作者/尚濤
排版/張文武
出品/問道徽商100人
01 雙碳戰(zhàn)略下，推動(dòng)固廢高值化利用勢在必行
當(dāng)下，環(huán)境保護(hù)議題正變得越來越重要。
改革開放以來，中國工業(yè)化取得了舉世矚目的成就，已成為世界第一制造業(yè)大國和貿(mào)易大國。
然而，長期以高碳排放、高能耗、高污染等為特征的粗放式發(fā)展模式給中國經(jīng)濟(jì)帶來高速發(fā)展的同時(shí)也給中國帶來了環(huán)境惡化和資源浪費(fèi)等問題。
目前，中國是世界上能源消耗量和碳排放量最高的國家，巨大的碳排放量和不合理的能源消耗結(jié)構(gòu)嚴(yán)重影響著中國的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)問題。
2022年夏季極端高溫席卷全國。
2021年河南、山西等地更是陸續(xù)遭遇洪澇災(zāi)害。
圖為因高碳排放導(dǎo)致氣候變化引起河南大雨
這無疑對(duì)我國降碳減排提出緊迫性的要求，為解決我國高碳排放問題，2020年我國明確提出雙碳目標(biāo)，正式作出力爭在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的承諾：在 2030年我國二氧化碳排放將達(dá)到峰值，不再增加，2060年時(shí)我國碳排放可通過植樹造林及節(jié)能減排的方式來抵消，雙碳戰(zhàn)略的提出將有效緩解我國嚴(yán)峻的高碳排放局勢，然而要實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略卻是一項(xiàng)復(fù)雜且艱巨的任務(wù)，我國仍面臨巨大挑戰(zhàn)。
盡管我國已在前期多個(gè)五年計(jì)劃中強(qiáng)制性節(jié)能減排，單位資源消耗和碳排放呈現(xiàn)下降趨勢，但和西方國家相比，我國能源消耗、碳排放總體水平仍偏高，現(xiàn)階段中國環(huán)境承載能力已接近上限，要想長遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展，必須發(fā)展雙碳戰(zhàn)略，作為“雙碳”工作重點(diǎn)行業(yè)，建材行業(yè)是影響我國達(dá)成2030年碳達(dá)峰目標(biāo)的重要因素。
長期以來，建材行業(yè)的高碳排放、高污染、高能源消耗備受詬病，據(jù)悉2021年中國建材行業(yè)碳排放14.8億噸，其中水泥行業(yè)共排放12.3億噸，約占建材行業(yè)碳總排放量80%，因此，中國能否實(shí)現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)，建材行業(yè)至關(guān)重要。
2021年10月，國家發(fā)改委發(fā)布《2030年碳達(dá)峰行動(dòng)方案》指出：加強(qiáng)新型膠凝材料、低碳混凝土等低碳建材產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用，加強(qiáng)大宗固廢綜合利用率，提高礦產(chǎn)資源綜合利用水平，推動(dòng)固廢資源化利用的目標(biāo)。
“固廢利用”的概念多次出現(xiàn)在高層發(fā)布的重磅文件中，這意味著“工業(yè)固廢”將在國家“雙碳”推動(dòng)的歷史性進(jìn)程中，成為重要引擎和推手，固廢資源化利用是減少碳排放最具潛力的領(lǐng)域之一。
可以說，工業(yè)固廢資源化高效利用已成為我國推動(dòng)建材行業(yè)綠色發(fā)展的有效手段，但在固廢資源綜合利用率方面，我國并未達(dá)到工業(yè)固廢資源化高效利用的水平。
據(jù)《固廢產(chǎn)業(yè)年度報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，2021年我國大宗工業(yè)固廢產(chǎn)量為37.2億噸，大宗固廢綜合利用率僅達(dá)到56.8%，也就是說我國仍有近半數(shù)工業(yè)固廢采取填埋、貯存等方式處理，不僅如此，目前我國固廢利用仍以低值化產(chǎn)品為主，難以有效轉(zhuǎn)化成高附加值產(chǎn)品。
