礦渣粉對(duì)生態(tài)環(huán)境的貢獻(xiàn) 有效降低碳排放

大氣網(wǎng)訊:一、回收有價(jià)值的產(chǎn)品

高爐礦渣是在高爐中將鐵礦石還原為鐵的過程中產(chǎn)生的。它由非金屬礦物組成，在礦石熔融時(shí)從高爐中分離得到的產(chǎn)物。通過將高爐渣加工成礦渣粉或礦渣骨料，可將這些廢棄材料充分利用從而避免將其填埋于垃圾場。在混凝土中使用礦渣粉不僅可以減輕垃圾填埋場的負(fù)擔(dān)，而且還可節(jié)省大量原材料（硅酸鹽水泥），降低高爐冶煉過程中及生產(chǎn)硅酸鹽水泥時(shí)的空氣污染物排放量，并減少在混凝土中生產(chǎn)膠凝材料所需的能源消耗。

二、礦渣粉如何使混凝土更綠色環(huán)保？

圖1 摻用礦渣粉不僅降低了混凝土的能源消耗、廢棄物排放和原材料消耗，還能使混凝土顏色變淺，并使暴露在外界環(huán)境的混凝土表面能反射更多的光，從而降低城市熱島效應(yīng)。

混凝土是一種天然的綠色材料，具有很好的耐久性能。由于礦渣粉顏色較淺，因而可以用于建造節(jié)能建筑系統(tǒng)，減少城市“熱島”效應(yīng)。礦渣粉的摻入可使混凝土成為一種更加綠色環(huán)保的材料。從環(huán)境保護(hù)的角度來看，在混凝土中摻用礦渣粉的一大好處是它可以大量取代生產(chǎn)混凝土所需的硅酸鹽水泥，并且這已經(jīng)成為了一種常用的主流技術(shù)。在結(jié)構(gòu)混凝土或鋪裝路面混凝土的典型混合料設(shè)計(jì)中，礦渣粉的摻量通常在在25%至50%之間；在高性能混凝土和大體積混凝土中，礦渣粉的摻量可高達(dá)80%。混凝土中大量摻用礦渣粉大大降低了單位體積混凝土中的膠凝材料用量、能源消耗以及污染物的排放。

三、什么是生命周期清單？

生命周期清單(LCI)記錄了所有與制造產(chǎn)品相關(guān)的材料消耗、能量消耗以及廢棄物排放。已有研究針對(duì)硅酸鹽水泥混凝土、預(yù)制混凝土和混凝土砌塊進(jìn)行了全生命周期清單調(diào)查。另一項(xiàng)研究則對(duì)摻用礦渣粉部分替代硅酸鹽水泥的混凝土進(jìn)行了全生命周期的記錄。同時(shí)，研究人員也對(duì)典型的摻粉煤灰混凝土混合料進(jìn)行了有限的分析。這些研究的結(jié)果清楚地表明了在混凝土混合料中摻用礦渣粉具有巨大的環(huán)境優(yōu)勢(shì)。

四、降低碳排放

圖2 混凝土中摻用礦渣粉可減少溫室氣體排放

二氧化碳被歸類為溫室氣體。在硅酸鹽水泥生產(chǎn)過程中，每生產(chǎn)1噸硅酸鹽水泥，就幾乎會(huì)釋放出近1噸二氧化碳。自20世紀(jì)80年代初以來，水泥行業(yè)顯著降低了CO2排放量，并繼續(xù)開發(fā)其他減少溫室氣體排放的方法。其中一種方法便是使用其他材料替代膠凝材料，如在混凝土混合料中摻用礦渣粉以部分替代硅酸鹽水泥。圖2闡明了在各種混凝土混合料中使用礦渣粉替代50%水泥的環(huán)境優(yōu)勢(shì)。通過使用50%的礦渣粉替代硅酸鹽水泥，每生產(chǎn)1立方碼混凝土可減少165至374磅二氧化碳排放，溫室氣體排放量降低42%至46%。

