水泥行業(yè)如何利用礦渣和粉煤灰發(fā)展循環(huán)經濟

　　如今，人們已堅信，礦渣和粉煤灰是最好的人造火山灰材料。由于其良好的環(huán)境和建筑性能，近年來我國的水泥和混凝土工業(yè)正在加大對這些材料的利用。我們可以羅列出使用這些二次原料的許多好處，比如：節(jié)省能量、減少二氧化碳排放、利廢環(huán)保、增加建筑物壽命等。而且更重要的是，這些深加工過的混合材價格非常便宜，只有水泥價格的1/3~1/2。因此，很受用戶歡迎。

　　1.在2008年我國生產的14億噸水泥中，約有3.5億噸的熟料是被工業(yè)廢棄物所取代的，這些工業(yè)廢棄物主要是礦渣和粉煤灰，因而也相應地減少了大約3.5億噸的二氧化碳排放

　　2008年，我國的水泥產量為13.88億噸，幾乎是世界水泥產量的一半。其中，熟料產量為9.7億噸，余下的混合材主要是礦渣和粉煤灰。這些混合材高達3.5億噸，意味著熟料系數只有0.7。我國生產的水泥約有25%是來自混合材的貢獻（另5%是石膏）。

　　作為人口最多的發(fā)展中國家，我國正處在城市化和建設的高峰期間，每年消費大量的水泥、鋼鐵和電力。煤作為主要的能源，占我國能源總消費的70%左右。因此，在今后5年~10年里，混合材利用仍將在礦渣和粉煤灰資源方面呈現(xiàn)增長勢頭。

　　2.礦渣的產量及其在水泥和混凝土工業(yè)中的主要應用

　　關于礦渣的年產量，官方沒有公開的統(tǒng)計數據。過去的統(tǒng)計資料表明，我國每冶煉1噸生鐵，產渣量約為0.4噸左右。根據我國逐年遞增的生鐵產量即可計算出近年來的礦渣產量也在逐年遞增。隨著鋼鐵產能的過剩和國家的限制，預計礦渣年產量今后幾年會穩(wěn)定在2億噸以上。

　　近年來，隨著優(yōu)質礦石資源的逐漸短缺，每噸生鐵的產渣量還在逐年增長。每噸生鐵產生的礦渣量，一般范圍在0.4噸~0.9噸之間。根據統(tǒng)計數據和礦渣水泥的產量估算出來的一組數據，該表也同時估算出了水泥工業(yè)利用礦渣的大致數量和比例。

　　根據以上研究和估算的結果，2008年~2009年，中國的礦渣產量大約為2億噸以上。大約有1.5億噸，即80%以上的礦渣都用在水泥工業(yè)。

　　從我國水泥工業(yè)的品種結構分析，也可以看出礦渣水泥是中國的主要水泥品種?？梢?，我國的水泥品種以普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥為主，目前兩種水泥已占水泥總量的91.60%。2008年我國水泥產量達14億噸，其中礦渣硅酸鹽水泥產量占總產量的37.50%，約5.25億噸。此外，最大的水泥品種普通硅酸鹽水泥（54.10%）中，混合材的最高允許摻加量為15%，其中也包括不少礦渣成分。

　　因此，2008年，我國產出約2億噸礦渣,除了有78.8%（15750萬噸）用于生產礦渣和普通硅酸鹽水泥之外，還有4250萬噸分別用于混凝土（4100萬噸，20.5%）、礦渣磚（100萬噸，0.5%）和修筑路基（50萬噸，0.25%)。

　　目前我國的礦渣已經得到了100%的利用，絕大多數（99.3%）的礦渣都用于水泥和混凝土的生產中。因此，礦渣已經成為建筑工業(yè)的重要資源，國家也因此取消了鼓勵應用的免稅政策。

　　2.1磨細礦渣的標準和市場價格

　　礦渣過去主要（大約80%）用在水泥廠里，和熟料一起粉磨來生產礦渣水泥和普通硅酸鹽水泥。但是，由于礦渣比較硬和難磨，與熟料一起粉磨不能夠發(fā)揮其良好的性能。因此，近年來礦渣和熟料分別粉磨工藝開始流行。同時，混凝土攪拌站開始大量使用磨細礦渣來代替水泥。鋼鐵廠自己開始建設礦渣加工廠，生產磨細礦渣面向市場銷售。有的水泥廠也開始購買磨細礦渣來作為混合材生產勾兌水泥。

