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        新時(shí)代硫(鐵)鋁酸鹽水泥的發(fā)展

        2019-01-31 03:39:30原國(guó)家建材局局長(zhǎng)王燕謀
        中國(guó)水泥 2019年1期
        關(guān)鍵詞:鋁酸鹽水泥生產(chǎn)

        原國(guó)家建材局局長(zhǎng) 王燕謀

        在以習(xí)近平總書(shū)記為核心的黨中央領(lǐng)導(dǎo)下,中國(guó)社會(huì)主義建設(shè)進(jìn)入了新時(shí)代,硫(鐵)鋁酸鹽水泥產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。

        一、水泥行業(yè)新形勢(shì)

        進(jìn)入新世紀(jì)后,中國(guó)水泥行業(yè)發(fā)生了預(yù)分解窯新型干法生產(chǎn)建設(shè)新高潮,生產(chǎn)技術(shù)水平迅速提升,水泥產(chǎn)量大幅增長(zhǎng),2001年到2017年的水泥產(chǎn)量變化曲線(xiàn)示于圖1。從該圖可看出,我國(guó)水泥產(chǎn)量從2005年開(kāi)始快速增長(zhǎng),到2014年出現(xiàn)拐點(diǎn),峰值為24.8億噸,此后便在波動(dòng)中穩(wěn)定下滑。水泥不能久儲(chǔ),企業(yè)都是以銷(xiāo)定產(chǎn),產(chǎn)量基本可以代表需求量,產(chǎn)量的峰值基本可代表消費(fèi)量的峰值。

        圖1 2001年-2017年我國(guó)水泥產(chǎn)量變化

        世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和一些新興國(guó)家水泥工業(yè)發(fā)展也經(jīng)歷過(guò)同樣的軌跡,消費(fèi)量快速增長(zhǎng)后出現(xiàn)拐點(diǎn),然后穩(wěn)步下滑,只是出現(xiàn)消費(fèi)峰值的年代有所不同,而達(dá)到峰值時(shí)的人均積累消費(fèi)量則是在同一個(gè)水平上,具體數(shù)據(jù)示于表1。

        表1 中國(guó)與其他國(guó)家水泥消費(fèi)峰值比較

        消費(fèi)量的變化充分說(shuō)明,我國(guó)水泥工業(yè)也已步發(fā)達(dá)國(guó)家和一些新興國(guó)家之后塵,進(jìn)入穩(wěn)定下滑的發(fā)展階段,正面臨著產(chǎn)能過(guò)剩的新常態(tài)。

        按“十四大”以來(lái)中共中央闡明的社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)理論,應(yīng)對(duì)產(chǎn)能過(guò)剩的辦法是:充分發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)制的作用,通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勝略汰;加強(qiáng)政府的依法監(jiān)管。目前,我國(guó)水泥企業(yè)都在大力推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新,力爭(zhēng)在競(jìng)爭(zhēng)中取勝。

        水泥行業(yè)另一個(gè)新形勢(shì)是環(huán)境和生態(tài)制約因素愈加明顯,生產(chǎn)環(huán)保法定指標(biāo)愈來(lái)愈高,礦山開(kāi)采許可愈加嚴(yán)格。為應(yīng)對(duì)環(huán)境和生態(tài)制約,一些企業(yè)已開(kāi)始調(diào)整生產(chǎn)布局,將生產(chǎn)線(xiàn)由環(huán)保負(fù)荷高的城市搬遷到環(huán)保負(fù)荷低的偏僻山區(qū);有的還到國(guó)外建廠。

        硫(鐵)鋁酸鹽水泥是有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)業(yè),綠色生產(chǎn)成本較低,新形勢(shì)對(duì)硫(鐵)鋁酸鹽水泥發(fā)展帶來(lái)的既有挑戰(zhàn)也有機(jī)遇。

        二、建筑土木工程業(yè)的新動(dòng)向

        進(jìn)入新時(shí)代,全國(guó)各行各業(yè)都朝著“中國(guó)夢(mèng)”的宏偉目標(biāo)、按中共中央“五位一體”的總體布局,調(diào)整方向,努力奮進(jìn),快速發(fā)展。在這大發(fā)展的洪流中,可以看到建筑土木工程業(yè)萌發(fā)的新動(dòng)向,對(duì)水泥工業(yè)提出的新要求。

