图为一条将被拆除的水泥熟料立窑生产线。 (资料图片)
我国立窑水泥的发展经历了三个高峰期,前两个高峰期是20世纪50年代和60年代,为我国的经济建设做出了巨大的贡献。在两次农田水利建设高潮的带动下,第三个高潮期出现在改革开放后。立窑水泥为我国国民经济做出了重大的贡献,为我国登上世界水泥总产量第一生产大国起了决定性的作用。目前,立窑水泥也要大量消纳工业废渣、金属尾矿等,其生态发展空间巨大,将为我国的环境保护继续贡献更大的力量。
立窑生产水平迅速提高
目前,现代水泥立窑熟料质量与先进旋窑熟料质量相媲美。
立窑水泥在支撑国民经济持续发展的同时,其生产水平也得到迅速提高。早在20世纪80年代初,有关部门曾组织成立了小水泥 (立窑水泥)使用效果调查和研究的专题项目组,从性能上对立窑水泥质量进行研究和评价。研究结论是:立窑水泥按实物质量分好、中、差三个水平,质量好的与大中型设备水泥质量相当,可广泛用于各种建筑工程。
1997~2000年,中国建材研究院承担了立窑与旋窑熟料、水泥、混凝土性能等的研究任务,在近四年的研究任务中,对100多个样品进行三次取样和一次综合调研。三次取样试验研究的结论基本一致,全国先进的立窑企业生产的熟料、水泥与全国先进旋窑企业生产的熟料、水泥其物理性能一样,同属一个档次的优质品。而在100多个样品总体比较中,立窑水泥企业由于水泥磨偏小且短,因而水泥中活性大的微粉含量少、颗粒级配不合理,加上有的企业受高铁配方影响,成分中三氧化二铁含量偏高,使立窑水泥凝结时间长,硬化速度慢,早强偏低,其他性能基本相同。
目前,现代立窑熟料抗压强度3天≥36mp,28天≥58mp;初凝1小时左右,终凝3小时左右与先进旋窑熟料物理性能基本一样,甚至还好些。
现代立窑主要技术经济指标先进,主要有:现代立窑的熟料热耗和日产5000吨新型干法旋窑相当,现代立窑熟料热耗≤110kg标煤/t,少数≤100kg标煤/t;水泥综合电耗方面,现代立窑≤62kWh/t,少数≤60kWh/t,新型干法≤95kWh/t,现代立窑比新型干法电耗小33kWh/t。
产能的先进与落后标准
水泥产能先进与落后的标准是产品质量、能耗、环保和安全生产。这是唯一正确的标准,是符合我国大政策的标准,也是公认的标准。
水泥产品质量优、能耗低、环保达标、安全生产便是先进的产能,否则不是先进的产能。用此标准衡量现代化水泥立窑,符合这一先进标准,因此是先进的产能。
水泥产能先进和落后用窑型来界定不科学,不符合生产实际,上面已说明现代水泥立窑是先进的产能,一般水泥立窑只要稍加技术改造也会达到现代水泥立窑的生产水平。新型干法窑必须大型化,否则其能耗高,不符合国家节能降耗的大政策。
与先进旋窑企业应共存
从目前来看,现代立窑水泥企业产品质量优、能耗低、环保达标,有的是花园式企业,同时也符合我国国情。
我国供水泥生产主要原料石灰石矿,虽然全国各地都有,但大型矿不多,多数为中小型矿产,符合立窑水泥企业生产。自世界金融危机以来,中央更重视发展中小型企业,而我国立窑企业使几百万乃至上千万的职工就业。
目前,我国各地的经济和交通发展不平衡,各地水泥需用量也不平衡,生产需要的矿产资源和能源资源情况差别很大。因此,在经济和交通发达、水泥需求量大、原燃材料供应充足的地区,应有大型水泥企业,否则应是中小水泥企业。
另外,我国的工业废渣和水泥生产能用的矿产及金属尾矿到处都有,广大立窑企业都利用了周边的工业废渣和金属尾矿,并取得了显著的效果,为节能降耗保护好环境做出了重大贡献
(详见相关链接)。
立窑水泥的发展方向
早在上世纪90年代,党中央就提出要充分利用工业废渣、金属尾矿做原燃料,节约资源、能源,实施循环经济走新型工业化道路。我国广大水泥立窑企业积极响应党中央号召,充分应用工业废渣、金属尾矿做原、燃料,节约了大量的资源和能源,有的立窑企业将附近的工业废渣都消纳光了,还田给农业生产,减少了污染,保护了环境,同时提高了产、质量,降低了能耗和生产成本,效果非常显著。
