来一百年的新型胶凝材料；利用固废制备地聚物胶凝材料替代传统的硅酸盐水泥是解决中国和国际社会建筑材料面临的资源、能源和环境等重大问题的金钥匙，其中重大技术突破和重要产业联动和标准制定将成为未来行业发展的必然方向。
总体而言，与传统的硅酸盐水泥相比，地聚物低碳材料在生产过程中的碳排放量和能耗都有较大幅度降低。这种低能耗的特性使得地聚物低碳材料在生产过程中能够更有效地利用固废资源，减少能源消耗，从而降低碳排放，有效助力实现“双碳”目标。我国固废资源年产量巨大，是很好的地聚物原料，如果我们用这些固体废弃物来生产地聚物水泥或混凝土或绿色建材，就可以使得我国原材料工业的资源发展战略性转移，对于节能环保、建设资源节约型社会，实现经济、社会和环境全面协调与可持续发展具有十分重大的现实意义。（LEQ）
