新型低碳水泥LC^3的应用前景(下)

新型低碳水泥LC3的应用前景(下)
付立娟
(国家建筑材料展贸中心，北京100037 )
摘要：从新型低碳水泥LC3性能特性、生产与应用、技术可行性和盈利能力、环境影响评价等方面阐明，其可以减少30%的(：02排放和水泥生产中15%~20%的能耗，是传统普通硅酸盐水泥最有希望的替代品。

为未来水泥提供了一种可持续、高性能和低成本的替代方案，并为我国研究更可持续的硅酸盐水泥替代材料提供了有益借鉴和参考。

关键词：新型低碳水泥LC3;胶凝材料；替代品
中图分类号：TQ172.7 文献标识码：B文章编号：1671—8321 (2020〉10—0091—03
(接第9期第102页）
3技术可行性和盈利能力分析
就财务基准而言，选择水泥是关键。

由于与LC'1性 能最接近的水泥类型是CEM I或O PC，因此，将这种组 成（95%的熟料和5%的石膏）的水泥作为基准。

图13 是生产LC3的三种情景，对这三种不同实施方案进行了分析：
(1)一个用LC1替代部分CEM I/OPC生产的水泥n
(2) —个使用进口熟料生产LC3的现有粉磨n
(3)—个用进口熟料在新建项目中生产LC'1的投总，其中燃料使用是关键因素，需要使用与熟料相同的廉 价燃料才能具有竞争力。

图14、15分别为煅烧黏土和LC3的生产成本。

情景1-1 情录卜2 情景2-1 情景2-2 情景3-2情景3-2
■黏土靠近工厂■黏土距工厂200k n i
图14不同情景的缎烧黏土成本（美元/t)
资者。

情录3:
•新建粉磨厂
•0.4Mt LC3
•年产124kt煅烧黏土
•FC对比RT
•黏土 <10km^200km
图13生产LC3的三种情景图
评估时，黏土的煅烧采用闪速煅烧炉和回转窑，此外，还考虑了适宜黏土的可用性，即离生产现场近(10km)或远（200km)。

根据模拟的运输成本，进行了汇
40.0
35.0
36.0 ^ 3670I T T
I I■，「■—犯1圓—32^
56r5-
”•情景2—1情景2_:2:情？：3_r情景3-2
■黏土靠近工厂■黏土距工厂200km
2〜7美兀/t效益----LC3比CemI
(现金成本30美元/t水泥）
10〜15美元/t效益—LC3比CemI
(现金成本47美元/t水泥）
图15 LC3生产总成本（美元/t)
假设LC3的销售价格与C E M丨相同，与C E M丨/OPC 相比，如果在现有水泥厂生产，且黏土位于工厂附近，则 生产LC3的盈利能力非常高（内部收益率IR R>60%)。

如果黏土位于距离工厂200k m的地方，盈利能力将大大降低（IR R=22%~24%),但仍然可以接受。

在粉
2020.10 CHINA CEMENT \
91
睡研究与探讨Research & Discussion
磨厂情景中，即使黏土远离工厂，盈利能力仍然很高(IRR>50%)。

对于新建装置，如果黏土靠近工H盈利 能力相当低（ir r=i7%)，如果黏土远离工n则没有吸引 力（IRR=9%)。

原有粉磨厂和新建厂之间的盈利能力差 异在于后者包括粉磨厂资本支出的影响。

如果LC3的售价 比C E M I低2美元/t，那么项目可行性仅适用于黏土靠近 生产现场的情景。

图16是生产LC3的投资回收期，图17是LC3的内部收 益率。

这些估算是基于水泥行业通常存在的假设和成本，因此应将其视为参考。

年
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0 0.0i i u l d
情景1-1 情景1-2 情景2-1 情景2-2 情景3-2 情景3-2
■黏土靠近工厂_黏土距工厂200k m
图16不同情景生产LC3的投资回收期
40% 0%
98%
87%
■ 71%
情景1-1 情景1-2 情景2-1 情景2-2 情景3-1 情景3-2
■黏土靠近工厂■黏土钜工厂200k m
图17不同情景生产LC3的内部收益率
然而，鉴于上述数字，在大多数情况下，生产LC3看起
来是很有吸引力的，即使黏土位于离工厂200km较远的
地方，也可在现有综合厂或现有粉磨厂生产。