　　因此，礦渣的應用開始從水泥廠走向混凝土攪拌站,也有一部分應用于干混沙漿行業(yè)，正在成為一種獨立的商品在市場流通，為此國家專門制定了磨細礦渣的標準。[Page]

　　磨細礦渣根據細度等指標，共分成3個級別。其中S105級別的礦粉，28天的抗壓強度超過水泥的強度。標準同時還有一些其他的技術指標要求。

　　目前，未加工的?；郀t礦渣的出廠價格，一般在20元/噸~30元/噸；加工的磨細礦渣市場價格，根據級別，一般在S75粉70元/噸~90元/噸；S95粉135元/噸~145元/噸；S105粉180元/噸~200元/噸。

　　由于S105微粉的細度高、質量好，但加工難度大、能耗較大，導致價格較高，大量使用受限；多數中小用戶，更多的是使用S95級細粉。

　　3.粉煤灰的產量及其在水泥、混凝土和其他行業(yè)中的主要應用

　　自2000年以來，我國的煤炭消費量總體上一直在增長之中。2004年以后，增長速度在逐年回落。但是，在可見的未來5年~10年里，煤炭消費量仍將處于緩慢增長中。因此，粉煤灰的產量也將隨之逐年增長。

　　據我國資源綜合利用協(xié)會預計，2009年的粉煤灰產量將超過4億噸。因此，我們預計，今后5年~10年內，我國的粉煤灰年度排放量將保持在4億噸以上。

　　另據有關報道，2008年我國粉煤灰排放量約為3.98億噸；用于建材制品的粉煤灰占34%左右，為13532萬噸；用于道路施工（無機料摻合）約占26%，為10348萬噸；用于農業(yè)土壤改良和肥料約占3.5%，為1393萬噸；用于建筑工程（包括回填）約占4.5%，為1791萬噸。另外還有剩余的粉煤灰約占32%，為12736萬噸。

　　在建材制品方面,粉煤灰的主要應用領域應該是在預拌混凝土攪拌站，其次是生產粉煤灰磚、粉煤灰砌塊、粉煤灰加氣混凝土和粉煤灰陶粒。

　　在過去的6年里，粉煤灰的產量增長了1倍以上，應用量也增長了1倍以上。但是，總的利用率一直徘徊在66%和68%之間。大城市周邊地區(qū)的粉煤灰銷售很好，供不應求。但是在邊遠的地區(qū)，仍然有高達1.27億噸的粉煤灰被填埋處置了。

　　3.1粉煤灰的國家標準和市場價格

　　2005年，國家對粉煤灰的標準進行了修訂。修訂后的粉煤灰標準除了細度和燒失量有所不同外，其他指標基本上和美國的ASTM標準類似。

　　3.2粉煤灰的價格

　　原狀的未加工的粉煤灰，原則上不允許在市場上出售。經過加工的粉煤灰，主要用于商品混凝土攪拌站。按照過去的習慣，一般分為3個級別；三級灰市面上基本沒有銷售，二級灰每噸在50元~80元，一級灰每噸在100元~180元之間。根據不同的地區(qū)和不同的用途，價格變化范圍較大。按照過去的標準（GBJ146-90），加工的用于混凝土攪拌站的粉煤灰級別和標準見表3。[Page]

　　4.礦渣和粉煤灰作為混合材在水泥和混凝土工業(yè)中的用量展望

　　如果2009年我國的水泥產量達到15.6億噸，熟料系數仍按0.7計算，則混合材的需要量為25%（石膏5%），即3.9億噸。如果扣除其他的混合材，比如石灰石或煤矸石等（按平均5%計算），礦渣和粉煤灰的份量（按水泥產量的20%計算）將達到3.12億噸。