        1.海洋工程 地球面積的70%是海洋,向海洋索取資源是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的必然。中共“十八大”和“十九大”都提出要?jiǎng)?chuàng)建海洋強(qiáng)國(guó)。在海洋造地、采油、風(fēng)力發(fā)電和養(yǎng)殖等產(chǎn)業(yè)正快速興起,海港和海上橋梁等建設(shè)工程日益增多。這些設(shè)施的建設(shè)都需要具有耐海水腐蝕性能的水泥。

        2.負(fù)溫施工工程 我國(guó)曾在南極建設(shè)長(zhǎng)城、中山、昆侖和泰山等考察站,近期正在建設(shè)機(jī)場(chǎng),南極旅游業(yè)也在穩(wěn)步推進(jìn)。在“一帶一路”倡議下,我國(guó)已啟動(dòng)開(kāi)辟北冰洋航線(xiàn),建立亞歐之間最便捷的海上運(yùn)輸通道。在南、北極的開(kāi)發(fā)中必定有許多負(fù)溫施工工程。我國(guó)北方地區(qū),早就推行負(fù)溫施工。隨著該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)騰飛,其工程規(guī)模將迅速擴(kuò)大。各種工程的負(fù)溫施工都須由快硬和抗凍性能優(yōu)良的水泥來(lái)保證。

        3.房屋建筑工程 在數(shù)字化時(shí)代,傳統(tǒng)的建筑方式正在轉(zhuǎn)變,房屋建筑工程朝著工廠化生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)模塊式裝配的現(xiàn)代技術(shù)方向發(fā)展。按這種建造方式,須在工廠生產(chǎn)各種各樣的建筑構(gòu)件和混凝土制品。為提高生產(chǎn)效率、降低成本,需要價(jià)格合理的快硬高強(qiáng)水泥。這是一個(gè)量大面廣的水泥需求的改變,對(duì)此應(yīng)給與足夠的關(guān)注。

        4.修補(bǔ)工程 新中國(guó)成立后已經(jīng)69年,改革開(kāi)放也有40年,工程積累巨大,須修補(bǔ)的工程日益增多。特別是公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)和 海港等交通工程設(shè)施的搶修,不僅工作量巨大,而且時(shí)間緊迫。修補(bǔ)工程在國(guó)內(nèi)外都是一個(gè)重要產(chǎn)業(yè),須有配套的技術(shù)和相應(yīng)的材料,所用的水泥要具有快硬、膨脹性能。

        5.環(huán)境美化工程 隨著各地政府對(duì)生態(tài)文明建設(shè)力度的加大和旅游業(yè)的快速發(fā)展,環(huán)境美化工程產(chǎn)業(yè)異軍突起,建筑浮雕、人造塑像、紀(jì)念模型和異形配件等藝術(shù)品遍及城鄉(xiāng),其工程量逐年增多,前景看好。美化工程需用可塑性極佳的GRC材料。

        硫(鐵)鋁酸鹽水泥具有優(yōu)良的耐海水腐蝕性能、負(fù)溫施工性能、快硬高強(qiáng)性能、膨脹性能、防水性能和低堿性能等等。建筑土木工程業(yè)的新動(dòng)向給硫(鐵)鋁酸鹽水泥帶來(lái)巨大的商機(jī)。

        三、硫(鐵)鋁酸鹽水泥的研究

        研究分三個(gè)方面:理論研究、應(yīng)用研究和生產(chǎn)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

        1.理論研究

        在理論研究中有一系列新的發(fā)現(xiàn)。

        在物相研究中發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)有效相組成:

        在形成動(dòng)力學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)了下列有價(jià)值的理論:

        惰性C2AS與CaSO4可反應(yīng)生成活性的C4和C2S;

        C6AF2由C2F連續(xù)固溶Al2O3和Fe2O3而形成,是C2F-C6A2F固溶體系列之一。

        一般情況下,C4與C3S不能共存,但在CaF2介入條件下,C4可與C3S共存;

        硫(鐵)鋁酸鹽水泥熟料礦物都是通過(guò)固相反應(yīng)形成。

        2.應(yīng)用研究

        在應(yīng)用研究中取得一系列實(shí)用成果。

        發(fā)現(xiàn)選用低品位礬土、石膏和石灰石做原料可制得以C4和C2S為主要礦物組成的硫鋁酸鹽水泥熟料;

