2007年世界水泥市場(chǎng)及技術(shù)進(jìn)展

　　2007年全球水泥的消費(fèi)量約為25億噸，以3%的速度持續(xù)增長(zhǎng)。自1997和1998年的經(jīng)濟(jì)挫折后，世界水泥的消費(fèi)已經(jīng)恢復(fù)到了一個(gè)比較好的狀態(tài)，最近幾年更是穩(wěn)步增長(zhǎng)，并達(dá)到有史以來的最高值。其中，中國(guó)水泥消費(fèi)量的迅速增長(zhǎng)在一定程度上極大地影響了世界水泥的整體消費(fèi)量。 

　　印度是世界第二大水泥消費(fèi)國(guó)，近年來水泥需求正在以9%的速度增長(zhǎng)（與GDP的增長(zhǎng)相符），而且沒有減緩的趨勢(shì)。美國(guó)多年來一直是僅次于中國(guó)和印度的水泥消費(fèi)大國(guó)，同時(shí)也是世界最大的水泥進(jìn)口國(guó)，盡管2007年美國(guó)次級(jí)房貸危機(jī)影響了美國(guó)國(guó)內(nèi)建筑業(yè)的發(fā)展，同時(shí)部分國(guó)家對(duì)美國(guó)出口水泥的數(shù)量有所減少，但是這并未影響美國(guó)國(guó)內(nèi)水泥的銷售，水泥供不應(yīng)求矛盾依然明顯，價(jià)格也維持在較高水平。盡管如此，美國(guó)畢竟不是以水泥混凝土為單一建筑結(jié)構(gòu)的國(guó)家，木結(jié)構(gòu)房屋占有相當(dāng)大的比重，每年的水泥消費(fèi)量一直徘徊在1億噸左右。日本雖然是第四大水泥消耗國(guó)，但是其水泥和建筑部門仍然不是很樂觀，對(duì)水泥的需求依舊呈現(xiàn)出緩慢下降的局面。韓國(guó)，在1997~1998年亞洲金融風(fēng)暴受到嚴(yán)重?fù)p害，需求量曾出現(xiàn)過大的起伏，但是隨后幾年很快恢復(fù)，近幾年也處于持續(xù)增長(zhǎng)的階段，水泥消費(fèi)量依然位居世界第五。 

　　近兩年來，隨著水泥企業(yè)集團(tuán)的不斷兼并重組，幾年前的世界10大水泥集團(tuán)目前實(shí)力相當(dāng)?shù)姆謩e是法國(guó)Lafarge集團(tuán)公司、瑞士Holcim公司、墨西哥Cemex公司、德國(guó)Heidelberg集團(tuán)公司、意大利Italcementi集團(tuán)公司、意大利BuzziUnicem公司、葡萄牙Cimpor水泥公司、日本Taiheiyo公司、印度Grasim工業(yè)有限公司、愛爾蘭CRH公司。目前，這10大水泥集團(tuán)的生產(chǎn)能力超過世界水泥總生產(chǎn)能力的1/4。 

　　當(dāng)前，中東/北非、亞洲、拉美及東歐地區(qū)，還有非洲的部分地區(qū)等新興市場(chǎng)普遍引起水泥行業(yè)內(nèi)大企業(yè)集團(tuán)的關(guān)注。 

　　世界水泥技術(shù)進(jìn)展 

　　根據(jù)《國(guó)際水泥石灰石膏》和《國(guó)際水泥》雜志2007年的報(bào)道，對(duì)世界水泥技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)展分若干方面簡(jiǎn)要綜述如下。 

　　粉磨技術(shù)在水泥廠的所有工藝環(huán)節(jié)中，粉磨占有最高的資金成本和營(yíng)業(yè)費(fèi)用。隨著水泥生產(chǎn)者對(duì)降耗預(yù)期的不斷增長(zhǎng)和設(shè)備供應(yīng)商的不斷努力，當(dāng)前的系統(tǒng)越來越高效。對(duì)原料粉磨，磨機(jī)能力已經(jīng)從上個(gè)世紀(jì)80年代的400t/h提高到今天的1000t/h；對(duì)熟料粉磨，預(yù)計(jì)能力現(xiàn)在已超過了300t/h；礦渣粉磨的能力已超過170t/h。 

