復(fù)合硅酸鹽水泥的生命周期評(píng)價(jià)

田磊　師帥田

[摘 要]復(fù)合硅酸鹽水泥環(huán)境影響是全球變暖潛值主要影響因素，所占比例已經(jīng)超過(guò)70%以上。煅燒階段以占整個(gè)生命周期影響值68%而居首位。在煅燒階段，全球變暖潛值、非生物資耗竭與酸化效應(yīng)等對(duì)水泥生產(chǎn)的每個(gè)階段的最高影響值；相比其他生產(chǎn)階段，粉磨階段生成人體毒性與光化學(xué)臭氧潛力最高值；水泥運(yùn)輸階段是富營(yíng)養(yǎng)化污染值生產(chǎn)最高階段。通過(guò)對(duì)復(fù)合硅酸鹽水泥的綜合研究，提供了許多有效的可供參考的數(shù)據(jù)對(duì)我國(guó)水泥進(jìn)行生命周期評(píng)價(jià)，對(duì)我國(guó)水泥行業(yè)與建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的推動(dòng)提供了非常重要的科學(xué)依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]復(fù)合硅酸鹽水泥；生命周期評(píng)價(jià)；全球變暖潛值

[中圖分類(lèi)號(hào)]TQ172.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

水泥的生產(chǎn)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，規(guī)模不斷擴(kuò)大，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)建設(shè)奠定了基礎(chǔ)，是我國(guó)人民生活與生產(chǎn)過(guò)程中不可缺少的原材料。自2001年開(kāi)始，我國(guó)水泥的年總生產(chǎn)能力已經(jīng)高達(dá)7.1億噸，相比2000年同比增長(zhǎng)了四個(gè)百分點(diǎn)，實(shí)際生產(chǎn)水泥的總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到62090萬(wàn)噸，占亞洲水泥總產(chǎn)量的一半以前，我國(guó)水泥的總產(chǎn)量與消費(fèi)能力已占全世界的三分之一之多，居世界首位。不論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，生命周期評(píng)價(jià)是在國(guó)際上對(duì)一種產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)化方法。對(duì)具有不同類(lèi)型水泥生命周期評(píng)價(jià)的方法已經(jīng)在不同領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的運(yùn)用及研究，并且取得了不錯(cuò)的研究成果。

1 硅酸鹽水泥與復(fù)合硅酸鹽水泥對(duì)比研究

通過(guò)軟件GaBi對(duì)硅酸鹽水泥與復(fù)合硅酸鹽水泥進(jìn)行計(jì)算，得出硅酸鹽水泥的生命周期總值為3.15×10-10，復(fù)合硅酸鹽水泥的生命周期總值為1.97×10-10。復(fù)合硅酸鹽水泥生命周期環(huán)境影響總值減少了三分之一之多，其主要原因是因?yàn)樵谶M(jìn)行復(fù)合硅酸鹽水泥生產(chǎn)時(shí)，加入了大量的工業(yè)廢棄物礦渣替代了熟料，不同程度降低了生產(chǎn)的原材料成本，更加有效地減少了二氧化碳、二氧化硫以及氮氧化物等一些有害氣體的排放量，有效減少了全球變暖潛值、酸化效應(yīng)和非生物資源耗竭的影響值。復(fù)合硅酸鹽水泥利用工業(yè)廢棄物礦渣替代熟料加入到水泥的生產(chǎn)這一生產(chǎn)方式是一種比較經(jīng)濟(jì)環(huán)保型的水泥產(chǎn)品。

2 復(fù)合硅酸鹽水泥生命周期評(píng)價(jià)

2.1 復(fù)合硅酸鹽水泥的基礎(chǔ)定義

利用GaBi軟件對(duì)復(fù)合硅酸鹽水泥的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行生命周期評(píng)價(jià)，分析出它的環(huán)境影響值，這不僅為我國(guó)水泥的生命周期評(píng)價(jià)提供了可供參考的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)也對(duì)我國(guó)水泥行業(yè)以及建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到了推動(dòng)作用。

復(fù)合硅酸鹽水泥的生產(chǎn)過(guò)程分為以下幾個(gè)方面：①要考慮的是所用原材料的開(kāi)采與如何運(yùn)輸、工業(yè)所產(chǎn)礦渣如何運(yùn)輸；②所用原材料的有機(jī)結(jié)合；③熟料煅燒；④熟料以及工業(yè)廢渣的粉磨處理；⑤水泥粉磨。