        發(fā)現(xiàn)選用鐵礬土、石膏和石灰石或低品位礬土、鐵礦、石膏和石灰石作原料,可制得以C4A、C2S和C6AF2為礦物組成的鐵鋁酸鹽水泥熟料;

        發(fā)現(xiàn)硫鋁酸鹽水泥和鐵鋁酸鹽水泥都具有快硬、高強(qiáng)、膨脹、抗凍、水化熱集中釋放、耐腐蝕和防水等等建筑特性。然而,鐵鋁酸鹽水泥在性能上比硫鋁酸鹽水泥更具優(yōu)勢(shì):制品表面不起粉;無(wú)早期鋼筋銹斑;膨脹期較短,耐海水侵蝕性能更好。硫鋁酸鹽水泥與鐵鋁酸鹽水泥相比,其主要特點(diǎn)是水化液相pH值較低,可制作耐久性?xún)?yōu)異的GRC制品。

        3.生產(chǎn)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)

        硫(鐵)鋁酸鹽水泥熟料最早是在年產(chǎn)2萬(wàn)-3萬(wàn)噸中空干法回轉(zhuǎn)窯上試制成功的。其后,逐步提升到年產(chǎn)9萬(wàn)-10萬(wàn)噸的立筒預(yù)熱器窯和年產(chǎn)30萬(wàn)噸的預(yù)分解窯新型干法生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行生產(chǎn)。通過(guò)技術(shù)入股和技術(shù)轉(zhuǎn)讓?zhuān)粩喟l(fā)展硫(鐵)鋁酸鹽水泥生產(chǎn)。1997年全中國(guó)有15個(gè)硫(鐵)鋁酸鹽水泥廠,年總產(chǎn)量近100萬(wàn)噸,一個(gè)水泥新型產(chǎn)業(yè)的雛形已經(jīng)形成。經(jīng)過(guò)20年市場(chǎng)錘煉,2017年硫(鐵)鋁酸鹽水泥廠有19個(gè),總產(chǎn)量保持在130萬(wàn)噸左右。

        根據(jù)硫(鐵)鋁酸鹽水泥特性,在生產(chǎn)開(kāi)發(fā)的同時(shí),進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

        (1)1978年12月,用快硬硫鋁酸鹽水泥建造的國(guó)家海洋局大樓,該樓已安全使用40年。

        (2)1994年10月用快硬鐵鋁酸鹽水泥建造的沈陽(yáng)遼寧物產(chǎn)科貿(mào)大廈。該樓100m高,28層,建筑面積4萬(wàn)m2,已安全使用24年。

        (3)1983年初采用快硬鐵鋁酸鹽水泥建造的福建東山島南門(mén)海堤。已安全使用35年。

        (4)1984年采用快硬硫鋁酸鹽水泥建造的中國(guó)南極長(zhǎng)城站。已安全使用34年。

        (5)1993年采用快硬鐵鋁酸鹽水泥生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土梁。用于建造北京立交橋,如燕莎橋、蘇州橋和航天橋等等。已安全使用25年。

        (6)20世紀(jì)90年代采用快硬鐵鋁酸鹽水泥生產(chǎn)的下水管。至今仍在大批量生產(chǎn),已有20多年歷史。

        (7)2009年采用快硬硫鋁酸鹽水泥搶修天安門(mén)金水橋。至今已有9年,仍在使用。

        (8)用GRC弧形外墻板建造的北京亞運(yùn)村五洲大酒店。亞運(yùn)會(huì)前建造的弧形外墻板至今完好無(wú)損。

        在理論研究和應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上,硫(鐵)鋁酸鹽水泥的生產(chǎn)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)取得了很大進(jìn)展,一個(gè)水泥新品種產(chǎn)業(yè)在中國(guó)已經(jīng)形成,一批相應(yīng)的建筑物已經(jīng)歷數(shù)十年耐久性考驗(yàn)。

        然而,近20年來(lái),硫(鐵)鋁酸鹽水泥產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)不快,至今體量不大,年產(chǎn)量一直維持在100萬(wàn)-150萬(wàn)噸之間。究其原因,主要是生成與應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作做得不夠。生產(chǎn)技術(shù)停留在小型回轉(zhuǎn)窯階段,不能發(fā)揮出該水泥的環(huán)保優(yōu)勢(shì);應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作未能做到制定出各種工程應(yīng)用的設(shè)計(jì)規(guī)范和施工規(guī)程,因此工程單位無(wú)法普遍大量地采用該種水泥。硫(鐵)鋁酸鹽水泥的技術(shù)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作亟待繼續(xù)。

