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非金属矿产与非金属矿物材料在双碳战略中的作用

   2022-12-23 ​非金属矿开发应用62170
导读

非金属矿产( 物) 是自然界产出的有用矿物原料,经采选与深度加工后可成为应用广泛的非金属矿物材料,相对于金属、能源、化工和水泥、玻璃、陶瓷等工业生产的材料,具有显著的节能降耗降碳、环境保护和生态可持续效益

 

非金属矿产( 物) 是自然界产出的有用矿物原料,经采选与深度加工后可成为应用广泛的非金属矿物材料,相对于金属、能源、化工和水泥、玻璃、陶瓷等工业生产的材料,具有显著的节能降耗降碳、环境保护和生态可持续效益。


非金属矿产( 物) 具有自然产出的属性,所加工形成的矿物材料相对于其他无机和有机材料的制备与加工过程具有明显的节能降碳作用; 非金属矿产( 物) 及矿物材料的保温绝热属性、助熔属性、胶凝属性、催化与载体属性、应用代替属性及工程应用或直接实现碳减排或助力碳减排; 非金属矿产( 物) 对CO2的吸收则具有碳储存的作用。因此,非金属矿( 物) 与非金属矿物材料在节能降碳技术领域具有重要的作用。


1


非金属矿产( 物) 及矿物材料的保温绝热属性


与节能降碳


在工业设施和民用建筑中都涉及保温绝热材料。许多非金属矿产( 物) 本身或加工后具有优异的保温绝热性能,可用作保温材料。如浮岩( 石) 、多孔玄武岩、硅藻岩等,为质轻的多孔状或蜂窝状岩石,可直接用作建筑墙体保温材料等; 又如纤蛇纹石石棉、海泡石纤维和坡缕石纤维等纤维状矿物,可直接用作工业设施和建筑墙体的保温绝热材料; 而工业蛭石、珍珠岩、页岩等经高温膨胀处理后可制备膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、膨胀页岩等,并进一步加工为保温板、管、砌块等保温绝热制品; 具保温绝热属性的非金属矿产(物) 或矿物材料是一类重要的无机保温绝热材料,可广泛用作工业设施与民用建筑的保温绝热,达到节能降耗进而降碳的目的。


利用纤蛇纹石石棉、海泡石纤维、坡缕石纤维等可制成绒、纱、线、布、板、棉毡、管等并进一步加工为纤维保温材料制品或型材; 将多孔矿物材料如浮石、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、硅藻土及石膏等加工成多孔保温材料或型材; 通过发泡处理可制备泡沫石棉、发泡石膏、发泡膨胀珍珠岩及发泡膨胀蛭石等多孔发泡材料制品; 通过复合处理可制备石棉硅藻土复合涂料、海泡石基复合硅酸盐保温材料、膨胀珍珠岩石棉保温胶泥或涂料等复合保温材料或制品等。


非金属矿物保温材料与制品的生产温度多为常温,即使蛭石或珍珠岩膨胀加工的温度也低于或远低于1 200 ℃。而常用的其他无机非金属纤维材料,如矿棉、玻璃纤维、泡沫玻璃等,生产温度高达1 200 ~1 450 ℃。


因此,非金属矿产(物) 及矿物材料的保温绝热属性与其他无机非金属保温材料相比,不仅在生产加工过程中具有突出的节能降耗作用,而且其保温制品在工业和民用建筑中的广泛使用可大大减少工业和民用设施的能量耗散,进而达到节能和降碳的目的,对于助力碳减排和碳达峰具有重要的意义。


2


非金属矿产( 物) 的助熔属性与节能降碳


在工业热加工过程中助熔剂可降低物质的软化、熔化或液化温度点,具有加快反应过程并提高产出效率等作用,达到节能降耗。包括以氧化钙、氧化镁为主要组分的碱性助熔剂,如玻璃陶瓷等用石灰岩,冶金用白云岩、蛇纹岩等; 以二氧化硅为主要组分的酸性助熔剂,如冶金用石英岩、玻璃和陶瓷用长石、霞石等; 以卤化物、氧化铝为主要组分的中性助熔剂,如冶金、化工用萤石、石盐等。它们分别适用于不同的热加工组分体系,加入这些非金属矿产(物) 对体系具有助熔的作用,可降低生产温度并节能降耗。用作助熔剂的非金属矿产(物) 还有硅灰石、透辉石、透闪石、芒硝、玄武岩、碱性花岗岩、珍珠岩等,许多还需进一步研究和开发。


3


非金属矿物材料的胶凝属性与节能降碳


在非金属矿物胶凝材料方面常见的有熟石膏、石灰、菱苦土等,相对于水泥的生产具有突出的节能降碳作用。如采用天然石膏或符合要求的工业副产石膏生产熟石膏胶凝材料,生产温度可低于350 ℃,且原料在生产过程中不释放CO2气体; 熟石膏可代替水泥用于制备轻型砌块和墙体、墙面抹灰、装饰装修板材等方面,高强石膏胶凝材料则具有更优异的胶凝性能,在代替水泥用作胶凝材料时具有更广泛的用途; 而采用石灰石(岩) 等生产石灰的温度在1000 ℃左右,远低于水泥熟料的生产温度,不仅可代替水泥,而且可与经过高温过程的工业固废或火山灰类物质经配方后形成碱激发胶凝材料,与传统水泥相比,强度高,水化热低,具有抗冻、快硬、抗腐蚀及耐久等优良性能,可广泛用作工业固废堆场固化稳定、采矿孔回填、高速公路基层或底基层处理及河(湖、海) 的挡水堤坝等与建筑砌块、墙体等建筑材料的胶凝材料; 菱镁矿或白云石经800 ~ 850 ℃温度下煅烧后可制成菱苦土或白云石灰,与氯化镁、硫酸镁等盐类溶液拌和后制成氯氧镁水泥,对有机物无腐蚀性,配以竹筋、苇筋和无机纤维或轻质骨料制成混凝土,具有较好的抗裂性能,也可用作地板材料、家具板材和墙体材料等。为克服氯氧镁水泥易泛霜和性能下降的不足,通过外加剂改性已取得重要进展。


胶凝材料在工业及民用建筑工程中用量很大,而水泥在生产过程中的能耗和CO2排放量都很大,非金属矿物胶凝材料在许多应用场景中可代替水泥,加大推广和应用对于节能降碳具有重要的作用。


 
(文/小编)
 
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