綠色高性能水泥是水泥工業(yè)的發(fā)展方向。水泥工業(yè)實現“新型工業(yè)化”戰(zhàn)略目標，中心課題是資源、能源和環(huán)境保護問題，而關鍵是圍繞水泥工業(yè)“綠化”進程，利用高新技術創(chuàng)建綠色高性能水泥，實現水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。所謂綠色高性能，即在保證產品優(yōu)越性能的前提下，盡量降低不可再生自然資源、能源的消耗，減少對環(huán)境的污染，更多地利用工業(yè)廢渣和二次能源。利用添加劑技術生產綠色高性能水泥是一項切實可行的有效技術措施。

　　一、水泥工業(yè)對資源、能源的需求及其對環(huán)境的影響
　　1. 水泥工業(yè)對資源、能源的需求
　　根據目前石灰石和煤炭儲量及消耗量情況看，石灰石資源儲量約為450億噸，可開采利用的約為250億噸，每年耗用量若按7.5億噸計，服務年限不足40年，2003年度，消耗標準煤8700萬噸，占全年標準煤生產量的9%左右，而我國煤炭儲采比不足百年?？梢姽?jié)約資源和能源勢在必行。生料速燒劑是節(jié)約資源和能源消耗的重要技術。

　　2. 水泥工業(yè)對環(huán)境的影響
　　根據目前技術經濟狀況測算，生產1噸水泥熟料，需排放粉塵20kg，排放CO₂1000kg，排放SO₂0.24kg，排放NO_x 0.15kg。

　　水泥工業(yè)是粉塵、CO₂和SO₂的排放大戶，其排放量分別為全國工業(yè)生產總排放量的27.10%、21.8%、4.85%。CO₂ 、SO₂和NO_x是造成地球溫室效應和酸雨的有害氣體，要想盡一切辦法減少這類氣體的排放。

　　3. 水泥工業(yè)大量利用工業(yè)廢渣
　　水泥工業(yè)既有對環(huán)境造成污染的方面，同時又有大量利用工業(yè)廢渣變廢為寶的一面。由于環(huán)保和循環(huán)利用工業(yè)廢渣的雙重目的，工業(yè)廢渣的利用得到各國政府的高度重視。目前工業(yè)廢渣在水泥工業(yè)主要用于做水泥原料、水泥混合材料、水泥燃料和改性材料。利用工業(yè)廢渣的新技術、新設備、新方法、新政策相繼問世。特別是水泥工業(yè)烘干技術，均化技術，高細粉磨技術和水泥外加劑技術的發(fā)展，為大量利用工業(yè)廢渣，生產綠色高性能水泥提供了有效途徑。如山東宏藝科技有限公司生產的HY系列高效復合水泥添加劑，在不增加固定資產投資、不改變生產工藝的情況下，可使水泥中礦渣摻加量達50-80%，粉煤灰等工業(yè)廢渣摻加量達30-60%，生產綠色高性能水泥，同等情況工業(yè)廢渣摻加量提高50%以上，噸水泥可節(jié)約成本15元以上。如果我國水泥全部采用高效復合水泥添加劑，僅此一項每年可為國家創(chuàng)造100多億元經濟效益，社會效益和環(huán)境效益顯著。添加劑技術是發(fā)展綠色高性能水泥的重要技術措施。

