新闻中心
十年行业积淀!以“设计顾问、成本优化、建设管理、信息技术”为核心,聚焦服务,创造价值!
您当前的位置:首页 > 新闻中心

【同辰资讯】千兆吨级矿物有望用于制造负碳水泥

  • 时间:2024-05-24
  • 作者:同辰建筑
  • 浏览:192次
  • 分享:


大气二氧化碳浓度比过去200万年的任何时候都高,这也导致了越来越多的极端天气。当前迫切需要减少温室气体排放量,这可以通过应用低碳工艺以及碳捕获和储存或二氧化碳去除技术来实现。而水泥作为碳排放大户,如何有效减碳越来越受到关注。


水泥生产过程的碳排放主要源自两个环节:一是加热石灰石产生熟料,二是燃烧化石燃料产生热量。众多企业正积极探索低碳水泥生产的新途径,如在生产过程中添加钢铁工业副产品、回收水泥生产中释放的二氧化碳等方法。


不过这些方法往往遇到的困境是:原材料供应不稳定,或者成本过高。



英国Seratech公司利用橄榄石这种储量丰富的矿物,制造出一种创新性水泥产品。研究团队指出,水泥生产会排放出大量二氧化碳,约占全球二氧化碳排放量的8%。而他们采用新材料和新工艺,能吸收并利用二氧化碳,有望显著减少水泥生产对环境的不利影响。相关论文发表于最新一期《英国皇家学会开放科学》杂志。



在最新研究中,研究人员利用储量丰富的橄榄石代替一些常见熟料。橄榄石是地幔的主要组成部分之一,分布于每个大陆,是为数不多的千兆吨级矿物之一。橄榄石含有二氧化硅,能够增加水泥的坚固性和耐用性。利用橄榄石可以提取硫酸镁,与二氧化碳反应形成矿物,从而降低二氧化碳排放。


(注:此处橄榄石不是指常用于饰品制作的橄榄宝石,而是镁橄榄石。镁橄榄石属斜方晶系,多呈短柱形粒状,是由3种柱面形、3种轴面形和一种双锥面形组合而成;或呈厚板状、圆粒状。其理论化学式为2MgO·SiO2或Mg2SiO4,是镁质耐火材料中较耐高温的矿物。解理差,常见状态为粒状集合体或块状体。莫氏硬度为6.5~7.0,密度为3.22~3.33g/cm3,熔点为1890℃,从常温到熔点无晶型变化,晶型稳定。体膨胀系数为33.8×10-6/℃,对制品的抗热震性能不利。其理论化学组成为MgO含量57.2%、SiO2含量42.8%。


我国已开发利用的橄榄石资源有3处,由于品种不同,其用途多异。


(1)辽宁省营口大石桥的苦闪橄榄石,储量约3000t。主要用途是经燃烧后作耐火材料使用。


(2)河南与陕西省交界的商洛山区也产钙镁橄橄榄石,储量约5亿t。由于硬度低,原矿中CaO、Al2O3含量多,有易吸水自粉等特点,因而不适用作耐火材料。经水洗处理后可作复用性差的铸钢用砂,或当作高炉炼铁的添加剂用。


(3)湖北宜昌太平溪的纯镁橄榄石岩,已探明总储量约5亿t。由于原矿中M2S的矿物成分含量高、硬度高、影响耐火度的有害杂质含量极低,因而一种优质的合金钢造型砂材料和良好的耐火材料。也可当作高炉炼铁的添加剂。1995年出口韩国,被指定为“质量免检原料”。)



研究人员将粉末状橄榄石溶解在硫酸中,提取并分离出二氧化硅和硫酸镁。随后,他们让二氧化碳通过镁浆,生成名为内斯奎纳石的产物。为扩大这一工艺规模,水泥厂将使用从排放源或空气中捕获的二氧化碳,以实现整个生产过程的负碳排放。内斯奎纳石可被回收,用于制造砖等建筑材料。



研究人员预测,用这一过程中产生的二氧化硅代替混凝土混合物中35%的普通熟料,可获得碳中和水泥。


Seratech公司表示,他们目前主要生产两种产品:净零二氧化硅和净零 MagCarb。


净零二氧化硅可直接替代混凝土中高达 40% 的波特兰水泥。净零 MagCarb 用于零碳建筑材料,包括使用废二氧化碳的混凝土砌块、砖块和石膏板。这一过程解决了依赖CCS实现净零排放的难以减排的行业的主要问题,因为很少有水泥厂靠近封存地点。


目前大多数欧盟水泥CCS示范项目都需要昂贵的管道和/或液态二氧化碳运输。Seratech 可以在没有 CO₂ 管道、航运或油井封存的任何地方利用废弃的 CO2 并转化为有价值的水泥替代品。


与其他低碳水泥工艺相比,Seratech 工艺需要更少的能源,并且消耗自身的二氧化碳排放。专利工艺是独一无二的,产品可以在现有标准框架内以具有竞争力的市场价格在不修改客户工厂的情况下使用。



▌编辑:同辰建筑

▌来源:科技日报、友绿网