Стальной шлак помогает бетонной и цементной промышленности сократить выбросы углекислого газа, но, поскольку сталелитейная промышленность также работает над сокращением выбросов углекислого газа, в будущем стального шлака может стать меньше.
Застроенная среда является крупнейшим источником выбросов CO2. Поскольку сталелитейная, бетонная и цементная отрасли являются крупными игроками в строительной отрасли, эти отрасли совместно или по отдельности работают над множеством инициатив по сокращению выбросов углекислого газа. Один проект, над которым они работают вместе, предполагает использование стального шлака при производстве цемента и бетона — метод, который, как доказано, сокращает выбросы при производстве цемента и бетона.
В этом случае в качестве замены клинкера используется стальной шлак, или так называемый молотый гранулированный доменный шлак (GGBFS). «GGBFS — это то, что мы называем заменителем клинкера», — объясняет Клод Лореа, директор по цементу, инновациям и ESG Глобальной ассоциации цемента и бетона. «Заменители клинкера – или дополнительные вяжущие материалы (SCM) – представляют собой широкий спектр как природных, так и промышленных-материалов, которые можно использовать для замены части клинкера в портландцементе. Поскольку клинкер является элементом в цементе, ответственным за большую часть выбросов углерода, снижение содержания клинкера (также известного как фактор клинкера) в цементе дает преимущество в снижении его воздействия на окружающую среду».
Стальной шлак не является новым ингредиентом цемента
Использование стального шлака в цементе – явление не новое. Лореа говорит: «Его первое коммерческое использование началось более 150 лет назад, в 1865 году, когда известково-шлаковый-цемент начал коммерчески производиться в Германии. К 1901 году его начали использовать в портландцементе для изготовленияАйзенпортландцементс максимальным содержанием GGBFS 30%; за этим последовало в 1907 годуГохофенцемент, с содержанием GGBFS до 85%.
«С тех пор он стал важным дополнительным вяжущим материалом при производстве цемента с несколькими ключевыми преимуществами: с ним можно обращаться и транспортировать так же, как с клинкером, и его можно использовать с более высокой степенью замещения, чем другие дополнительные вяжущие материалы (например, с небольшими ограничениями на его использование в европейских стандартах по бетону). Он также широко доступен по всему миру для использования в производстве цемента».
GGBFS также имеет ряд положительных результатов при производстве бетона, добавляет Лореа. «Бетон GGBFS демонстрирует меньшую теплоту гидратации, снижает риск растрескивания и продолжает набирать прочность в течение более длительного периода времени, что приводит к более высоким пределам прочности. Кроме того, GGBFS снижает риск повреждений, вызванных щелочной-реактивностью кремнезема, обеспечивая при этом более высокую устойчивость к химически-агрессивным средам. В результате бетон GGBFS, вероятно, прослужит дольше и потребует меньшего обслуживания в течение всего срока службы - оба важных преимущества с точки зрения экономической, социальной и экологической устойчивости здания, которые он использует для строительства».
На цементном или бетонном заводе можно добавлять измельченный гранулированный доменный шлак, летучую золу, молотый известняк и другие материалы для получения бетона с меньшими выбросами CO2, но при этом с требуемыми или даже улучшенными характеристиками.
Доступность стального шлака обречена на снижение
Однако, поскольку сталелитейная промышленность работает над сокращением собственных выбросов, количество стального шлака, доступного для цементной и бетонной промышленности, будет сокращаться, и Лореа говорит, что отрасль уже ищет альтернативы.
«Наличие подходящих материалов во всем мире сейчас варьируется, и будет меняться в будущем, потому что, например, летучую золу получают от угольных электростанций, а измельченный гранулированный доменный шлак — от доменных печей сталелитейной промышленности, и эти отрасли также переживают переходный период», — говорит она. «В ближайшие десятилетия будет более широко использоваться молотый известняк и внедряться обожженные глины, чтобы компенсировать сокращение поставок летучей золы и измельченного гранулированного доменного шлака, а также еще больше снизить соотношение связующего вещества клинкера. Обожженные глины основаны на месторождениях глины, которые географически разбросаны и достаточно обильны, чтобы удовлетворить прогнозируемый спрос».
По данным Глобальной ассоциации цемента и бетона, в среднем по всему миру коэффициент связующего вещества клинкера в настоящее время составляет 0,63. По прогнозам, к 2030 и 2050 годам этот показатель снизится до 0,58 и 0,52 соответственно. Однако на данный момент стальной шлак остается важным компонентом в сокращении выбросов CO2 в цементе, хотя Лореа отмечает, что ему все еще необходимо завоевать признание среди некоторых покупателей цемента, и его доступность ограничена.
«Хотя доступность материалов может быть ограничением соотношения клинкерного связующего, в настоящее время прием клиентов является препятствием для полного использования этого рычага в некоторых развитых и развивающихся странах. Региональные и даже страновые различия также неизбежны из-за различной доступности материалов и требований рынка», - говорит она.