Journal: Science of the Total Environment
Link: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150280

简介：
  钢渣是炼钢过程中产生的工业废渣，其大量的堆置不仅占用土地资源，同时也污染环境，对生态环境和人体健康造成危害。钢渣的资源化利用已迫在眉睫。如今，钢渣常被用作骨料替代天然砂石，也可被磨粉后用作掺合料来制备混凝土或砌块等建筑材料。钢渣富含的碱性矿物使其具有了良好的碳化性能。碳化处理不仅可以解决钢渣由游离氧化钙、游离氧化镁引起的体积稳定性问题，还可将CO₂以稳定的碳酸盐形式进行封存，以减缓温室效应。

图1： 2020年全球钢铁产量。

  生命周期评估是用于评估与某一产品（或服务）相关的环境因素和潜在影响的方法，评估范围从取得原材料，到生产、使用直至废弃或再利用。但几乎所有的研究都忽略了使用阶段和生命结束阶段，因为他们假设: (1)这两个阶段的影响很小；(2)同类产品在这两个阶段产生的环境影响相似; (3)这两个阶段存在许多不确定因素，难以确定。但考虑到钢渣的耐磨性和硬度等带来的路面平整度和结构安全等问题，未来使用中维护和汽车燃料的消耗也可能影响相应的LCA结果。

图2：钢渣在建材领域的常用系统边界示意图。

  图3表述了钢渣的价值链和潜在的环境效益，特别强调其在建材领域的应用。基于LCA结果，本图对一些高耗能和高排放的过程进行了红色圆点标记，旨在通过提高加工技术和能源效率获得潜在的环境效益。此外，在生产阶段的加速碳化和使用、处置阶段的自然碳化过程中所吸收的CO₂也至关重要（如黄色和绿色圆点所示）。

图3：钢渣价值链及其潜在的环境效益。

  最后，本文还对现有的钢渣相关的LCA研究中的遗漏和不足进行了总结，包括功能单位的选用、系统边界的完整性、数据收集的代表性、不同分配规则的选用、敏感性分析等。
  本项研究成果受到国家自然科学基金的资助和经费支持。林忠财教授团队多年来一直致力于固体废弃物处置利用和碳化技术的研究主线，近5年累计以第一作者/通讯作者在JCLP, JCU, CCC, CBM等期刊发表SCI论文50余篇。目前本论文已经在线发表在Elsevier出版集团Science of the Total Environment杂志，欢迎大家点击文末阅读原文下载浏览。