五、節(jié)約能源

圖3 混凝土中摻用礦渣粉可降低能源消耗

與硅酸鹽水泥相比，生產(chǎn)等量礦渣粉所需的能源要低近90%。生產(chǎn)硅酸鹽水泥所需的能量占混凝土總能耗的70%或更多，因此通過摻用礦渣粉取代部分硅酸鹽水泥，從而減少混凝土中硅酸鹽水泥的使用，將會(huì)顯著降低單位混凝土的能耗。如圖3所示，摻入50%的礦渣粉替代水泥可減少370，000至840，000 btus的單位能耗，即每立方碼混凝土的實(shí)際能耗減少30%到48%。

六、減少原材料消耗

圖4 摻用礦渣粉可減少混凝土的原材料消耗

生產(chǎn)硅酸鹽水泥的原材料是通過采礦作業(yè)收集得來的?？紤]到廢棄物的排放和其他因素造成的質(zhì)量損失，每生產(chǎn)1噸硅酸鹽水泥實(shí)際上需要消耗約1.6噸原材料。從圖4中可以看出，用50%的礦渣粉代替50%的硅酸鹽水泥后，每立方碼混凝土可節(jié)省281至640磅原始材料消耗，即可減少6%至15%原材料消耗。

七、與粉煤灰混凝土相比有何優(yōu)勢(shì)？

用粉煤灰部分取代硅酸鹽水泥同樣也是實(shí)現(xiàn)混凝土綠色環(huán)保的方法之一。粉煤灰是一種火山灰質(zhì)材料，是燃煤電廠煤粉燃燒所產(chǎn)生的副產(chǎn)品。然而，粉煤灰在混凝土中的摻量通常在15%至25%之間，而礦渣粉(水硬性膠凝材料)的摻量則相對(duì)較高。有研究者針對(duì)粉煤灰替代率為20%，強(qiáng)度等級(jí)為3000 psi的預(yù)拌混凝土進(jìn)行了生命周期清單的調(diào)查研究。表1展示了35%和50%礦渣粉與20%粉煤灰替代硅酸鹽水泥時(shí)其能源及原材料消耗和二氧化碳排放量降低的百分比。在該案例中，與粉煤灰相比，摻用礦渣粉可在二氧化碳排放、能源和原材料消耗方面降低1.5倍甚至2倍以上。

表1：強(qiáng)度等級(jí)為3000psi的混凝土中摻用礦渣粉及粉煤灰的環(huán)境效益對(duì)比。

(*摻用礦粉及粉煤灰的混凝土相較于純硅酸鹽水泥體系降低二氧化碳排放、能源及原材料消耗的百分比)

八、礦渣粉較淺的顏色可以改善周邊環(huán)境

圖5 各種膠凝材料的對(duì)比。(順時(shí)針方向，從上往下依次為礦渣水泥、硅灰、粉煤灰和硅酸鹽水泥)

如圖5所示，相比于硅酸鹽水泥或其他膠凝材料，如粉煤灰或硅灰，礦渣粉的顏色更淺。這也使得混凝土產(chǎn)品具有較淺的顏色并具有更高的反射率。淺色混凝土具有以下多種環(huán)境效益：

• 顏色較淺的路面，如停車場和街道，可以提供更明亮的環(huán)境、更高的能見度以及更高的安全性。

•礦渣水泥混凝土較淺的顏色也有助于減少大城市的熱島效應(yīng)。由于城市地區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)及表面吸收熱量較為集中，因此它們往往比其鄰近的郊區(qū)氣溫更高。顏色較淺的建筑物和路面可以反射更多的光(高反照率表面)。這將有助于最大限度地減少熱島效應(yīng)，從而減少了人們降溫所需的能耗，同時(shí)也降低了臭氧水平。

圖6 礦渣粉對(duì)混凝土反射率的影響

圖6顯示了礦渣粉在不同可見光譜波長下反射率的改善情況。圖1展示了用礦渣粉制作的淺色混凝土構(gòu)件。

原標(biāo)題:礦渣粉對(duì)生態(tài)環(huán)境的貢獻(xiàn)