陳全德

　　3、石灰石耗用量：1997年全國水泥工業為4.8億噸。每噸熟料耗用1.3噸石灰石；在我國目前水泥平均熟料消耗量1997年為71.8%，1998年為74%情況下，噸水耗用石灰石0.95～0.98噸。石灰石是水泥工業的重要資源，至1996年止，全國已發現石灰巖礦點7000～8000處，其中已探明儲量的礦點1233處，B+C+D級儲量543.5億噸；可利用礦點604處，保有水泥石灰巖儲量286億噸。我國石灰巖產量僅次于美國，1996年產量21.08億噸，其中水泥石灰巖6.5億噸。由上可見，我國石灰巖儲量豐富。但是，我國石灰巖資源分布也存在不平衡問題，渤海灣、江蘇沿海、浙閩粵瓊東南、內蒙中部、吉林東部、贛西、陜北等地資源短缺，況且石灰巖又屬不可再生資源，因此亦應珍惜和綜合利用。
　　4、二氧化碳（CO2）排放量：1997年全國水泥工業為3.6億噸，1998年為3.9億噸。水泥工業CO2的產生、主要由水泥熟料燒成過程中燃料燃燒及碳酸鹽分解所致。由于硅酸三鈣是決定熟料品質的主要礦物，因此采用減少熟料中硅酸三鈣措施以減少石灰石用量及CO2生成量甚不可取，采用高效收塵裝備減少生為消耗量以及采用高新技術降低熟料耗熱量才是正確途徑。一般來說：水泥生料CO2生成量約為0.346kg CO2/kg生料；煤粉燃燒CO2生成量約為2.42kg CO2/kg煤。由此可見：降低熟料燒成煤耗是減少水泥工業CO2生成量及排放量的關鍵。同時，降低水泥綜合電耗；提高熟料質量以便增加水泥或混凝土中工業廢渣的摻入量，減少熟料或水泥用量，亦是減少水泥工業CO2排放量的重要措施。
　　5、二氧化硫（SO2）排放量：1997年全國水泥工業為86萬噸，占全國工業SO2排放量1772萬噸的4.85%。水泥工業廢氣中CO2的生成來源在于原、燃料中所含硫化物的化合物組分。水泥熟料煅燒過程中，雖有一部分硫被吸收進入熟料，但仍有一部分進入廢氣中排出。如選用低硫燃料或廢氣排出前采取脫硫措施，SO2排除量可以降低。
　　6、氮氧化物（NOx）排放量：1997年全國水泥工業NOx排放量約44～62萬噸。在水泥工業熟料煅燒過程中，NOx的形成分“高溫NOx”及“燃料NOx”兩個部分。前者是空氣中的N2在高溫狀態下與O2化合形成，因此，同溫度高低密切關聯；后者是燃料中N2與空氣中的O2在揮發分燃燒的低溫狀態下化合形成，因此同燃料發火噴射流中O2的濃度關聯。新型干法水泥生產由于大部分燃料從分解爐加入，低溫燃燒，同時有的窯型（如：PR-LOWNOX型、DD型窯等）在分解爐下部設置LOWNOX噴咀使部分燃燒在還原所氛中燃燒，有利于還原窯內廢氣中的NOx；同時，由于新型多通道燃燒器（如：Pyro-Jet燃燒器等）的應用，亦有利于降低NOx的生成量。
　　7、煙塵及粉塵排放量：1997年全國水泥工業煙塵加粉塵總排放量約690～750萬噸，占全國工業煙塵加粉塵總排出量2770萬噸的24.9～27.1%；如按縣以上工業企業統計，水泥工業為627萬噸，占全國縣以上工業企業總排塵量1233萬噸的50.85%。再按縣以上企業煙塵及工藝粉塵排放量分別分析，水泥工業煙塵排放量42萬噸，占全國縣以上企業煙塵排放量685萬噸的6.1%，而粉塵排放量水泥工業為584.7萬噸，全國縣以上工業企業為548萬噸（均摘自’98中國環境分析，資料顯然有誤，可能水泥工業縣以上企業中，含有部分鄉鎮水泥企業）。由此可見，水泥工業企業燃料產生的煙塵，由于在熟料煅燒過程中已摻入熟料，故煙塵排放量較少；而由于收塵裝備不夠完善，特別是鄉鎮小型立窯企業收塵裝備更差，有的甚至沒有收塵裝備，所以工藝粉塵排放量大。這從全國工業企業粉塵排放總量1505萬噸中，縣以上企業548萬噸占36.4%，鄉鎮企業957萬噸63.6%的數據中，亦清晰可見。
　　8、工業固體廢物產生量及排放量：1997年全國縣以上工業企業固體廢物產生量及排放量分別為65749萬噸及1549萬噸；縣以上水泥工業企業分別為491萬噸及20萬噸，分別占縣以上工業的0.75%及1.29%。由此可見，水泥工業固體廢物產生量及排放量是較小的。此外，從工業固體廢物累計儲存量來看，全國工業固體廢物累計儲存量已高達65.83億噸，而水泥工業僅126萬噸，占總儲存量0.019%。而從行業分析，產生固體廢棄物最多的是采掘、黑色冶金、化學工業、有色金屬冶煉及電力等行業。水泥工業不但產生和排放固體廢物量少，同時還有條件利用煤炭、冶金、電力等行業的矸石、礦渣、粉煤灰等廢渣、廢料作為功能性調節材料，緩解這些行業對環境的污染。
　　9、工業危險物產生量及排放量：1997年全國縣以上工業企業危險廢物產生量及排放量分別為1010萬噸及46萬噸。而水泥工業則無危險廢物產生及排放。危險廢物產生量最多的為化工、采掘、冶煉、石油等行業；排放量最多的是采掘、化工、有色金屬冶煉等行業。水泥工業不但行業本身不產生和排放危險廢物，還有可能將一些可燃性危險廢物作為可燃物須水泥回轉窯內加以降解。
　　10、工業廢水排放量：1997年全國工業廢水排放量227億噸，其中：縣以上工業188億噸。縣以上水泥工業為3億噸，分別占全國工業及縣以上工業的1.32%及1.60%。由此可見，水泥工業廢水排放量較少。同時，工業廢水中污染物主要是硫化物、氰化物、鋁、砷、汞、鎘、石油類等。這些污染在水泥工業廢水中含量極少，而在化工、石油、造紙等行業較多。

