复合硅酸盐水泥的生命周期评价

田磊　师帅田

[摘 要]复合硅酸盐水泥环境影响是全球变暖潜值主要影响因素，所占比例已经超过70%以上。煅烧阶段以占整个生命周期影响值68%而居首位。在煅烧阶段，全球变暖潜值、非生物资耗竭与酸化效应等对水泥生产的每个阶段的最高影响值；相比其他生产阶段，粉磨阶段生成人体毒性与光化学臭氧潜力最高值；水泥运输阶段是富营养化污染值生产最高阶段。通过对复合硅酸盐水泥的综合研究，提供了许多有效的可供参考的数据对我国水泥进行生命周期评价，对我国水泥行业与建筑业的可持续发展的推动提供了非常重要的科学依据。

[关键词]复合硅酸盐水泥；生命周期评价；全球变暖潜值

[中图分类号]TQ172.1 [文献标识码]A

水泥的生产随着我国经济的飞速发展，规模不断扩大，为我国国民经济的基础建设奠定了基础，是我国人民生活与生产过程中不可缺少的原材料。自2001年开始，我国水泥的年总生产能力已经高达7.1亿吨，相比2000年同比增长了四个百分点，实际生产水泥的总产量已经达到62090万吨，占亚洲水泥总产量的一半以前，我国水泥的总产量与消费能力已占全世界的三分之一之多，居世界首位。不论国内还是国外，生命周期评价是在国际上对一种产品进行环境测评标准化方法。对具有不同类型水泥生命周期评价的方法已经在不同领域进行了广泛的运用及研究，并且取得了不错的研究成果。

1 硅酸盐水泥与复合硅酸盐水泥对比研究

通过软件GaBi对硅酸盐水泥与复合硅酸盐水泥进行计算，得出硅酸盐水泥的生命周期总值为3.15×10-10，复合硅酸盐水泥的生命周期总值为1.97×10-10。复合硅酸盐水泥生命周期环境影响总值减少了三分之一之多，其主要原因是因为在进行复合硅酸盐水泥生产时，加入了大量的工业废弃物矿渣替代了熟料，不同程度降低了生产的原材料成本，更加有效地减少了二氧化碳、二氧化硫以及氮氧化物等一些有害气体的排放量，有效减少了全球变暖潜值、酸化效应和非生物资源耗竭的影响值。复合硅酸盐水泥利用工业废弃物矿渣替代熟料加入到水泥的生产这一生产方式是一种比较经济环保型的水泥产品。

2 复合硅酸盐水泥生命周期评价

2.1 复合硅酸盐水泥的基础定义

利用GaBi软件对复合硅酸盐水泥的生产过程进行生命周期评价，分析出它的环境影响值，这不仅为我国水泥的生命周期评价提供了可供参考的基础数据，同时也对我国水泥行业以及建筑行业的可持续发展起到了推动作用。

复合硅酸盐水泥的生产过程分为以下几个方面：①要考虑的是所用原材料的开采与如何运输、工业所产矿渣如何运输；②所用原材料的有机结合；③熟料煅烧；④熟料以及工业废渣的粉磨处理；⑤水泥粉磨。

2.2 复合硅酸盐水泥生命周期的清单分析

在复合硅酸盐水泥生产过程中所需要的原材料主要有：石膏、熟料、工业矿渣、粉状煤灰。在生产时，利用工业矿渣与粉状煤灰替代熟料（黏土、石灰石、铁粉），石膏的添加比例占水泥总质量的百分之五，熟料的添加比例占水泥总质量的百分之六十。通过我国生产线所使用的大中型预分解窑的标准煤耗与热值进行煤消耗量计算，电耗值依据我国国内电力总消耗的平均值进行计算，二氧化碳按照煅烧时原材料中所含碳酸钙与碳酸镁的数值进行分解释放加上燃料中煤炭燃烧所得数据进行计算，粉尘的排放量按照我国水泥工业大气污染物排放标准的最高值，二氧化硫、氮化物与化学需氧量排放量按照我国水泥制造业污染源的普查结果计算。比如：将所有原材料用20吨载重量的柴油汽车进行运输，距离值为200公里，研究得出复合硅酸盐水泥生命周期的数据清单。

2.3 复合硅酸盐水泥生命周期的结果解释

2.3.1 环境影响的主要类型

环境影响类型分为：全面球变暖潜值、富营养化、酸化效应、人体毒性、光化学臭氧生成潜力及非生物资源耗竭。运用GaBi软件对水泥生产的环境影响进行细致分析，全球变暖潜值是体现水泥环境影响的主要代表，所占总环境影响值的七成之多，酸化效应以不到百分之十的比例居第二位，其它值的总和占总环境影响值的五分之一。

2.3.2 清单数据的敏感度分析

敏感度分析是通过定量分析的数据模型对输出结果的影响程度的计算方法。通过清单数据对全球变暖潜值与酸化效应的敏感度进行分析，要想减少水泥生产中全球变暖潜值与酸化效应的影响，就必须减少生产过程中煤炭与石灰石的使用量，煤炭的使用量对环境影响是最为主要的清单数据，铁粉的使用量中可以影响人体毒性与光化学臭氧生成潜力的是最为主要的清单数据。这就说明煤炭与铁粉数据的输入对许多环境影响指标都有不同程度的影响，要想减少复合硅酸盐水泥的环境影响就需要减少这两种物质的输入，石膏的输入对于各环境影响较小，可以忽略不计。

3 结语

随着我国工业生产的高速发展，将大量的工业废渣加入复合硅酸盐水泥的生产过程中对整体生态环境有着极为重要的影响，通过对复合硅酸盐水泥进行生命周期评价，比较分析生命周期在各个生产阶段的环境影响，复合硅酸盐水泥已作为通用水泥应用于各种工业与普通建筑施工。在复合硅酸盐水泥的生产中加入工业废弃物矿渣替代熟料使用，不仅可以处置工业废料，节约原材料的生产成本，更主要的是可以减少更多有害气体的生成。通过对复合硅酸盐水泥的综合研究，提供了许多有效的可供参考的数据，对我国水泥行业与建筑业的可持续发展的推动提供了非常重要的科学依据。

[参考文献]

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