　　粉煤灰除了用做水泥混合材外，也可以代替黏土用做水泥原料，一般不超過配料的10%。用做配料的粉煤灰用量不大，但也有一部分水泥廠家在利用。10年以前，在沒有磨細礦渣的時候，礦渣基本上都被用作水泥的混合材了。自從磨細礦渣出現(xiàn)以后，混凝土攪拌站的用量開始逐年增長。

　　據統(tǒng)計，2008年，我國的RMC產量為6.9億立方米，2009年可望達到8億立方米。如果平均每立方米混凝土的摻和料為100千克粉煤灰或磨細礦渣，則2008年和2009年在RMC行業(yè)消耗的人造火山灰材料分別為0.69億噸和0.8億噸。從以上水泥行業(yè)和RMC行業(yè)利用礦渣和粉煤灰的數量上看，兩項合計將達到4億噸左右。

　　隨著水泥和預拌混凝土產量的增長，可以預計今后5年里，仍將有1億噸以上的礦渣和粉煤灰會被這個行業(yè)消耗掉。剩下的1億多噸主要是粉煤灰，將主要用于墻體材料，比如生產粉煤灰磚、粉煤灰砌塊、粉煤灰墻板和粉煤灰路基等建筑材料。

　　如今，我國的礦渣已經沒有剩余，已經在水泥和RMC等行業(yè)全部得到了利用。如此算來，僅水泥和混凝土行業(yè)，今后幾年的礦渣和粉煤灰的利用量就可以達到5億噸左右。

　　除了6億噸礦渣和粉煤灰外，適合用于水泥和混凝土工業(yè)的混合材或摻和料，還有鋼渣、煅燒煤矸石、石灰石和礦山尾礦等工業(yè)廢渣。我國鋼渣每年排放5000多萬噸。煤矸石的排放量每年高達4億多噸，歷年堆存量高達50多億噸，主要用于燒磚。

　　5.基于環(huán)境壓力和基本國情條件下的挑戰(zhàn)、需求和機會

　　a)挑戰(zhàn)

　　i.水泥和混凝土行業(yè)需要進一步融合，協(xié)調到底是在哪個環(huán)節(jié)應多加混合材更合適。

　　混合材的好處很多，引起了水泥廠和混凝土攪拌站的興趣。二者都希望多加混合材，降低成本，但是水泥廠加多了，后面的攪拌站就不能再多加。因此，在產品性能和質量控制方面就出現(xiàn)了矛盾，如何解決這個問題，是包括用戶在內的3個方面都需要認真面對。

　　ii.由于產能嚴重過剩，加上10億多噸人造火山灰材料，水泥和混凝土行業(yè)的競爭越來越激烈，導致行業(yè)平均利潤率大幅度下滑;今后5年~10年內，行業(yè)的兼并與重組加劇，弱勢企業(yè)難以生存。

　　我國建材行業(yè)的主要產品產能都達到了世界產量的一半以上，隨著經濟增長速度的趨緩，和建筑業(yè)的逐漸飽和，過量的產能無法消化，必然引起行業(yè)的激烈競爭，其結果必然是優(yōu)勝劣汰，市場重新優(yōu)化與組合。強勢企業(yè)將越來越大，中小企業(yè)或弱小的企業(yè)將自身難保。

　　b)需求

　　i.提高資源利用效率：熟料和礦渣分別粉磨；勾兌水泥；混合水泥；提高礦渣和粉煤灰的細度。

　　ii.利用立磨、振動磨來磨水泥或混合材，提高粉磨效率與細度，降低電耗，節(jié)省能量及減少溫室氣體排放。

　　iii.企業(yè)需要不斷提高技術和管理水平，以求在激烈的市場競爭中生存與發(fā)展。

　　c)機會

　　i.機械活化、化學活化，將粉煤灰替代水泥的量在混凝土中提高到50%以上；減少熟料的產量，節(jié)能減排；新的技術需求機會加大。

　　ii.逐步取消球磨機，新工藝和新設備的采用逐步加快。

　　iii.建筑物壽命大大延長，資源節(jié)約，促進可持續(xù)發(fā)展。

　　iv.優(yōu)勢企業(yè)集團面臨收購中小企業(yè)的商機。