以安徽省煤矸石和金屬尾礦等固廢為例，作為資源大省，安徽全省每年開采巨額煤礦的同時(shí)都會(huì)留下海量的煤矸石等固廢堆積，據(jù)統(tǒng)計(jì)僅宿州市埇橋區(qū)就已查明有煤矸石18.64億噸，大量的廢料尾礦堆積不僅造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，更會(huì)對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)造成威脅，2005年馬鞍山黃梅山鐵礦丙子山礦東郊尾礦庫壩體部分坍塌，400多名村民被緊急疏散，隨后更是發(fā)生多次壩體崩塌，人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)受到嚴(yán)重威脅。
圖為煤矸石堆積對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染
不僅如此，因處置能力不足，大量固廢的消納速度遠(yuǎn)不及產(chǎn)生、堆積的速度，當(dāng)下安徽省每年新增煤矸石約638.3萬噸，其中60%以上進(jìn)行了回填、制磚等非能源利用，在破壞環(huán)境的同時(shí)也造成了高碳排放，問題長期難以解決，這完全違背了我國雙碳戰(zhàn)略。
圖為2012-2021年我國大宗工業(yè)固廢產(chǎn)量
面對(duì)如今高碳排放和固廢低值化利用，助力推動(dòng)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是企業(yè)肩負(fù)的使命和責(zé)任。
以安徽國礦環(huán)�？萍加邢薰緸槔�，作為安徽省本土環(huán)保企業(yè)，安徽國礦充分利用煤矸石、金屬尾礦、鋼鐵廢渣等各類工業(yè)固廢，通過特有專利技術(shù)推動(dòng)工業(yè)固廢變高附加值資源的綠色低碳循環(huán)發(fā)展，消耗固廢垃圾，產(chǎn)出環(huán)保新材，實(shí)現(xiàn)安徽工業(yè)固廢變廢為寶，化身“綠色低碳建材”，在解決各種工業(yè)固廢堆積問題的同時(shí)，還能大大降低安徽碳排放。
02 研發(fā)超細(xì)粉摻合料，安徽國礦為降碳提供有效解決方案
早在2020年還處于創(chuàng)業(yè)初期的安徽國礦就率先抓住雙碳戰(zhàn)略發(fā)展機(jī)遇，彼時(shí)“碳達(dá)峰”和“碳中和”戰(zhàn)略剛被高層提出，業(yè)界還未對(duì)“降碳減排”戰(zhàn)略做出反應(yīng)，而安徽國礦卻早已布局固廢高值化處理，開辟性的利用粉煤灰、礦渣、金屬尾礦、建筑垃圾等各種工業(yè)固廢為生產(chǎn)原料，通過原研技術(shù)將這些固廢轉(zhuǎn)化為新型“無碳超細(xì)膠凝摻合料”等高值化綠色建材。
這種新型綠色低碳材料可在水泥生產(chǎn)中有效替代部分熟料，從而減少熟料的使用量，直接降低因生產(chǎn)水泥造成的碳排放。
圖為生產(chǎn)無碳超細(xì)膠凝摻合料所需各種固廢原料
傳統(tǒng)水泥在生產(chǎn)時(shí)，大量石灰石、黏土等原料會(huì)被送入鍋爐中高溫煅燒成熟料，這一過程中大量碳元素會(huì)與氧結(jié)合釋放出大量二氧化碳。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)一噸水泥熟料會(huì)排出約0.92噸二氧化碳，作為水泥熟料生產(chǎn)大省，2021年安徽省水泥熟料產(chǎn)量高達(dá)1.43億噸，同比增加2.9%，據(jù)此計(jì)算，光是水泥熟料生產(chǎn)這一項(xiàng)，2021年安徽省就排放約1.3億噸二氧化碳。
圖為2022年全國各省市水泥熟料生產(chǎn)排名，安徽穩(wěn)居前列
那么，安徽國礦生產(chǎn)的“無碳超細(xì)膠凝摻合料”是如何能在不降低水泥產(chǎn)品性能的前提下，通過“部分替代”實(shí)現(xiàn)降碳減排呢？
