水泥鋼鐵行業(yè)迎來(lái)新的減碳“藥方”

在機(jī)器轟鳴的水泥廠車間里，堆積如山的鋼渣曾是企業(yè)亟待處理的負(fù)擔(dān)。如今，它們正通過(guò)一種嵌入生物炭“微通道”的新材料，高效“吞食”煙氣中的二氧化碳，化身低碳建材。這場(chǎng)源于實(shí)驗(yàn)室的材料革命，正從生產(chǎn)線走向廣闊礦山，將工業(yè)減碳的論文寫在祖國(guó)大地上。

日前，中青報(bào)·中青網(wǎng)記者從南京工業(yè)大學(xué)獲悉，該校材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生徐茂淳，在低碳膠凝材料領(lǐng)域取得系列創(chuàng)新進(jìn)展，其研發(fā)的新技術(shù)將鋼渣固碳效率提升30%以上，相關(guān)節(jié)煤劑技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用后年減碳潛力可達(dá)3萬(wàn)噸，為工業(yè)過(guò)程減碳提供了切實(shí)可行的材料解決方案。

據(jù)介紹，鋼渣等工業(yè)固廢的傳統(tǒng)處理方式存在固碳效率低、反應(yīng)周期長(zhǎng)的瓶頸，主要原因是二氧化碳難以有效滲透至材料內(nèi)部進(jìn)行反應(yīng)。

在導(dǎo)師莫立武教授的指導(dǎo)下，徐茂淳經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，提出了“二氧化碳內(nèi)養(yǎng)護(hù)調(diào)控”新策略。

該策略的核心創(chuàng)新在于，通過(guò)引入具有特殊多孔結(jié)構(gòu)的生物炭作為功能材料，構(gòu)建了二氧化碳向鋼渣內(nèi)部輸運(yùn)和擴(kuò)散的微通道，從而將固廢綜合利用率提升至95%，并使二氧化碳固定效率顯著提高超過(guò)30%。這一方法超越了傳統(tǒng)表面處理的局限，從材料設(shè)計(jì)的源頭提升了固碳效能。

技術(shù)的生命力在于應(yīng)用。基于該原理，徐茂淳作為核心成員參與建設(shè)的首條利用鋼渣捕集水泥窯煙氣CO?制備低碳水泥的生產(chǎn)線，已于2022年成功投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了該項(xiàng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證到工業(yè)化生產(chǎn)的跨越。這不僅是技術(shù)路線的成功，更探索出了一條將工業(yè)廢氣與固廢協(xié)同資源化的新路徑。

面對(duì)水泥生產(chǎn)這一高能耗、高排放領(lǐng)域的挑戰(zhàn)，徐茂淳將科研扎根于生產(chǎn)一線。作為國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的骨干，他深入多家水泥企業(yè)車間，在真實(shí)工業(yè)環(huán)境中獲取數(shù)據(jù)、驗(yàn)證技術(shù)。

他與團(tuán)隊(duì)在寧波的節(jié)煤劑生產(chǎn)廠進(jìn)行了為期一個(gè)多月的駐廠調(diào)試，最終開(kāi)發(fā)出多離子復(fù)合節(jié)煤劑。該劑種通過(guò)優(yōu)化燃燒過(guò)程，已在近十家企業(yè)試用，數(shù)據(jù)顯示其規(guī)模化應(yīng)用每年可節(jié)約實(shí)物煤耗1.5萬(wàn)噸，相應(yīng)減少二氧化碳排放3萬(wàn)噸以上。

徐茂淳的研究并未停留在單一領(lǐng)域。在江蘇淮安，他針對(duì)鋼鐵企業(yè)堆積的鋼渣提出固碳改性制備建筑材料的資源化方案；在貴州煤礦，他與團(tuán)隊(duì)測(cè)試了利用二氧化碳作為發(fā)泡氣體的新型輕質(zhì)充填材料，該材料在保障礦井安全回填的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了二氧化碳的封存，已申請(qǐng)兩項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利并完成初步試用。