        四、新時(shí)代硫(鐵)鋁酸鹽水泥的開(kāi)發(fā)平臺(tái)

        工信部授權(quán)建材工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所的產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)公共服務(wù)平臺(tái)已選擇硫(鐵)鋁酸鹽水泥的研究和開(kāi)發(fā)作為主要方向之一,并開(kāi)展了大量具有重要意義的工作。

        1.發(fā)掘應(yīng)用成果

        2018年,赴福建東山島實(shí)地考察了34年前簡(jiǎn)稱(chēng)的南門(mén)海堤,采訪(fǎng)了當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐氖┕と藛T;經(jīng)過(guò)努力,采訪(fǎng)到了建造南極長(zhǎng)城站的工程技術(shù)人員,取得了一手資料;約請(qǐng)工程負(fù)責(zé)人,一起考察了24年前建造北京西三環(huán)航天橋。

        通過(guò)考察和采訪(fǎng),發(fā)掘和完善了硫(鐵)鋁酸鹽水泥的應(yīng)用開(kāi)發(fā)成果,為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)工作創(chuàng)造了必要條件。

        2.生產(chǎn)和技術(shù)開(kāi)發(fā)

        與堯柏集團(tuán)合作,在3200t/d預(yù)分解窯上試燒硫(鐵)鋁酸鹽水泥熟料。通過(guò)這次試燒得出,與硅酸鹽水泥熟料相比,可節(jié)煤31%,減排CO230%,減排NOx 70%,SO2為零排放。這些數(shù)據(jù)的得出,對(duì)緩解硫(鐵)鋁酸鹽水泥企業(yè)環(huán)保壓力很有利,普遍實(shí)行碳交易后,水泥生產(chǎn)成本可進(jìn)一步下降。

        堯柏集團(tuán)是大型水泥企業(yè),中國(guó)建材技術(shù)情報(bào)所是工信部授權(quán)的產(chǎn)業(yè)服務(wù)平臺(tái),兩者合作對(duì)硫(鐵)鋁酸鹽水泥的進(jìn)一步研發(fā)和產(chǎn)業(yè)的快速壯大有著重要意義。

        3.信息溝通

        開(kāi)辦培訓(xùn)班、與政府部門(mén)溝通、爭(zhēng)取協(xié)會(huì)支持、發(fā)布藍(lán)皮書(shū)等等工作已經(jīng)展開(kāi),并已初見(jiàn)成效,工信部已將硫(鐵)鋁酸鹽水泥列入鼓勵(lì)發(fā)展應(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品目錄。信息溝通工作對(duì)尋求政府支持、吸引風(fēng)險(xiǎn)投資和組織使用單位參與都將發(fā)揮重要作用。

        新時(shí)代硫(鐵)鋁酸鹽水泥開(kāi)發(fā)平臺(tái)在建材工業(yè)技術(shù)情報(bào)所領(lǐng)導(dǎo)下已經(jīng)建成,并已開(kāi)展大量有效工作,本人對(duì)此感到十分欣慰,將積極盡力支持。期盼這個(gè)平臺(tái)能實(shí)行科研、生產(chǎn)、應(yīng)用三方緊密結(jié)合,順應(yīng)水泥行業(yè)新形勢(shì),抓住現(xiàn)代建筑土木工程業(yè)新動(dòng)向,將硫(鐵)鋁酸鹽水泥的生產(chǎn)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作加快進(jìn)行下去,在市場(chǎng)拓展中,水泥產(chǎn)量在近期內(nèi)有較大增長(zhǎng),生產(chǎn)技術(shù)有較大提高。此外,希望硫(鐵)鋁酸鹽水泥技術(shù)平臺(tái),還應(yīng)發(fā)展成融資和企業(yè)重組平臺(tái),吸引大企業(yè)資金和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)投資,助推企業(yè)兼并重組,促進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)和擴(kuò)大生產(chǎn),使這個(gè)新興產(chǎn)業(yè)盡快發(fā)展壯大。

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