由于 “無碳超細(xì)膠凝摻合料”是經(jīng)過反復(fù)粉磨及激化劑催化下生成的，因此它有著極細(xì)的顆粒粒徑，在摻入水泥后，可有效填充于水泥微小縫隙中，這樣不僅不會(huì)降低水泥的原始性能，反而還能提高水泥產(chǎn)品的品質(zhì)，使其更耐磨、后期強(qiáng)度更高。
因此，安徽國礦生產(chǎn)的“無碳超細(xì)膠凝摻合料”可有效替代部分水泥，減少水泥使用，并且在水泥生產(chǎn)時(shí)摻和量越大，水泥總體性能越好，生產(chǎn)水泥所需煅燒的熟料就越少，從而實(shí)現(xiàn)降碳減排。
據(jù)悉，1噸的無碳超細(xì)膠凝摻合料在水泥生產(chǎn)中可替代10%的熟料，2020年全國水泥年產(chǎn)量23.77億噸左右，按每噸水泥使用80%熟料計(jì)算，全年將少用熟料2.85億噸，少用水泥7.13億噸，可減排7.74億噸二氧化碳，相當(dāng)于植樹70億棵，安徽國礦的高值化固廢利用能大大降低因水泥生產(chǎn)造成的高碳排放。
如今，安徽國礦已成長為雙碳固廢資源化綜合利用技術(shù)的領(lǐng)跑者，在產(chǎn)品應(yīng)用上，其生產(chǎn)的無碳超細(xì)膠凝摻合料不僅適用于水泥生產(chǎn)，更適用于多種應(yīng)用場景來實(shí)現(xiàn)降碳減排。
作為在建材產(chǎn)業(yè)鏈中距水泥最近的產(chǎn)業(yè)，混凝土在制備過程中無疑會(huì)消耗大量水泥并排放巨量二氧化碳，因此，研發(fā)低碳混凝土是當(dāng)下雙碳戰(zhàn)略中的重要一環(huán)。
研究發(fā)現(xiàn)，在混凝土生產(chǎn)過程中，摻入安徽國礦的無碳超細(xì)膠凝摻合料可極大提高混凝土的凝聚性和保水性能，讓混凝土更持久耐用，提高混凝土的壽命，因此，在混凝土制備中，安徽國礦生產(chǎn)的無碳超細(xì)膠凝摻合料可大大減少水泥消耗實(shí)現(xiàn)降碳減排，據(jù)悉每立方混凝土中能替代水泥80-100kg，能實(shí)現(xiàn)降碳73-92kg，這對(duì)于混凝土產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和資源合理利用以及生態(tài)保護(hù)具有重要的意義。
在混凝土走向低碳的同時(shí)，安徽國礦的無碳超細(xì)膠凝材料還可適用于不同場景，在“淤泥、軟土固化”及“道路基層修筑”領(lǐng)域，安徽國礦都能給出有效的解決方案。
在淤泥及軟土固化方面，安徽國礦的礦物基膠凝材料是一種專用淤泥及軟土固化的新型材料，其可作為固化劑拌入淤泥中，經(jīng)過自身的物理化學(xué)反應(yīng)后，能將粒度小于10微米的散粒物料膠結(jié)，發(fā)生膠結(jié)反應(yīng)，使得淤泥及軟土固化成為一個(gè)整體，這有效解決了如河道清淤、尾礦（漿）固化等因淤泥或軟土造成的各種環(huán)境及工程問題。在使用效果上，固化后的土體強(qiáng)度高，密實(shí)性好，抗?jié)B、抗軟化、抗沖刷、抗酸堿腐蝕，并且還能兼顧更高的效益，用量少，價(jià)格低，其單位處置運(yùn)行為30-50元/噸。
圖為淤泥（左）及淤泥固化式樣（右）
與水泥相比，在同樣的施工以及性能指標(biāo)不變的前提下，安徽國礦的礦物基膠凝材料用量僅是水泥的1/3至1/5，在同樣用量情況下，性能是水泥的3倍至10倍，不僅如此，在同樣用量情況下，固化土體強(qiáng)度7天強(qiáng)度相當(dāng)于或超過水泥的28天強(qiáng)度。
如今，這一優(yōu)秀產(chǎn)品已應(yīng)用在多個(gè)場景，在馬鞍山長江不夜城項(xiàng)目上，需要在20天內(nèi)對(duì)長江沿岸軟弱地基迅速加固，若使用傳統(tǒng)水泥材料加固，會(huì)大大延長工期和造價(jià)，而使用安徽國礦新材料，不僅在工期內(nèi)完成，且強(qiáng)度更強(qiáng)，價(jià)格更低。
圖為安徽國礦助力馬鞍山長江不夜城項(xiàng)目固化效果
不僅如此，其在工程上也有著諸多應(yīng)用。