2.2 復(fù)合硅酸鹽水泥生命周期的清單分析

在復(fù)合硅酸鹽水泥生產(chǎn)過(guò)程中所需要的原材料主要有：石膏、熟料、工業(yè)礦渣、粉狀煤灰。在生產(chǎn)時(shí)，利用工業(yè)礦渣與粉狀煤灰替代熟料（黏土、石灰石、鐵粉），石膏的添加比例占水泥總質(zhì)量的百分之五，熟料的添加比例占水泥總質(zhì)量的百分之六十。通過(guò)我國(guó)生產(chǎn)線所使用的大中型預(yù)分解窯的標(biāo)準(zhǔn)煤耗與熱值進(jìn)行煤消耗量計(jì)算，電耗值依據(jù)我國(guó)國(guó)內(nèi)電力總消耗的平均值進(jìn)行計(jì)算，二氧化碳按照煅燒時(shí)原材料中所含碳酸鈣與碳酸鎂的數(shù)值進(jìn)行分解釋放加上燃料中煤炭燃燒所得數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，粉塵的排放量按照我國(guó)水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的最高值，二氧化硫、氮化物與化學(xué)需氧量排放量按照我國(guó)水泥制造業(yè)污染源的普查結(jié)果計(jì)算。比如：將所有原材料用20噸載重量的柴油汽車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸，距離值為200公里，研究得出復(fù)合硅酸鹽水泥生命周期的數(shù)據(jù)清單。

2.3 復(fù)合硅酸鹽水泥生命周期的結(jié)果解釋

2.3.1 環(huán)境影響的主要類(lèi)型

環(huán)境影響類(lèi)型分為：全面球變暖潛值、富營(yíng)養(yǎng)化、酸化效應(yīng)、人體毒性、光化學(xué)臭氧生成潛力及非生物資源耗竭。運(yùn)用GaBi軟件對(duì)水泥生產(chǎn)的環(huán)境影響進(jìn)行細(xì)致分析，全球變暖潛值是體現(xiàn)水泥環(huán)境影響的主要代表，所占總環(huán)境影響值的七成之多，酸化效應(yīng)以不到百分之十的比例居第二位，其它值的總和占總環(huán)境影響值的五分之一。

2.3.2 清單數(shù)據(jù)的敏感度分析

敏感度分析是通過(guò)定量分析的數(shù)據(jù)模型對(duì)輸出結(jié)果的影響程度的計(jì)算方法。通過(guò)清單數(shù)據(jù)對(duì)全球變暖潛值與酸化效應(yīng)的敏感度進(jìn)行分析，要想減少水泥生產(chǎn)中全球變暖潛值與酸化效應(yīng)的影響，就必須減少生產(chǎn)過(guò)程中煤炭與石灰石的使用量，煤炭的使用量對(duì)環(huán)境影響是最為主要的清單數(shù)據(jù)，鐵粉的使用量中可以影響人體毒性與光化學(xué)臭氧生成潛力的是最為主要的清單數(shù)據(jù)。這就說(shuō)明煤炭與鐵粉數(shù)據(jù)的輸入對(duì)許多環(huán)境影響指標(biāo)都有不同程度的影響，要想減少?gòu)?fù)合硅酸鹽水泥的環(huán)境影響就需要減少這兩種物質(zhì)的輸入，石膏的輸入對(duì)于各環(huán)境影響較小，可以忽略不計(jì)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展，將大量的工業(yè)廢渣加入復(fù)合硅酸鹽水泥的生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)整體生態(tài)環(huán)境有著極為重要的影響，通過(guò)對(duì)復(fù)合硅酸鹽水泥進(jìn)行生命周期評(píng)價(jià)，比較分析生命周期在各個(gè)生產(chǎn)階段的環(huán)境影響，復(fù)合硅酸鹽水泥已作為通用水泥應(yīng)用于各種工業(yè)與普通建筑施工。在復(fù)合硅酸鹽水泥的生產(chǎn)中加入工業(yè)廢棄物礦渣替代熟料使用，不僅可以處置工業(yè)廢料，節(jié)約原材料的生產(chǎn)成本，更主要的是可以減少更多有害氣體的生成。通過(guò)對(duì)復(fù)合硅酸鹽水泥的綜合研究，提供了許多有效的可供參考的數(shù)據(jù)，對(duì)我國(guó)水泥行業(yè)與建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的推動(dòng)提供了非常重要的科學(xué)依據(jù)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 徐小寧，陳郁，張樹(shù)深，張蕓，宋國(guó)寶.復(fù)合硅酸鹽水泥的生命周期評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2013（09）.

[2] 于錦，馬素花，李偉峰，葛大順，湯國(guó)芳，沈曉冬.硫鋁酸鹽對(duì)硅酸鹽水泥水化及性能的影響[J].混凝土，2016（04）.