党的十六届五中全会明确指出建设资源节约型环境友好型社会的发展道路,并首次把资源节约型和环境友好型社会,确定为国民经济与社会发展中长期规划的一项战略任务,提到了前所未有的高度。我国广大立窑企业在原消纳工业废渣和金属尾矿等资源的基础上再进一步提高,更多消纳这些工业废渣、金属尾矿等。
凡符合国务院文件国发 [2010]7号文件,直径3米以上的机立窑,同时也符合工业和信息化部发布水泥行业准入条件的水泥立窑企业。能消纳非金属矿产 (除去水泥生产的石灰石和农田黏土一般原料)、工业废渣、金属尾矿、能源矿产渣(如煤矸石等)做水泥原、燃料等,其掺入总量占水泥产量的50%左右的水泥立窑企业称 “生态水泥企业”。因此,笔者建议国家有关部门对水泥立窑企业消纳工业废渣、金属尾矿等,应恢复以前和旋窑同样享受免减税政策。
(本文作者为北京工业大学教授)
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水泥工业可利用的部分资源
主要非金属矿及废渣
泥灰岩:由碳酸钙和黏土物质同时沉积形成的均匀混合物,其各化学成分的比例接近水泥熟料中各成分比例,是很理想的水泥原料,全国十多个省市均有资源,其中湖北、北京、河南、江苏、湖北、储量均在1000万吨以上。
电石用灰岩:用灰岩制电石后的电石渣,不仅能代石灰石,而且能大幅度降低热耗。电石用灰岩在全国24个省市均有,其中内蒙古、陕西、河北、安徽、云南等省储有2万万吨以上,青海省有十多万万吨储量。
硅灰石:硅灰石可以部分替代石灰石和黏土,我国硅灰石储量占世界硅灰石总量的40%,分布于全国17个省市,其中吉林、辽宁、云南、青海、江西、河南储量均在1000万吨以上。
页岩:是黏土受地壳压力胶结而成的黏土岩,因此其化学成分基本上与黏土一样。全国22个省市均有储量,其中安徽、广西、辽宁、广东、云南、北京等省市有4000万立方米以上的储量。
叶腊石:其化学成分,Al2O332%左右,SiO248%左右,用叶腊石替代黏土作水泥原料,使水泥熟料产、质量大幅度提高,能耗明显降低,全国11个省市均有储量,其中浙江、福建、江西等省的储量均在1000万吨以上。
高岭土:以高龄石为主的黏土原料,使水泥熟料产、质量提高,能耗降低。全国23个省市均有,其中广东、广西、陕西、福建等省市储量均在3万万吨以上。
重晶石:可代石膏作矿化剂,其矿化效果比石膏好。我国重晶石资源丰富,居世界前列,全国24个省市均有,湖南、广西、甘肃、陕西等省市储量均在3000万吨以上,贵州有1万万吨以上储量。
磷渣:生产黄磷的废渣,不仅能代替石灰石和黏土,还能显著提高熟料产、质量,降低能耗。我国磷矿总量居世界前列,主要集中在云南、贵州、四川、湖南、湖北五省储量占全国储量85%以上,尤其是西南地区最多,中南地区次多。
主要金属尾矿
金矿尾砂:是金矿选矿后排除的废渣,既可代部分石灰石和黏土,又起矿化作用,使水泥熟料产、质量提高,能耗降低。全国六大地区30个省市都有金矿,其中山东、江西、甘肃、内蒙古、黑龙江等省的金矿储量均300金吨以上。
铜尾矿:铜矿选矿排出的废渣,既能代部分石灰石和黏土,还能起矿化作用,使水泥熟料产、质量提高,能耗降低。我国铜矿29个省市均有储量,其中西藏、云南、江西储量在1000万吨以上,内蒙古、山西、新疆也较多。
铜锌尾矿:既能代部分黏土和石灰石,还使熟料产、质量提高,能耗降低,我国广东省等地区铜锌尾矿资源丰富。
铜铅锌尾矿:使水泥熟料强度达到625号,热耗也大幅度降低,在浙江等地有储量。
主要能源矿产
目前,我国已查明有10种主要能源矿产,其中水泥用煤炭矿产全国六大地区30个省市均有,内蒙古、山西、新疆、陕西等省,煤炭储量都在1000亿吨以上。在煤炭矿产中一般含煤矸石20%左右,煤矸石的化学成分与黏土一致,用煤矸石代黏土,不仅节约农田,还代部分煤节约了紧缺和价高的煤炭,因煤矸石的发热量一般在1000大卡左右,为国家节约了农田,为企业节约了生产成本。(周沛)