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“碳達(dá)峰，碳減排”道阻且長(zhǎng)，這4類非金屬礦大

 

 碳達(dá)峰“針政”發(fā)力

 
 
碳達(dá)峰是二氧化碳的排放不再增長(zhǎng)達(dá)到峰值，而這個(gè)過程需要不斷碳減排，而促進(jìn)碳減排最直接的驅(qū)動(dòng)是立法。目前，碳達(dá)峰相關(guān)政策逐步下沉，各地、各行業(yè)都給出諸多針對(duì)性措施和意見，碳減排路徑越來越具體且行之有效。
 
工信部聯(lián)合多部門發(fā)文，有序推進(jìn)建材業(yè)碳達(dá)峰。11月2日，工信部等四部聯(lián)合印發(fā)《建材行業(yè)碳達(dá)峰實(shí)施方案》，明確提出：“十四五”期間，建材產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得明顯進(jìn)展，行業(yè)節(jié)能低碳技術(shù)持續(xù)推廣，水泥、玻璃、陶瓷等重點(diǎn)產(chǎn)品單位能耗、碳排放強(qiáng)度不斷下降，水泥熟料單位產(chǎn)品綜合能耗水平降低3%以上。
 
碳減排之外，節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)再升級(jí)。11月23日，國(guó)家發(fā)改委、市場(chǎng)監(jiān)管總局發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)更新升級(jí)和應(yīng)用實(shí)施的通知（征求意見稿）》，其中指出，在工業(yè)領(lǐng)域，加快修訂石化、化工、鋼鐵、有色金屬、建材、機(jī)械等行業(yè)強(qiáng)制性能耗限額標(biāo)準(zhǔn)。
 
有觀點(diǎn)指出，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰道阻且長(zhǎng)，碳減排必須采納新路徑。
 
延續(xù)現(xiàn)有減排路徑，石化行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的時(shí)間節(jié)點(diǎn)將出現(xiàn)在2035年。若要在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，必須采納新路徑，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，并實(shí)施多種減排措施。11月24日，北京大學(xué)能源研究院組織發(fā)布的《中國(guó)石化行業(yè)碳達(dá)峰碳減排路徑研究報(bào)告》披露上述觀點(diǎn)。

 

 

非金屬礦物材料“節(jié)能降碳”新路徑

 
 

 

非金屬礦有近百種，用途多樣，在新一輪科技革命及國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)揮著愈來愈重要的作用，擔(dān)當(dāng)著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的重任。按照非金屬礦物材料在保溫絕熱、助溶劑、凝膠熟料替代、催化劑等方面的應(yīng)用表現(xiàn)，其在節(jié)能降耗，助力碳減排方面也有很大貢獻(xiàn)和應(yīng)用前景。
 
（1）保溫絕熱屬性與節(jié)能降碳
 
保溫材料具有導(dǎo)熱率低（導(dǎo)熱系數(shù)小于0.1163W·m-1·K-1）、容重小、常疏松多孔及吸濕性差等共性。非金屬礦物材料的熱傳導(dǎo)機(jī)制與金屬材料不同。金屬材料主要靠電子運(yùn)動(dòng)傳遞熱量，而非金屬礦物材料通常為電介質(zhì)，其熱能的傳輸主要靠晶格振動(dòng)。
 
多孔玄武巖、硅藻巖、纖蛇紋石、膨潤(rùn)土、滑石、浮石、珍珠巖、石膏、石墨、蛭石、蛋白土、石棉、海泡石、坡縷石等用作保溫材料的非金屬礦物材料及（纖維）制品，通常具有熱導(dǎo)率低與多孔特征，因而常具有輕質(zhì)、隔音吸音和阻燃防火功能等。
 
如膨脹蛭石（導(dǎo)熱系數(shù)≤0.062～0.095W·m-1·K-1）、膨脹珍珠巖（導(dǎo)熱系數(shù)≤0.047～0.072W·m-1·K-1）等所具有的細(xì)小隔層空間或空洞使其導(dǎo)熱系數(shù)和松散密度均大大減小，并具有良好的保溫、隔熱、絕緣、阻燃等性能，同時(shí)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，并具有抗菌和耐候性能等。因此，膨脹蛭石和膨脹珍珠巖制品可廣泛用作工業(yè)和民用保溫絕熱材料等，并滿足工業(yè)工程保溫節(jié)能中耐較高溫度使用場(chǎng)景的要求，以及幾乎所有民用建筑供暖設(shè)施的保溫和耐久性要求等。
 
此外，非金屬礦物保溫材料與制品的生產(chǎn)溫度多為常溫，即使蛭石或珍珠巖膨脹加工的溫度也低于或遠(yuǎn)低于1200℃。而常用的其他無(wú)機(jī)非金屬纖維材料，如礦棉、玻璃纖維、泡沫玻璃等，生產(chǎn)溫度高達(dá)1200～1450℃。因此，非金屬礦物材料的保溫絕熱屬性與其他無(wú)機(jī)非金屬保溫材料相比，不僅在生產(chǎn)加工過程中具有突出的節(jié)能降耗作用，而且其保溫制品在工業(yè)和民用建筑中的廣泛使用可大大減少工業(yè)和民用設(shè)施的能量耗散，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能和降碳的目的。
 
