水泥，别名“洋灰”，距今已有200余年历史。1824年英国人约瑟夫·阿斯谱丁首次发明了硅酸盐水泥，并取得了水泥的专利权，命名为波特兰水泥，这在水泥史上拥有划时代意义。“千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲。粉骨碎身浑不怕，要留清白在人间。”这是我国明代文学家于谦对石灰的称赞，而石灰正是水泥的主要原料。 

当水泥在西方大行其道时，我们还在使用木头、砖坯和石头建造建筑，虽然质量和美观一流，但不是造价昂贵，就是防水防火性能差。1889年，水泥传入中国，人们惊喜地发现这种像面粉一样软绵绵的“土”真能用来盖房子，于是给它取了一个小名—“洋灰”。洋火、洋油、洋灰、洋布、洋钉、洋碱、洋匣子…当初这些“洋”是中国落后的见证，而如今中国已经是世界上最大的水泥生产国。水泥的横空出世，彻底改变了人类建筑历史，水泥、砂、石子、钢筋，哥儿四个组成硬邦邦的“钢筋混凝土”战队，横扫现代化社会，如今的大小城市已是钢筋水泥的森林，水泥改变了人类的进程和地球的面貌。 

然而，与“洋灰”这么洋气的名字相比，水泥本身生产过程却实在与洋气不沾边。水泥粗放的生产模式一直受到大家诟病，在全球变暖、“双碳”新形势下尤为突出。石灰石（CaCO3）是生产波特兰水泥的一种关键成分，但为此需要从地球上提取岩石，将其粉碎，然后与其他材料一起在极高的温度下烘烤。CaCO3变成了有用的CaO和没用的CO2，这个过程本身就产生了水泥生产中三分之二以上的碳排放。如果不这么做，这些二氧化碳原本会被安全地锁住数亿年，但随着越来越多的石灰石被挖出并烘烤成水泥生产的原料，它们反而大量地进入了大气。研究表明，生产水泥可产生大量二氧化碳废气，多达全球二氧化碳排放总量的8%，这还是个低估数值。曾有人说，如果将水泥生产行业当作一个国家，它将是继中美之后的第三大碳排放国。那么，在新形势下如何使水泥再度洋气起来？秘诀就在于低碳二字。 

变革性水泥熟料生产工艺。回转窑是水泥熟料生产的主要设备，实现低碳水泥生产，就需要变革水泥熟料生产工艺。如果说未来谁最可能替代回转窑，那自然首推流态化水泥熟料煅烧。在流态化煅烧条件下，传热传质效率高，可实现几秒内将物料快速升温至1400℃左右，是理想的水泥熟料生产装备。与回转窑相比，流态化条件下煅烧水泥熟料可实现煤耗降低20%以上，二氧化碳减排25%以上（若采用生物质等替代燃料，效果将更加明显），氮氧化物排放降低40%以上，是下一代新型低碳水泥窑炉技术。 

上世纪50年代以来，美国、日本、中国、俄罗斯、印度等国家都相继对不带回转窑的沸腾烧成工艺进行了研究。由于当时的科技水平所限，采用沸腾炉（流化床）煅烧水泥熟料时，在高温（1300-1400℃）有液相存在的条件下维持正常的流态化操作难度非常大，在20世纪90年代之前均未取得完全的成功，更达不到工业化的要求。 

中科院工程热物理研究所水泥窑炉研发团队基于流态化烧成原理，并结合实验室在循环流化床方面40余年的研究基础，在中国科学院战略性先导专项的支持下，在现有新型干法水泥生产工艺基础上，创新性地提出了低碳水泥预煅烧-烧成工艺，实现水泥熟料生产过程中的生料分解、硅酸二钙煅烧、硅酸三钙烧成分区域进行，在节能和二氧化碳减排等方面的诸多优势，目前已经完成机理、小试研究，正在开展10t/d中试技术开发。 

在双碳背景下，水泥行业碳减排势在必行、大有可为，在国家的大力支持下，大家八仙过海、各显神通，相信在不久的将来会有一批低碳水泥、零碳水泥新技术实现突破性进展，并得以推广应用。

文章转自：中国水泥网

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