　　二、利用水泥添加劑技術生產綠色高性能水泥
　　（一） 利用生料速燒劑技術煅燒綠色高性能水泥熟料
　　生料速燒劑技術是在復合礦化劑基礎上發(fā)展起來的集礦化、助熔、雜化、助燃、速燒為一體的復合高效環(huán)保型礦化劑。其主要作用機理是：①降低反應物質點間的鍵能，提高化學反應活性，強化SiO₂和CaO的反應能力。②促使液相提前出現，增加液相量，降低液相粘度，降低燒成溫度。③促使早強礦物及C₃S微晶形成，從而加速了硅酸鹽礦物的形成過程。④由于微量元素的固溶，提高了礦物中有缺陷的微晶數量，同時對C₃S和β-C₂S起穩(wěn)定作用。⑤提高煤炭燃燒速度和質量，促使熟料在較低溫度下（1200-1300℃）快速燒成，由于熟料燒成時間短，減少了窯內還原氣氛，使水泥熟料在煅燒時形成良性循環(huán)，從而提高熟料產質量，降低熟料熱耗。山東宏藝科技有限公司在此方面進行了深入的研究，形成了針對立窯和回轉窯兩種窯型的生料速燒劑定型產品。在眾多水泥廠使用后取得了可喜的成果。大量生產實踐證明，使用生料速燒劑可提高熟料臺時產量10%以上，可降低標準煤耗10%以上，熟料強度提高10%以上，噸熟料成本降低10元以上。根據國內外學者大量研究，生料速燒劑用于綠色高性能水泥熟料的生產一般分為兩個方面：一用于石灰石耗量少的低鈣熟料的生產，以加速活性低鈣礦物的形成和穩(wěn)定，降低燒成熱耗；二是在傳統(tǒng)硅酸鹽水泥熟料基礎上，改善熟料性能或水化活性，從而提高水泥熟料的使用效率和混合材使用效果。

　　1.利用生料速燒劑技術煅燒低鈣綠色高性能硅酸鹽水泥熟料
　　由于熟料CaO含量低（一般<60%），煅燒溫度低（低于1300℃），熟料煅燒耗能和CO₂排放將大幅度降低，另外還可大量采用低品位原料及工業(yè)廢渣。同時燒成溫度低也可使NO_x、SO₂的排放大幅度降低。自上世紀80年代以來研究最多比較成功的當屬高貝利特硅酸鹽水泥（HBC），這種水泥熟料中C₂S含量大于40%，噸熟料可節(jié)煤20-30%，并降低CO2排放量120-160kg。以這種水泥配制砼，可改善砼耐久性，降低砼溫升，提高砼工作性及外加劑使用效果，但這種水泥早期強度低，后期強度高，這種熟料需引入較多水化活性較高的鋁酸鹽、硫鋁酸鹽、氟鋁酸鹽或氯鋁酸鹽礦物，以利提高早期強度。生料速燒劑可引入上述早強礦物，又可起到穩(wěn)定β-C2S的作用，同時發(fā)揮提高產質量，降低能耗保護環(huán)境的重要作用。在使用速燒劑生產的低鈣水泥熟料的同時使用水泥助磨增強劑可進一步提高水泥強度。

　　2. 利用生料速燒劑技術煅燒高鈣綠色高性能硅酸鹽水泥熟料
　　我國水泥生產中42.5級以上水泥產量僅為水泥總量的20-30%。以至水泥砼行業(yè)水泥需求量大，砼資源綜合消耗大。所以提高熟料質量，提高熟料和混合材利用效率是水泥行業(yè)的技術重點。熟料的礦物組成、結構和晶體尺寸決定了水泥熟料質量，而生產優(yōu)質熟料與配料方案，煅燒制度和添加劑應用密切相關。國內外大量研究證明，要提高水泥強度應盡量提高硅酸鹽礦物（C₃S+C₂S）含量（≥73%），提高早強礦物C₃A含量（9-13%），降低鐵鋁酸四鈣（C₄AF）含量（<13%）。實踐證明高硅低鐵配料方案，是實現優(yōu)質高產的重要技術措施。許多企業(yè)嘗試高硅配料方案：KH=0.92-0.94，SM≥2.5，IM≥1.5。這一方案可燒出質量相當高的熟料：C₃S+C₂S≥73%，f-CaO≤2%，3天強度≥43MPa，28天強度≥65MPa，而且熟料產量高，易磨性好。因高硅低鐵方案易燒性差，所以需生料速燒劑技術配合。