在道路修筑時(shí)，安徽國礦創(chuàng)新性使用“礦物基膠凝材料”作為固化劑，在渣土層上平鋪固化劑并均勻攪拌形成復(fù)合土，并對(duì)復(fù)合土反復(fù)碾壓、養(yǎng)生后即可進(jìn)行瀝青層的鋪設(shè)。這種摻入固化劑的復(fù)合渣土路面有著優(yōu)異的性能，其壓實(shí)度高達(dá)96%,平均含水率17.1%，不僅能做到道路堅(jiān)實(shí)度高，還能解決無法在含水量高的土壤下施工的技術(shù)難題，不僅如此，其單平方材料成本僅為26-31.2元/噸，遠(yuǎn)低于水泥46-51.2元/噸價(jià)格。
這完全可以替代用水泥固化土壤的方式，不僅大幅減少施工程序，降低施工成本，更能大幅提高路面性能。
03 強(qiáng)勢的技術(shù)競爭力，助力安徽國礦領(lǐng)跑業(yè)界
安徽國礦能高效利用固廢實(shí)現(xiàn)降碳減排及處理固廢堆積問題，源于企業(yè)對(duì)降碳技術(shù)的執(zhí)著探索。
依托于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)材料與工程學(xué)院、中科院納米所、中建材合肥水泥研究院等科研機(jī)構(gòu)，安徽國礦在球磨機(jī)等低碳材料生產(chǎn)設(shè)備上做出了顛覆性的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
在球磨機(jī)領(lǐng)域，安徽國礦優(yōu)化了整個(gè)粉磨系統(tǒng)，大大提升了工業(yè)固廢的粉磨效率，其5000次/秒撮磨撞擊能有效破壞顆粒表面堅(jiān)實(shí)的外殼，增加比表面積，提高精細(xì)度。如今安徽國礦的粉磨產(chǎn)品成品細(xì)度已能達(dá)到800m2/kg，遠(yuǎn)超中國建材集團(tuán)等同行企業(yè)只能生產(chǎn)加工300-400m2/kg的水平，其生產(chǎn)顆粒平均粒徑小于10微米，生產(chǎn)更細(xì)、性能更優(yōu)的無碳超細(xì)膠凝摻和料，不僅能有效替代部分水泥，且各項(xiàng)性能均優(yōu)于S95礦粉，此領(lǐng)先的技術(shù)為安徽國礦獨(dú)創(chuàng)，在國內(nèi)沒有競爭對(duì)手。
圖為同行業(yè)對(duì)手的超細(xì)粉研磨細(xì)度及產(chǎn)量
不僅如此，在安徽國礦的研磨技術(shù)遠(yuǎn)超建材行業(yè)的同時(shí)，其球磨設(shè)備同樣能做到高產(chǎn)量和低成本。
以安徽國礦的超細(xì)球磨機(jī)為例，其每小時(shí)能生產(chǎn)超60噸無碳超細(xì)膠凝摻和料，每年能生產(chǎn)40萬噸以上，而同行競爭對(duì)手卻只能每小時(shí)生產(chǎn)45-50噸無碳超細(xì)膠凝摻和料，在生產(chǎn)成本上，安徽國礦的球磨機(jī)設(shè)備單位電耗低，每噸生產(chǎn)綜合電耗只有32-35KWh。無論是設(shè)備技術(shù)、生產(chǎn)效率、綜合耗電，安徽國礦均具國際技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，遠(yuǎn)超同行，有效避免了高耗能、低產(chǎn)量、產(chǎn)品性能差等問題。
圖為安徽國礦三維技術(shù)專利
如今，安徽國礦不僅擁有三項(xiàng)微納米級(jí)超細(xì)粉專利，三項(xiàng)超細(xì)粉磨工藝專利及六項(xiàng)超細(xì)粉磨設(shè)備專利組成的三維專利技術(shù)保護(hù)池，構(gòu)建起業(yè)界領(lǐng)先的技術(shù)壁壘，更是擁有先進(jìn)的試驗(yàn)室及檢測試驗(yàn)設(shè)備，目前安徽國礦在合肥設(shè)立了碳中和新材料中心實(shí)驗(yàn)室，擁有先進(jìn)的檢測實(shí)驗(yàn)設(shè)備，用以主導(dǎo)無碳超細(xì)活性膠凝材料系列產(chǎn)品開發(fā)，在銅陵設(shè)立銅陵國礦新材料科技有限責(zé)任公司，驅(qū)動(dòng)公司無碳超細(xì)膠凝摻合料生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，形成技術(shù)-工廠-產(chǎn)品-銷售-應(yīng)用的閉環(huán)。
