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    重點產業發展報告
    【原創】2020年度我國特種水泥生產與應用發展報告
    時間:2021-03-23    來源: 特種水泥分會    分享:
    2020年上半年,全球遭遇了新冠肺炎疫情的嚴峻挑戰,國際國內環境發生較大變化。在以習近平同志為核心的黨中央堅強領導下,國內疫情防控形勢不斷向好,各行業復工復產有序推進。水泥行業作為基礎設施建設的先行產業早一步實現了復工復產,截止至6月中旬工廠企業已基本全面開工,統計數據顯示,68.4%的企業達到正常生產水平八成以上。

    2020年上半年,全球遭遇了新冠肺炎疫情的嚴峻挑戰,國際國內環境發生較大變化。在以習近平同志為核心的黨中央堅強領導下,國內疫情防控形勢不斷向好,各行業復工復產有序推進。水泥行業作為基礎設施建設的先行產業早一步實現了復工復產,截止至6月中旬工廠企業已基本全面開工,統計數據顯示,68.4%的企業達到正常生產水平八成以上。

    1 前言

    自1908年鋁酸鹽水泥發明以來,特種水泥進入高速發展階段,大量的特種水泥品種被發明并得到應用。在多數發達國家,特種水泥用量占水泥總用量的5-10%。我國特種水泥的研究生產始于上世紀30年代。1932年王濤先生被聘任為啟新洋灰公司總技師,從而結束了中國水泥工業一直聘用洋人擔任總技師的歷史。不久,王濤應母校校長、著名橋梁專家茅以升先生的邀請,著手研究抗海水侵蝕的水泥新品種,用于建設錢塘江大橋的墩基,從而開創了中國特種水泥研究的先河。

    20世紀80年代,中國人發明了硫(鐵)鋁酸鹽水泥。這是人類史上水泥品種發展中的又一次重大創新。經過半個多世紀的發展,我國特種水泥技術水平已經躍居世界前列。

    2 我國特種水泥行業狀況

    我國特種水泥目前已經發展成為擁有60多個品種的水泥家族,是世界上特種水泥品種最為齊全,同時生產和應用量最大的國家。截止2020年10月底,我國獲得水泥生產許可證且處于有效期的水泥企業有3260余家,具備生產特種水泥的企業240余家(見表1),占全部許可證數量的7.36%,然而僅具備生產特種水泥許可的企業比例僅2.76%,多數企業生產特種水泥的同時還生產通用水泥。其中大壩水泥106家、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥99家,硫(鐵)鋁酸鹽水泥生產企業19家(未包含以特種材料名義生產的企業),鋁酸鹽水泥生產企業17家(未包含鋁酸鈣粉生產企業)。

    我國具有特種水泥生產許可的企業主要分布于西北、中南、西南地區,尤其西北地區,新疆、青海、寧夏具備特種水泥生產資質的企業占省內企業數量的比重超過30%,而江浙皖及廣東這一比例不足3%(見圖1)。

    表1 2020年10月底特種水泥生產許可企業數量

    圖1 我國特種水泥生產許可企業的主要分布

    2019年全國水泥總產量達23.3億噸,特種水泥總產量約3000萬噸,僅占全國總水泥產量1.3%,這許多工程應當使用特種水泥卻沒有使用,如海洋工程、道路工程等,從而造成工程質量問題,縮短了工程使用壽命。由此可見,我國水泥工業的特種化程度還遠遠不夠。目前,我國特種水泥生產線(不含特種硅酸鹽水泥)大多數是日產1000噸以下,多數生產線為中空窯改造的立同預熱器和預分解窯。特種水泥行業整體生產工藝落后,產能低,生產成本高,在水泥工業的節能減排和產業結構調整上還沒有發揮應有的作用。

    3 硫(鐵)鋁酸鹽水泥

    3.1 硫(鐵)鋁酸鹽水泥行業情況

    2018年,硫鋁酸鹽水泥被列入工信部發布的《建材工業鼓勵推廣應用的技術和產品目錄》(2018—2019)。目前國內生產企業采用的窯型有立筒預熱器窯、旋風預熱器窯和預分解窯??梢圆捎霉杷猁}水泥現用生產工藝設備生產硫(鐵)鋁酸鹽水泥。

    我國硫(鐵)鋁酸鹽水泥生產和應用技術已基本成熟,生產企業19家,產能超過500萬噸,2019年實際產量約140多萬噸。生產廠家主要集中在河北、河南等地區。由于疫情影響,2020年實際產量預計略低于2019年。

    3.2 硫(鐵)鋁酸鹽水泥的性能特點

    ①快凝快硬;

    ②早強高強;

    ③水化放熱集中,可在低溫下水化硬化,抗凍性好;

    ④水化漿體密實,抗滲性好;

    ⑤優異的耐腐蝕性能;

    ⑥堿度低。

    此外,硫(鐵)鋁酸鹽水泥制備的混凝土抗碳化能力、抗堿集料反應能力以及抗收縮徐變均非常良好。

    3.3 硫(鐵)鋁酸鹽水泥的應用

    由于硫(鐵)鋁酸鹽水泥具有上述諸多性能特點,其在工程中有著廣泛的應用,很多用途其他材料難以替代。其要應用領域歸納如下:

