水泥生产过程是如何进行的,它对环境有什么影响?
水泥是当代社会的基础,但它对环境的影响是什么,如何才能减少这些影响?
水泥可以被视为一种资源,它彻底改变了工程历史和城市开始发展的方式。住宅、广场、建筑物、体育场和几乎任何类型的建筑都依赖这种物质作为其基本材料之一。但是您有没有想过水泥生产过程是如何运作的以及如何减少其影响?
水泥制造并不简单,需要大量能源和不同的机制。用作粘合剂,其组成中存在的主要原料是石灰石和粘土。两者都发现,仍然过量,并从大自然中提取。
因此,可以认为用于其生产的场地由两项主要活动构成:石灰石开采和水泥制造。工厂设施通常靠近石灰石开采地点,以方便将重质原材料运输到工业区。
石灰石岩石开采活动在大型露天机械化采石场进行。并且,在提取之后,岩石被分解并用炸药减小到具有足够的粒度。
制造步骤
大多数巴西工业实施的水泥生产工艺过程被称为干法工艺,主要包括以下步骤:
- 原料的研磨和均质(获得生粉)
- 回转窑中生粉的熟化(熟料生产)和随后的熟料冷却
- 熟料粉磨和添加石膏以获得水泥
- 装袋和运输最终产品
首先,原材料——石灰石(94%)、粘土(4%)和少量的铁和氧化铝(2%)——被研磨和混合,直到获得细粉(生面粉)。然后将这种材料引入回转窑中,在那里将其加热到 1500 °C 的温度,然后被气流突然冷却。这就是熟料的生产方式,熟料是制造水泥所需的基本材料。获得的材料(熟料)与石膏(石膏)和其他添加物(如石灰石、火山灰或矿渣)混合,制成各种类型的水泥,最终装袋出售。
这个过程需要大量的能源消耗,无论是以热能(热量)的形式,通过用于加热回转窑生产熟料的燃料,还是以电能的形式,在整个工业过程中消耗以移动机器,转回转窑和磨机。然而,这种消耗的大部分与燃料燃烧过程中热能的使用有关。
在大多数情况下,为烤箱提供燃料的燃料来自不可再生资源,例如石油和煤炭。在最常用的燃料中,一些固体燃料脱颖而出,例如石油焦和汽油,还有一些气体燃料,例如天然气和其他煤衍生物。
石油焦是水泥工业的主要能源,是熟料回转窑使用的主要燃料。它是一种黑色且有光泽的颗粒状材料,主要由碳(90% 至 95%)组成,但通常也具有富有表现力的硫含量(约 5%)。这种燃料被大量使用的原因是它的高热值与低购置成本相关。
除了这些传统燃料、工业和生物质残渣和废料外,木炭和农业残渣也可用于给烤箱喂料。
环境影响
水泥厂最终会污染环境,并对相关的环境影响负责。
而且,虽然这种材料的制造过程不会直接产生固体废物,但由于回转窑中燃烧燃料产生的灰烬通常会包含在熟料本身中,因此会排放大量气态污染物和颗粒物质。
因此,主要影响是由这种燃烧排放的污染气体造成的。一个例子是二氧化碳 (CO2) 的高排放,它是导致温室效应失衡的主要气体之一。
在该局的指导下 世界可持续发展工商理事会 (WBCSD - 世界可持续发展工商理事会), 水泥可持续倡议 (CSI - 水泥可持续发展倡议) 委托了一项关于全球水泥行业影响的广泛研究计划,并致力于制定一项行动计划,以寻找提高水泥生产可持续性的方法。
水泥厂每年排放到大气中的人为来源的二氧化碳 (CO2) 约占全球排放量的 5%。一项研究显示,据估计,在生产一吨熟料时,会产生一吨二氧化碳,这在很大程度上导致了温室效应的增加。
在水泥制造过程中,还会释放硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳和铅化合物,这些都是污染物。
此外,在提取原材料的第一阶段,也可能会发生物理影响,例如石灰石采石场的滑坡和由于地面产生的振动而产生的侵蚀。在河流中提取粘土可以加深这些水道,减少河床中的水量并扰乱现有的栖息地,从而减少几个地区的生物多样性。
减少影响的替代方案
预计未来几年水泥产量将继续增长,从而增加全球二氧化碳排放总量。为避免这种情况,生产过程必须发生变化,因为对水泥的需求几乎不会减少。
上文提到的 CSI 行动计划列出了一些实现水泥生产可持续性的选项:
- 改造工业厂房,以捕获排放的碳;
- 生产过程中只采用干法,需要较少的炉料;
- 重复利用工业和农业废物为烤箱供电,而不是使用化石燃料(协同处理);
- 在建筑物中用其他材料部分替代水泥;
- 改变水泥配方,使其生产释放更少的二氧化碳。
材料的生产者需要采取这些态度。选择基于这些实践的水泥模型并向政府和公司施加压力以规范该行业的可持续立法是试图改变当前进程的方法。如前所述,水泥是我们今天所知社会“建设”的基础。因此,我们不应妖魔化它,而应大规模寻找替代方案,以减少其影响,并开发出更可持续的替代方案。