　　從以上十個方面可見，影響水泥工業“環境負荷值”最大的因素首先是燃料、電力、石灰石等資源、能源負荷；其次是二氧化碳、粉塵、二氧化硫、氮氧化物排放等污染源負荷；至于工業固體廢物、危險廢物及廢水排放負荷，其權重則是很小的。同時，水泥工業還有充分利用工業廢渣、廢料作為功能調節材料，以及降解工業、生活垃圾及可燃性危險廢物的有利條件。新世紀中，水泥工業可能利用當代高新技術，建設成為“環境材料型”產業。

二、水泥材料的環境協調性評價方法研究

(一) 環境材料的特性
　　環境材料的優越性能主要表現在使用性能與環境協調性能兩個方面。同時這兩種性能的評判指標是動態的，它們隨著科學技術的進步而發展變化。環境材料也不僅指那些高新技術材料，由于許多傳統材料本身就具有環境材料特征，可以賦予其高新技術內涵，使之發展成為環境材料。
　　判斷某種材料是否屬于環境材料的范疇，一般有五個判據：即質量判據、經濟判據、資源判據、能源判據和環境判據。前兩者為一般材料均要求的共同判據，后三者則屬環境材料特別強調的判據，亦可通稱為環境判據。傳統材料科學與工程主要研究材料成分、結構、工藝和性能四大要素；而環境材料科學與工程研究內容除上面四大要素外，特別增加了環境要素。其目的在于探尋在加工、制造、使用和廢棄再生過程中，具有較低環境負荷的新工藝、新材料。這樣，一方面可以有效地改造落后的傳統生產工藝，使之“環境材料化”；另一方面，可以在新材料、新工藝研制開發過程中，科學地預測其可能對環境產生的影響，力求同環境協調。
　(二) 環境材料協調性評價方法——LCA法
　　目前，國際上比較廣泛應用的環境協調性評價方法是生命周期評價（Life Cycle Assessmenrs簡稱LCA）法。它起始于20世紀60年代末期的能源危機時期。美國中西（Midwest）研究所于1969年用LCA思想對飲料容器的能耗進行評價；1990年國際環境毒理學和化學學會（Society of Environmrntal Toxicoligy and Chemistry簡稱SETAC）正式提出了“生命周期評價”（LCA）術語，將對產品或材料全過程的評估能耗思路推廣到對其全過程能耗、資源消耗、廢棄物排放等各個方面，既可對它們進行單項因素評估又可進行綜合評價。1993年6月成立的國際標準化組織環境管理標準化委員會（ISO/TC207）由六個分委會組成，其中：SC5為“生命周期評定”分委員會，它的任務就是研究產品的整個生命周期，即從開發、設計、制造、流通、報廢到再利用的全過程中對環境的影響進行評價?！?