    ① 海洋工程領域

    黨的“十八大”和“十九大”都提出了建設海洋強國戰略。硫(鐵)鋁酸鹽水泥具有很好的抗硫酸鹽侵蝕性能,適用于海洋工程。硅酸鹽水泥結構在海水中浸泡,強度會降低,摻抗硫酸鹽腐蝕劑后,會有較大程度的緩解,但仍然會降低,特別是在浪濺區硫酸鹽腐蝕尤為嚴重,工程建設完幾個月后就開始出現腐蝕,許多工程都需要在混凝土表面涂刷防腐層,并且使用過程中需不斷的維護,增加了工程建設成本。而硫(鐵)鋁酸鹽水泥結構在海水中會越來越致密,強度不降反而增長,具有先天的抗海水侵蝕性能。這對提高我國海洋建筑結構的使用年限、節約社會資源具有重要的意義。19世紀80年代,使用高鐵的硫(鐵)鋁酸鹽水泥已經在天津、青島港工程,福建東山島南門海堤修復等工程中使用,使用效果很好。

    ② 低溫施工工程領域

    硫(鐵)鋁酸鹽水泥具有很好抗凍性能,適用于冬季施工和負溫施工工程。普通水泥混凝土摻加防凍劑可以在(0~-25)℃下不結冰,但無法硬化,而硫(鐵)鋁酸鹽水泥混凝土可以在負溫下正常硬化。硫(鐵)鋁酸鹽水泥在我國南極考察站長城站和中山站建設、哈大高速鐵路冬季施工等工程中發揮了關鍵性作用。使用硫(鐵)鋁酸鹽水泥在冬季施工建成的國家海洋局大樓、北京香山飯店、長城飯店等工程至今使用完好。

    ③ 快速施工工程領域

    硫(鐵)鋁酸鹽水泥具有很好的早強性能,適用于搶修搶建工程。硫(鐵)鋁酸鹽水泥可以根據使用需要調整凝結硬化時間,使其能夠在數分鐘到數小時內達到需要的強度。十分適合城市道路、高速公路、機場等工程的快速搶修以及救災搶險、軍用搶建等領域,極大的縮短封道、搶修搶建時間,具有很好的社會經濟效益。

    使用硫(鐵)鋁酸鹽水泥制成的快速搶修材料已在首都機場等民用機場及軍用機場的滑行道、停機坪的搶修、搶修中發揮了重要作用;使用硫(鐵)鋁酸鹽水泥制成的超高強灌漿材料應用于高速鐵路盆式橡膠支座的灌漿,1~2小時即可達到設計強度,從而極大的提高架橋速度,為我國的高速鐵路建設發揮了重要的作用。

    ④ 仿古藝術建筑工程領域

    硫(鐵)鋁酸鹽水泥具有水化液相堿度低及色彩可調的特性,適用于現代及仿古藝術建筑、景觀和雕塑等工程。硫(鐵)鋁酸鹽水泥水化液相堿度低,對玻璃纖維腐蝕小,特別適用于玻璃纖維增強混凝土及制品。同時具有顏色淺的特性,可以通過調整彩色礦物的含量(微量),直接生產出白色、彩色水泥。硫(鐵)鋁酸鹽水泥已成功應用于南京青奧會、上海迪士尼、西安大明宮等現代藝術、仿古藝術建筑及景觀、雕塑工程中,對弘揚中國歷史文化具有重要的作用。

    3.4 硫(鐵)鋁酸鹽水泥產業存在的問題

    制約我國硫(鐵)鋁酸鹽水泥發展的原因在于沒有國家專項政策和科研經費的支持,理論研究和應用技術研究基本停滯;應用標準缺失,市場拓展很慢;生產企業沒有管理和引導,企業規模小,生產工藝普遍落后;沒有話語權,國家及行業政策制定時沒有考慮到硫(鐵)鋁酸鹽水泥的行業特點,絕大多數都是按照普通水泥標準來制定等問題,導致硫(鐵)鋁酸鹽水泥受到普通水泥淘汰落后產能和裝備的影響嚴重。

    4 鋁酸鹽水泥

    4.1 鋁酸鹽水泥行業情況

    目前鋁酸鹽水泥及鋁酸鈣粉企業主要集中在鋁礬土礦資源相對豐富的地區。全國生產企業共計17家,產能約120萬噸。其中,河南9家,貴州4家,山西1家,天津1家,湖南1家,江蘇1家。鋁酸鹽水泥全國市場銷售量,近三年的平均值為:46.3萬噸。

