近年來，為降低生產(chǎn)熱耗，減少水泥生產(chǎn)過程中CO2排放量，國(guó)內(nèi)外水泥企業(yè)采取的措施主要有：通過提高工藝裝備技術(shù)和優(yōu)化生產(chǎn)管理來降低生產(chǎn)熱耗。目前技術(shù)優(yōu)良的大型預(yù)分解窯生產(chǎn)熱耗已降至2968～3093kJ/kg，生產(chǎn)熱耗雖可進(jìn)一步下降，但下降幅度不大。第一種途徑是采用代用燃料，如塑料、廢機(jī)油、肉骨粉、橡膠等工業(yè)廢料及城市生活垃圾等，以減少礦物燃料的使用。德國(guó)年平均代用率最高，已超過60%。另一途徑是在粉磨水泥中摻入膠凝材料，降低熟料在水泥中的摻加率，若水泥中熟料摻加率減少1%，則熱耗和CO2排放量也會(huì)減少1%，這是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外水泥企業(yè)發(fā)展的重心。2003年，國(guó)外水泥中熟料平均所占的比例為0.85，2010年為0.80，而最大的五家跨國(guó)公司則降至0.75，中國(guó)約0.62。這表明熟料在水泥中所占比例仍將呈下降趨勢(shì)，膠凝材料的使用量將進(jìn)一步增加。

當(dāng)前，水泥工業(yè)使用的膠凝材料主要為礦渣和粉煤灰，以及天然火山灰和一些工業(yè)廢渣，而這些膠凝材料并不是均勻地分布在水泥廠和粉磨站的周邊。在某些國(guó)家和地區(qū)，缺乏水泥工業(yè)所需的膠凝材料。為降低水泥生產(chǎn)熱耗，減少水泥生產(chǎn)所產(chǎn)生的CO2排放量和生產(chǎn)成本，近年來，人工合成膠凝材料的發(fā)展勢(shì)頭加快。

人工合成膠凝材料中，最為普遍且所需熱耗和生產(chǎn)成本最低的是燒頁(yè)巖和燒粘土。燒頁(yè)巖含有較高的氧化鈣成分，磨細(xì)后本身就具有水硬性。燒粘土最好選用含砂少、高嶺石含量高的粘土來制備，以獲得高的活性。煅燒溫度與粘土內(nèi)所含的主要粘土礦物種類有關(guān)，一般略高于粘土礦物的脫水溫度，通常為400～800℃，此溫度遠(yuǎn)低于水泥熟料1400℃以上的煅燒溫度且不需碳酸鈣分解熱，其熱耗和生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于水泥熟料。為此，人工合成凝膠材料在一些缺乏膠凝材料的國(guó)家和地區(qū)，是有一定市場(chǎng)的。

圖1 火山灰生產(chǎn)系統(tǒng)-專利生產(chǎn)

圖2 丹麥FLSmidth設(shè)計(jì)的5t/d燒粘土可移動(dòng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

為開發(fā)燒粘土、頁(yè)巖所需的低熱耗工藝裝置，國(guó)外的公司利用水泥預(yù)分解窯生產(chǎn)技術(shù)中的破碎烘干、預(yù)熱器、分解爐、回轉(zhuǎn)窯、冷卻機(jī)原理，進(jìn)行了專利申請(qǐng)（圖1），同時(shí)利用5t/d燒粘土的半工業(yè)試驗(yàn)裝備，對(duì)世界各地不同粘土、頁(yè)巖進(jìn)行了試驗(yàn)（圖2），為工業(yè)生產(chǎn)積累資料。

上述工藝裝置技術(shù)熱效率高，在預(yù)分解窯生產(chǎn)過程中大量應(yīng)用，且生產(chǎn)技術(shù)成熟可靠。在中國(guó)因鋼鐵和發(fā)電企業(yè)產(chǎn)出的礦渣、粉煤灰多，該裝置用途可能不大，而在海外則存在市場(chǎng)。