工业固废替代原料与水泥行业可持续发展

（一）碳排放

作为碳排放大户，水泥行业面临的减排挑战正成为积极推进行业转型升级、实现绿色环保发展的契机。世界水泥可持续发展促进会预计，到2050年，水泥行业需要实现0.79GtCO减排目标。其中，提高能效占比10％、使用替代燃料占比24％、降低熟料用量占比10％、碳捕获占比56％。对比分析国际发展需求，国内对水泥行业碳排放控制会越来越紧迫，标准也必然会越来越高。

针对我国水泥行业技术发展现状，实现上述国际减排目标仍然需要在各个领域进一步开展广泛而深入的技术研究，并借鉴一些发达国家成功的减排技术与经验，尽量少走弯路。

（二）资源消耗

在考虑碳排放的同时，水泥行业也是资源消耗大户。以国内2019年熟料总产量15.2亿吨计算，消耗矿产资源高达24亿吨左右（按照完全使用自然矿产资源生产熟料进行核算）。周边有限的矿产资源已经使部分水泥企业出现或者即将面临“无米下锅”的窘境。如果原材料需要通过长距离运输，其带来的成本上升将成为企业难以承受的负担。

二、工业固废作为替代原料

（一）潜在资源

钢铁、火力发电、乙炔、氨碱等生产企业每年排放大量的钢渣、矿渣、粉煤灰、硅钙渣、电石渣、碱渣等固体废弃物，资源化利用这些大宗固体废弃物，实现变废为宝，值得不断深入研究。

我国每年产生40亿吨左右此类工业固体废弃物，如果将其作为水泥企业的替代原料，以年利用率20％计算，能够节省约8亿吨的天然矿产资源，具有极大的社会价值与经济价值。

水泥行业的主要原料为石灰石，约占80％～85％左右，每生产1吨水泥熟料需要消耗约1.3吨～1.4吨的石灰石。很多钢渣类的固体废弃物，其有效化学成分与水泥熟料的化学成分比较接近，具有作为水泥替代原料的可行性。

（二）降低碳排放

矿（钢）渣固废作为水泥替代原料不会分解产生CO，因此，可以降低碳排放。

针对不同替代原料，依据温室气体排放核算国家标准GB／T32150－2015《工业企业温室气体排放核算和报告通则》和GB／T32151.8－2015《温室气体排放核算与报告要求第8部分：水泥生产企业》，通过理论计算，确定使用不同替代原料、不同替代比例时的碳减排量。

按照常规的原材料配料方案（石灰石83％、黏土12％、硅质校正料与铁质校正料总计5％为计算标准）计算，单位熟料CO排放量约为520kg／t.cl。

国内在电石渣作为水泥替代原料替代石灰石比例达到60％～100％，如果以60％的替代率进行核算，单位熟料CO排放量约为300kg／t.cl，比常规生产单位熟料碳排放量降低约220kg／t.cl；以硅钙渣替代30％左右石灰石质原料，单位熟料CO排放量约为425kg／t.cl，比常规生产单位熟料碳排放量降低约95kg／t.cl；以钢渣替代15％左右石灰石质原料，单位熟料CO排放量约为475kg／t.cl，比常规生产时碳排放量降低约45kg／t.cl。

2018年国内熟料产量14亿吨，2019年达到15.2亿吨，按照常规生产方案核算，每年碳排放量将达到惊人的7亿吨～8亿吨。如果能够采取替代原料等措施，将有助于实现30％左右碳减排目标。因此，使用工业固废作为水泥替代原料，在降低碳排放方面极具研究与应用价值。

（三）降低系统能耗

使用矿（钢）渣类固废作为替代原材料，不仅降低CO排放量，而且会降低系统烟气总量，从而使预热器内通风量降低、各个控制点的风速下降，预热器系统压损减少，高温风机和尾排风机的电耗降低，实现系统增产。

此外，因矿（钢）渣类固废中存在硅酸二钙和硅酸三钙矿物，在水泥熟料煅烧过程中起到晶种作用，可以改善生料的易烧性、降低煅烧温度。