鋼渣可用于減少混凝土和水泥行業的碳排放,但隨著鋼鐵行業采取各種措施減少碳足跡,未來可用的鋼渣正在逐漸減少。
二氧化碳排放最主要的來源是建筑環境。在建筑行業中,鋼鐵、混凝土和水泥都是重要參與者,因此,這些行業正在共同或分別采取多種措施,以減少碳排放。其中一個合作項目涉及在水泥和混凝土生產中使用鋼渣,經研究證實,這一方法可以在水泥和混凝土生產過程中減少碳排放。 有鑒于此,鋼渣,正式術語為高爐礦渣微粉(GGBFS),可用作熟料的替代品。全球水泥和混凝土協會水泥、創新和ESG總監Claude Loréa表示:“GGBFS就是我們所說的熟料替代品。熟料替代品或輔助性凝膠材料(SCM)是一種天然和工業副產品材料,用途廣泛,包括替代硅酸鹽水泥中的一部分熟料。由于熟料在水泥生產中會產生大量碳排放,降低水泥的熟料含量(也稱為熟料系數)亦有利于降低其對環境的不利影響。”
鋼渣不是一種新的水泥成分 鋼渣在水泥中的應用并不是一件新鮮事。Loréa表示:“鋼渣的第一次商業應用可以追溯到150多年前,即1865年,在德國商業化生產一種石灰渣水泥。到1901年,它被用于硅酸鹽水泥中,制造出高爐礦渣微粉含量可達30%的鐵性硅酸鹽水泥,1907年制造出高爐渣水泥,其高爐礦渣微粉含量可達85%。 “從那時起,高爐礦渣微粉一直是水泥生產中重要的輔助性凝膠材料,并具有以下關鍵優勢:可以像熟料一樣處理和運輸,并且比其他輔助性膠凝材料的替代率更高(例如,在歐洲混凝土標準中,其使用限制很小)。此外,高爐礦渣微粉在世界各地也廣泛用于水泥生產。” Loréa補充道:“高爐礦渣微粉在混凝土制造方面也有許多優勢。用高爐礦渣微粉生產的混凝土的水化放熱速率較低,可降低開裂的風險,并保持更長時間的強度,從而獲得更高的極限強度。此外,高爐礦渣微粉降低了堿-硅反應導致的損壞風險,同時對化學侵蝕環境具有更高的耐腐蝕性。因此,高爐礦渣微粉混凝土在其生命周期內可持續時間更長,所需的維護次數更少,若是將其用作建筑材料,建筑物的經濟、社會和環境可持續性將顯著提高。” 在水泥或混凝土廠,可以通過添加磨碎的高爐礦渣、粉煤灰、磨碎的石灰石和其他材料生產混凝土,這不僅減少了二氧化碳排放量,并且保持其性能不變或更強。
可用鋼渣逐漸減少 然而,由于鋼鐵行業也在努力減少碳排放,水泥和混凝土行業可用的鋼渣量將逐漸減少。Loréa表示,該行業已在尋找替代品。 她說:“不僅是現在,即使在未來,全球合適材料的可用情況也是各有不同,例如,粉煤灰來自燃煤發電站,高爐礦渣微粉來自鋼鐵行業的高爐,而這些行業也在尋求轉型。在未來幾十年,將增加使用細磨石灰石,并引入煅燒粘土,以彌補粉煤灰和高爐礦渣微粉供應的減少,并進一步降低熟料粘合劑的比例。煅燒粘土源自粘土礦床,地理分布廣泛,且儲量豐富,可滿足預計的需求。” 全球水泥和混凝土協會的數據表明,目前全球平均熟料粘合劑系數為0.63,預計到2030年和2050年分別降至0.58和0.52。然而,就當前情況而言,鋼渣仍是水泥行業減少二氧化碳排放量的重要因素, Loréa指出,盡管它仍需要得到一些水泥買家的認可,而且其供應有限。 她說:“雖然材料的供應可能會限制熟料粘合劑的比例,但在一些發達國家和新興經濟體,客戶的接受度仍是目前充分利用這一方法的障礙。由于材料供應不足,以及市場要求各不相同,地區甚至國家之間的差異仍舊無法避免。”
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