使用電力驅動(dòng)的熔爐來(lái)生產(chǎn)鋼鐵已是成熟的技術(shù)，如果將廢舊水泥作為鋼材生產(chǎn)的一部分，就能實(shí)現廢水泥的再利用，若用可再生能源提供動(dòng)力的電弧爐來(lái)加熱，那么我們就能得到零排放的水泥。

　　近日，英國劍橋大學(xué)研究人員從傳統的煉鐵爐獲得靈感，在世界上首次證明水泥可循環(huán)利用，而不會(huì )像以前生產(chǎn)合成水泥給環(huán)境帶來(lái)危害。相關(guān)研究成果日前在國際科技期刊《自然》發(fā)表。

　　混凝土是使用量很大的材料，它的主要成分除了沙子、礫石外，還有充當黏合劑的水泥。石灰石和其他原材料被粉碎，并在大型窯爐中加熱至約1450℃，這一過(guò)程將原材料轉化為水泥。

　　在加熱生產(chǎn)生石灰的過(guò)程中，石灰石會(huì )釋放大量二氧化碳，約占人為排放總量7.5%。過(guò)去10年來(lái)，科學(xué)家們一直在研究混凝土中的水泥替代品，發(fā)現混凝土中大約一半的水泥可以用粉煤灰等材料替代，但完全不用水泥是不現實(shí)的。如何采用經(jīng)濟有效的方法來(lái)減少混凝土帶來(lái)的碳排放，是世界上最大的減碳挑戰之一。

　　高爐煉鐵過(guò)程中，為降低冶煉溫度，還要加適當數量的石灰石和白云石作為助熔劑。這些石灰石和白云石在高爐內分解為氧化鈣、氧化鎂、鐵礦石等物質(zhì)，與焦炭中的灰粉相熔化，生成以硅酸鹽與硅鋁酸鹽為主要成分的熔融物，浮在鐵水表面，定期從排渣口排出，再經(jīng)空氣或水冷卻處理形成粒狀顆粒物，這就是礦渣。鋼鐵廠(chǎng)冶煉生鐵時(shí)產(chǎn)生的廢渣含有大量的玻璃體和硅酸二鈣、鈣黃長(cháng)石、硅灰石等礦物，與水泥成分接近。

　　未經(jīng)水淬的礦渣，其礦物形態(tài)呈穩定形的結晶體，大部分不具有活性，如經(jīng)水淬急冷，形成了玻璃態(tài)結構，就使礦渣處于不穩定的狀態(tài)，因而具有較大的潛在化學(xué)能。出渣溫度愈高，冷卻速度愈快，則玻璃化礦渣的潛在化學(xué)能程度愈大，活性也愈高。因此，經(jīng)水淬急冷的高爐礦渣的潛在活性較好，每生產(chǎn)1噸生鐵要排出0.3-1噸礦渣。

　　爐渣處理是高爐煉鐵正常運行的保證，高質(zhì)量的爐渣可作為水泥的優(yōu)質(zhì)原料，既可降低成本提高經(jīng)濟效益，又有利于大宗固體廢物利用，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，保護環(huán)境。

　　英國劍橋大學(xué)研究人員對現有的鋼鐵生產(chǎn)工藝進(jìn)行調整，發(fā)現廢舊水泥的化學(xué)成分與石灰石相似，如果用廢舊水泥代替石灰石加入煉鐵爐中，產(chǎn)生的爐渣可以制作新的水泥。如此一來(lái)，水泥可以回收利用，不僅不用生產(chǎn)那么多新水泥，還能減少二氧化碳的污染。

　　隨后在生產(chǎn)中，研究人員驗證了這一思路，在世界上首次實(shí)現在電弧爐中大規模生產(chǎn)再生水泥。該方法避免了加熱石灰石導致的二氧化碳過(guò)度排放，最終可以制造零排放水泥。預計到2050年，這項工藝的應用可以減少數十億噸的碳排放。(任聲權)