    4.2 鋁酸鹽水泥特性

    ① 耐火材料不可缺少的粘結劑

    ② 鋁酸鹽水泥凝結硬化速度快

    ③ 抗腐蝕性能

    ④ 水泥行業高端產品。

    4.3鋁酸鹽水泥產業存在的問題

    目前,世界已探明鋁礬土資源的國家49個,但擁有一水鋁石(耐火材料生產所需的優質原料)的只有我國和圭亞那。其他國家均為三水鋁石(氧化鋁生產所需的優質原料)。我國鋁礬土資源主要分布在山西、河南、貴州和廣西等省區。目前我國的鋁礬土資源主體礦塊絕大部分配置給氧化鋁行業,鋁酸鹽行業多年來只能在小礦體群采的小企業中收購。而在群采群挖過程中,浪費現象十分嚴重。

    5 白水泥

    5.1 白水泥性能特點及應用

    白色水泥包括白色硅酸鹽水泥、白色鋁酸鹽水泥、白色硫鋁酸鹽水泥等,白度是白水泥最核心的性能指標。國家標準GB/T2015-2005中采用亨特白度值來表征白水泥的白度,亨特白度的表示方法如下:

    國標GB/T2015-2005規定白水泥白度值不低于87。不同國家白水泥白度值如表2所示。

    表2不同國家白水泥的白

    白水泥主要用于裝飾用途,如膩子、裝飾水泥板、水磨石板、飾面板、預制混凝土幕墻、各種仿木、仿石等結構以及調制成彩色水泥進行地面、墻面、道路、廣場等工程中。近年來,隨著人們生活水平的提高,對于景觀裝飾的需求量大增,白水泥需求量有增加的趨勢。

    5.2 白水泥國內市場情況

    目前我國取得白水泥生產許可證的水泥企業有37家,總生產能力近700萬噸/年。全球大約26%的白水泥產量位于中國。

    我國白水泥的發展與水泥工業的騰飛幾乎同步。1984年全國白水泥產量僅為20萬噸,產生方式全部都是小型干法中空窯;1993年,全國白水泥產量增加至250萬噸,生產窯型出現了一批帶立筒預熱器和旋風預熱器的干法生產線;到了2012年,全國白水泥生產產能已達到600多萬噸,1000t/d以上干法生產線生產能力占總產能的1/3。近年來隨著水泥行業淘汰落后產能政策的實施,一大批小型生產線陸續關停,大型新型干法逐漸成為白水泥生產的主流方式。

    6 結論

    ① 特種水泥在我國占比較小,如硫(鐵)鋁酸鹽水泥和鋁酸鹽水泥產能分別為每年100多萬噸和接近100萬噸,生產線規模大多較小。特種水泥企業生產規模雖然遠不如普通水泥企業,但部分特種水泥企業的技術水平(如研發實驗室與裝備、環保設施、技術人員隊伍等)遠高于普通水泥企業。特種水泥產品如硫(鐵)鋁酸鹽水泥、耐火水泥、純鋁酸鈣水泥等都是水泥中的高端產品,產品的技術含量、價值都是普通水泥難以企及的。

    ② 硫(鐵)鋁酸鹽水泥的市場具有很大開發潛力,其社會經濟價值還遠遠沒有挖掘出來。鋁酸鹽水泥在高溫耐火領域具有不可替代的作用,在國防工程發揮了重要作用,并且還具有較好的開發前景。白水泥全球需求量增長旺盛,國內外白水泥生產線朝著大型化方向發展。

    ③ 特種水泥在低溫甚至是負溫施工工程、海洋工程、軍事工程、耐火工程、快速施工工程、建筑文化工程等領域發揮著關鍵性基礎原材料的作用,對國家極地戰略、海洋戰略、文化戰略以及發展航空航天及軍事技術有著重要支撐作用,特種水泥產業值得國家重視和鼓勵。

    ④ 特種水泥具有廣闊的市場空間,市場需求量隨著其應用推廣將進一步增加,特種水泥國際市場競爭壓力沒有或較小。

    ⑤ 國家從根本上是鼓勵和支持特種水泥產業發展的。但在現行政策制定以及政策執行中,往往未將特種水泥與普通水泥分開考慮,導致出臺政策未考慮到特種水泥行業的特殊性,對其發展造成了巨大沖擊和不利的影響。

    7 建議

    ① 特種水泥作為水泥工業中技術含量和附加值較高的產品,在國民經濟建設的諸多領域起著關鍵基礎材料的作用。然而特種水泥由于自身特點,存在著許多與普通水泥不一樣的情況,在監管引導層面上不應按普通水泥進行。目前尚無專門引導特種水泥產業發展產業政策,建議相關政府部門適時出臺政策引導特種水泥產業發展。

    ② 考慮特種水泥的現實情況,相關部門在制定政策時宜將普通水泥和特種水泥區分開來,對于特種水泥采用能耗、排放、利廢等相關參數指標進行限制和引導,不宜按普通水泥情況以生產線種類及設備規模加以限制。

    ③ 建議國家相關部門如工信部、科技部、發改委、交通部、國家海洋局等結合國家重大發展戰略需求加強對特種水泥研究與開發的支持力度,尤其是對于我國自主創造的硫(鐵)鋁酸鹽水泥研發與推廣的支持力度,攻克特種水泥應用中的技術問題并闡明其機理,使其能在國家相關發展戰略中做出更大貢獻。

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