黏土到生产
设施的距离是关键驱动因素=但新建项目投资成本高，使
其吸引力较小或没有吸引力。

从另一角度来看，煅烧黏土可在与硅酸盐水泥类似
的设备中生产,投资成本相似。

锻烧温度（700t〜850T)
比熟料（丨450T)低很多，导致能源成本较低。

然而，主
要的成本降低是由于高的熟料替代率和可加入大量的石
灰石，规模问题也很重要。

当在大型工厂使用廉价燃料
或将废料作为燃料的一部分时，生产熟料的成本大幅下
降。

理想情况下，黏土的锻烧需要在相同规模和使用同样
的燃料来实现节能。

此外，如果黏土非常潮湿，需要能量
烘干，则可能会出现成本增高问题。

将现有的旧窑改造成黏土煅烧炉和建立新的闪速黏
土锻烧炉，这两种方案都显示出了较好的资本支出回报
率。

在技术、经济、低资本投资、原材料易得性上满足技
术可行性要求。

生产质量与通用水泥相当，并且可以很容
易地集成到现有水泥生产系统中，与现有水泥类型相比，
具有潜在的技术可持续性。

4环境影响评价概要
古巴水泥工业对LC3等进行了详细的生命周期评估
研究。

将I.C3-50与含有5%石灰石的硅酸盐水泥和用15%
天然火山灰替代熟料的火山灰硅酸盐水泥进行了对比，
对这三种情景进行了评估，包括试生产、古巴可预见的生
产方案和最佳适用技术，见表6、表7。

表6 LC3生产的经济可行性情景
情景煅烧炉类型资本支出厄万美元黏土可用性-距离/km IX3生产成本八美元/t)吸引力-内部收益率/%
情景1-
水泥厂年产lM比C3
(0.3Mt煅烧黏土）
闪速锻烧炉10.3
1023.463
20027.322
回转窑 6.6
1024.287
20028.124
情景2-
粉磨厂生产0.413M山C3
(0.124Mt 煅烧黏土）
闪速煅烧炉8.15
1032.175
20036.055
回转窑 6.1
1032.698
20036.571情景3 -
新建项目生产〇.413MtLC3
(0.124Mt 煅烧黏土）闪速煅烧炉27.0
1032.117
20036.09回转窑26.0
1032.617
20036.59
注：基于简化的现金流折现92/中国水泥2020.10
表7古巴水泥工业不同技术的输入数据指标中试水平工业水平B A T水平高岭土距离/k m15060〜150<100
燃料类型古巴原油
石油焦
+古巴原油
气体燃料
+废弃物
熟料煅烧技术湿法回转窑4级预热器
+预分解炉
6级预热器
+预分解炉
黏土锻烧技术湿法回转窑改造的煅烧炉优化的闪速煅烧炉
图18显示了三种不同技术水平（中试、：Dlk和BAT)下 的OPC、混合水泥PPC和LC3的二氧化碳排放对比。

结果 表明，无论技术水平如何，LC3水泥总能使二氧化碳排放 量减少约30%。

此外，就二氧化碳排放量而言，在中试中 生产的较差的LC3水泥比使用BAT生产的最佳OPC更好。

虽然与OPC相比，由于LC3的柔软性在粉磨过程中有明 显的电耗降低，但二氧化碳排放的减少主要与节能和熟 料替代有关。

□W J W B R
_ V M W C S io o ■tm m m o〇□e*s*«X B〇o
图18古巴水泥生产对全球变暖的潜在影响
印度理工学院（I I T)马德拉斯分校的研究分析也表明，与水泥OPC相比，LC3-50可节省30%的二氧化 碳排放量，与火山灰（粉煤灰）硅酸盐混合水泥相比，可节省约10%的二氧化碳排放量，与古巴计算的数字 相似。

IIT马德拉斯分校计算了 30MPa和50MPa等级混凝 土的二氧化碳排放量，如图19、20所示。

在这两种情况 下，LC3-50混凝土的排放量都最低。

在30\^3级，LC3- 50混凝土二氧化碳排放量与粉煤灰水泥混凝土的大致 相同，但在50MPa级，LC3-50混凝土甚至比粉煤灰水泥 混凝土减少更多二氧化碳排放。

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丨助
丨肝
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15% 粒化;
图19 30MPa级混凝土的二氧化碳排放图
图20 50MPa级混凝土的二氧化碳排放图
5结束语
LC3为未来水泥提供了一种可持续、高性能和低成本 的替代方案。

这种新型低碳水泥为我国研究更可持续的 硅酸盐水泥替代材料提供了有益借鉴和参考。

我国已淘汰 湿法回转窑，有更新的第二代锻烧技术，会取得更好的节 能效果。

参考文献：
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(全文完）
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3。