　?。ǘ├酶咝秃纤喙δ芴砑觿┘夹g生產綠色高性能水泥
　　高效復合水泥添加劑是集助磨、增強、改善性能、降低成本為一體的高科技產品，是生產綠色高性能水泥的重要技術措施。其作用原理是：通過助磨功能提高磨機產量，提高比表面積，從而提高水泥強度。水泥增強劑的增強功能主要是添加劑中的化學物質與水泥及混合材中的鈣、硅、鋁等進行化學反應形成有助水泥增強的水化產物，同時造成水泥中氧化物的晶格缺陷，提高其反應活性。應用高效復合水泥功能添加劑技術在不增加固定資產投資，不改變生產工藝的情況下，達到提高水泥產質量、降低成本、生產綠色高性能環(huán)保水泥的目的。HY系列高效復合水泥功能添加劑是獲得國家發(fā)明專利、得到國家科技部中小企業(yè)創(chuàng)新基金無償支持的項目、國家火炬計劃項目和國家級重點新產品。下面以國家級高新技術企業(yè)山東宏藝科技有限公司研制開發(fā)、生產的強力牌HY系列高效復合水泥添加劑為例，闡述利用高效復合水泥添加劑技術，生產綠色環(huán)保水泥的技術方案。

　　1. 生產高強度水泥
　　其方法是熟料加30-70%礦渣，加高效復合水泥增強型添加劑，適量石膏，經高細粉磨。比表面積達到400m²/kg以上，生產水泥28天強度可超過其熟料強度。同等情況下與不摻添加劑的水泥相比可提高一個標號。

　　2.生產低堿低熱水泥
　　一般情況下熟料中堿的含量是一定的，用高效復合水泥添加劑技術高摻量低堿礦渣或低堿粉煤灰，控制最終水泥堿含量達標即可。如低堿礦渣水泥、低堿粉煤灰水泥、低堿復合水泥。同時可生產低熱水泥，如低熱礦渣水泥、低熱粉煤灰水泥、低熱復合水泥或低熱低堿礦渣水泥、低熱低堿粉煤灰水泥、低熱低堿復合水泥。

　　3. 生產高抗硫酸鹽水泥
　　利用高效復合水泥添加劑技術大摻量礦渣（60-70%），適量石膏，高細粉磨，即可制得符合標準要求的高抗硫酸鹽水泥。

　　4. 生產綠色環(huán)保型水泥
　　大量利用工業(yè)廢渣，不僅降低了水泥生產成本，而且有效地改善了水泥的性能，增加了水泥的耐久性。

　　5. 改善水泥的性能
　　使用高效復合水泥添加劑后大幅度地增加了混合材摻量，更有效地消除了熟料中f-CaO，使水泥的干縮性、抗凍融性、抗?jié)B性、抗碳化能力、抗侵蝕能力、水泥顏色等方面得到了較大改善。

　　6. 利用緩凝型高效復合水泥添加劑生產緩凝水泥或超緩凝水泥
　　高速公路建設、大體積砼建設都需緩凝或超緩凝水泥，用緩凝型高效復合水泥添加劑可簡單地生產上述水泥。

　　7. 生產其它特種水泥
　　用硅酸鹽熟料、鋁酸鹽熟料或者硫鋁酸鹽熟料加添加劑生產特種水泥的方法無疑是方便易行、成本較低的方法。例如用硅酸鹽水泥熟料加膨脹劑生產膨脹水泥或自應力水泥；用硅酸鹽水泥加速凝劑生產初凝在3分鐘之內、終凝在10分鐘之內的速凝水泥，用于噴射混凝土；用硫鋁熟料加促凝早強劑生產特快硬水泥，用于掄修快建等。

　　8. 生產高活性摻合料
　　將工業(yè)廢渣或礦物材料烘干后，加入具有激發(fā)性能的高效復合水泥添加劑，經高細粉磨即可生產高活性摻合料。