04低碳市場容量巨大，安徽國礦沖擊高端化
立足于合肥高新區(qū)，2020年12月才成立的安徽國礦是一家年輕的公司，但作為“碳達(dá)峰”及“碳中和”戰(zhàn)略下固廢資源高值化利用的探索者，安徽國礦始終保持飛速發(fā)展并取得優(yōu)異的成績。
截至2022年9月，安徽國礦銅陵工廠生產(chǎn)的“微納米超細(xì)粉”系列產(chǎn)品月產(chǎn)量超11000噸，其產(chǎn)品在江蘇、山東等發(fā)達(dá)地區(qū)建材產(chǎn)業(yè)廣泛銷售并應(yīng)用，如今，安徽國礦已開始直接向一線央企供貨并獲高度肯定。
然而，面對(duì)領(lǐng)先的技術(shù)和市場認(rèn)可，安徽國礦并未止步于此。
在利用固廢節(jié)能降碳的道路上，安徽國礦依舊在最前沿探索并陸續(xù)研發(fā)出新技術(shù)，以適用于更高端化的多場景應(yīng)用，沖擊產(chǎn)業(yè)高端。
通過組態(tài)研發(fā)，安徽國礦采取m3 VA技術(shù)進(jìn)行配方形成以工業(yè)固廢為基礎(chǔ)的新型綠色添加材料如：地聚物（GPC）和氣凝膠等前沿技術(shù)產(chǎn)品。
相比其他種類的低碳膠凝材料，安徽國礦研發(fā)的地聚物膠凝材料由于自身形成化學(xué)鍵緣故，強(qiáng)度比一般低碳膠凝材料要更高，更耐腐蝕，更耐高溫、抗輻射，可應(yīng)用在水壩壩體結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，內(nèi)部防滲，固封重金屬離子與放射廢料等更高端及高難的場景。
對(duì)產(chǎn)品的高端化探索讓安徽國礦能更早更快占領(lǐng)市場。
在國家雙碳戰(zhàn)略驅(qū)動(dòng)下，固廢資源再利用已是發(fā)展低碳產(chǎn)業(yè)最具潛力的領(lǐng)域之一，不僅能大量消納工業(yè)固廢，還可以降碳減排，實(shí)現(xiàn)大宗工業(yè)固廢高價(jià)值利用。伴隨未來中國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)向綠色低碳模式，可以預(yù)見，這種固廢資源變革無疑有著巨大的市場規(guī)模及經(jīng)濟(jì)效益。
據(jù)中國建筑材料聯(lián)合會(huì)預(yù)測，2025年我國綠色建筑市場規(guī)模有望超9萬億元，其中，綠色建材市場規(guī)模預(yù)計(jì)約為1.3萬億元，應(yīng)用比例將持續(xù)提升。這對(duì)具有行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢的安徽國礦來說，其生產(chǎn)的超細(xì)粉復(fù)合摻合料的市場容量會(huì)越來越大，銷售前景非常廣闊。
當(dāng)前安徽經(jīng)濟(jì)發(fā)展正處于動(dòng)力轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)，數(shù)十年的粗放式發(fā)展讓安徽經(jīng)濟(jì)取得舉世矚目的成就，但這也導(dǎo)致了安徽資源消耗高，高碳排放的負(fù)面影響放大。在雙碳戰(zhàn)略的大背景下，安徽低碳建材生產(chǎn)和固廢資源高值化利用均面臨新的挑戰(zhàn)和重大機(jī)遇。
盡管成立僅兩年，安徽國礦卻依勢而起，抓住了發(fā)展先機(jī)，依靠自身強(qiáng)勢的核心技術(shù)競爭力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在消納固廢和降碳減排的最前沿，面對(duì)安徽嚴(yán)峻的高碳排放挑戰(zhàn)，或許安徽國礦能提交一份完美的答卷。
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