（2）助熔屬性與節(jié)能降碳
 
在工業(yè)熱加工過程中助熔劑可降低物質(zhì)的軟化、熔化或液化溫度點(diǎn)，具有加快反應(yīng)過程并提高產(chǎn)出效率等作用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。包括以氧化鈣、氧化鎂為主要組分的堿性助熔劑，如玻璃陶瓷等用石灰?guī)r，冶金用白云巖、蛇紋巖等；以二氧化硅為主要組分的酸性助熔劑，如冶金用石英巖、玻璃和陶瓷用長(zhǎng)石、霞石等；以鹵化物、氧化鋁為主要組分的中性助熔劑，如冶金、化工用螢石、石鹽等。它們分別適用于不同的熱加工組分體系，加入這些非金屬礦物材料對(duì)體系具有助熔的作用，可降低生產(chǎn)溫度并節(jié)能降耗。
 
此外，用作助熔劑的非金屬礦還有硅灰石、透輝石、透閃石、芒硝、玄武巖、堿性花崗巖、珍珠巖等。
 
（3）膠凝屬性與節(jié)能降碳
 
水泥是我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中使用量最大的膠凝材料，其生產(chǎn)溫度高達(dá)1450℃，所使用的石灰原料在生產(chǎn)中分解釋放CO2氣體，是建材行業(yè)主要的能耗和排碳大戶。目前，水泥減碳措施有，采用原料替代技術(shù)，發(fā)展低碳水泥品種或部分水泥替代產(chǎn)品，在水泥生產(chǎn)過程中使用替代燃料等。
 
原料替代，常見的有熟石膏、石灰、菱苦土、電石渣、煅燒高嶺土等，都等部分替代石灰石用于熟料生產(chǎn)。如采用工業(yè)副產(chǎn)石膏立式烘干脫水裝置、預(yù)熱器、回轉(zhuǎn)窯、冷卻機(jī)等水泥技術(shù)裝備，形成工業(yè)副產(chǎn)石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥新工藝，大幅降低燒成系統(tǒng)熱耗，CO?排放量降低約50%，也能大幅提高磷石膏利用再形成節(jié)能減排效應(yīng)。
 
低碳水泥產(chǎn)品，如LC3低碳水泥是一種基于煅燒活性高嶺土和石灰石耦合替代水泥中部分熟料的石灰石煅燒粘土水泥，其技術(shù)關(guān)鍵是高嶺土的煅燒活化，采用懸浮煅燒技術(shù)、回轉(zhuǎn)煅燒技術(shù)或類似低溫改性工藝進(jìn)行高嶺石粘土脫水得到活性高嶺土，在保證水泥性能的同時(shí)降低熟料摻量。據(jù)預(yù)計(jì)，低碳水泥中熟料摻量可降低至50%，與傳統(tǒng)硅酸鹽水泥相比，CO?排放量降低約30%以上。
 
（4）催化和載體屬性與節(jié)能降碳
 
非金屬礦物材料因具有陽(yáng)離子交換性、多孔性、表面積大和表面化學(xué)斷鍵不飽和等屬性而在工業(yè)生產(chǎn)過程中被用作催化材料，包括化學(xué)催化和光化學(xué)催化劑或載體，以加快反應(yīng)過程、提高產(chǎn)品的純度或產(chǎn)出效率等，并達(dá)到節(jié)能降耗和降碳的目的。如高嶺土、沸石、活性白土、銳鈦礦、金紅石、蒙脫石、硅藻土、凹凸棒石、云母粉、天然浮石、膨脹珍珠巖、地開石等。
 
其實(shí)催化和節(jié)能息息相關(guān)，一個(gè)生產(chǎn)物質(zhì)的反應(yīng)，添加合適的催化劑之后，能夠?qū)ふ腋颖憬莸姆磻?yīng)途徑，從而大大降低反應(yīng)所需要的能量。這部分節(jié)省的能量是客觀的，從而能夠大大降低反應(yīng)所消耗的能量，使得反應(yīng)條件更加溫和，容易達(dá)到，減少了不必要的升溫過程與降溫過程甚至是設(shè)備，節(jié)約了電能，水能、物資等。此外，催化劑在生物合成、綠色氫能制造等方面有重要價(jià)值，對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)技術(shù)改革意義重大，是最終實(shí)現(xiàn)碳減排或工業(yè)化生產(chǎn)綠色清潔能源的關(guān)鍵之一。
 
如凱立新材在研項(xiàng)目就涉及氫燃料電池、新型有機(jī)液體儲(chǔ)氫體系、高效清潔催化氧化技術(shù)等所需的催化劑，企業(yè)通過產(chǎn)品創(chuàng)新在石油化工等行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，未來這類企業(yè)有望在前沿顛覆性低碳技術(shù)上取得突破，進(jìn)入更大的市場(chǎng)，形成更大的力量。

 

 

結(jié)語(yǔ)

 
“雙碳”目標(biāo)下我國(guó)非金屬礦物材料的研究開發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用，要建立起自身的理論和技術(shù)原理體系，瞄準(zhǔn)顯著的節(jié)能降碳理化屬性，爭(zhēng)取為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)作出不可替代的貢獻(xiàn)。
 

 

參考文獻(xiàn)：
彭同江，等：非金屬礦產(chǎn)與非金屬礦物材料在雙碳戰(zhàn)略中的作用，西南科技大學(xué)
粉體網(wǎng)、中國(guó)經(jīng)濟(jì)新聞網(wǎng)、北京大學(xué)能源研究所、中國(guó)建材雜質(zhì)等。
 

碳達(dá)峰“針政”發(fā)力

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