　　如今關(guān)注的焦點(diǎn)主要在粉磨設(shè)備的“性能”上，主要包括：粉磨到理想的細(xì)度時(shí)，電耗較低，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率超過98%，設(shè)備配置最簡(jiǎn)單，可控制性好，維護(hù)和磨損費(fèi)用低，低噪音和粉磨不同原料的靈活性，達(dá)到特定的產(chǎn)品質(zhì)量，并可處理含有水分的喂料。下表列出了所述各種熟料粉磨工藝比較的判據(jù)。 

　　聯(lián)合粉磨工藝是采用將輥壓機(jī)和球磨機(jī)結(jié)合起來粉磨的形式，用于初粉磨和半終粉磨。聯(lián)合粉磨工藝是增加現(xiàn)有球磨的能力和減少電耗最重要和最常用的方法。在輥壓機(jī)中完成終粉磨的比例越大，該工藝節(jié)省的能量就越高。通常情況下，輥壓機(jī)都布置在一個(gè)靜態(tài)或靜動(dòng)態(tài)選粉機(jī)的前面。而目前一項(xiàng)新的發(fā)展是聯(lián)合粉磨帶一個(gè)下游的單倉球磨，這種配置可以使輥壓機(jī)的能量利用最大化，球磨機(jī)喂入來自輥壓機(jī)的細(xì)物料。 

　　在立磨中，烘干、粉磨、選粉和物料輸送都發(fā)生在磨機(jī)內(nèi)。所要求的產(chǎn)品越細(xì)和喂料越干燥，粉磨工藝越困難，因?yàn)檫@些因素增加了所磨物料的流動(dòng)性，因而削弱了粉磨料床的形成。國(guó)外的立磨制造商通過利用不同的粉磨原理和工藝技術(shù)方案，嘗試補(bǔ)償不同的邊界條件，在磨盤上開槽或形成研磨槽來穩(wěn)定地形成料床。立磨的另一發(fā)展趨勢(shì)是提高磨機(jī)的能力。對(duì)熟料粉磨，300t/h的立磨已經(jīng)投入運(yùn)行，而在原料粉磨方面，最大的立磨產(chǎn)量已經(jīng)超過了800t/h。 

　　臥式輥磨具有類似于立磨的優(yōu)點(diǎn)，但工藝要更加復(fù)雜。同輥壓機(jī)一樣，臥式輥磨有一個(gè)利用斗式提升機(jī)的外部物料循環(huán)和一個(gè)下游的選粉機(jī)。料床在磨內(nèi)離心力的幫助下形成。喂料投入要優(yōu)于基于壓縮應(yīng)力原理工作的其他磨機(jī)。臥式輥磨的可靠性和運(yùn)轉(zhuǎn)率與其他的粉磨工藝相當(dāng)，但是相比之下其性能范圍要差一些。 

　　在今后一段時(shí)間里，粉磨技術(shù)仍將是繼續(xù)向較大的磨機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)，而磨機(jī)系統(tǒng)發(fā)展和粉磨原理的提升空間已經(jīng)很有限。對(duì)于利用輥壓機(jī)進(jìn)行聯(lián)合粉磨和終粉磨的工廠而言，動(dòng)靜態(tài)選粉機(jī)性能范圍和應(yīng)用可能性將會(huì)有所擴(kuò)展。主要目標(biāo)是針對(duì)原料和礦渣中較高的水分含量，同時(shí)簡(jiǎn)化整個(gè)工藝流程。改進(jìn)方式已經(jīng)可以見到，即在輥壓機(jī)的后面增加使用單倉球磨。然而，臥輥磨在能力方面還沒有顯示出有何較大的增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)立磨進(jìn)一步的細(xì)化旨在提高可靠性和改進(jìn)料床的形成，其他必要的優(yōu)化措施主要涉及到減速機(jī)的可靠性，各種系統(tǒng)部件設(shè)計(jì)的可靠性，包括選粉機(jī)、風(fēng)機(jī)和收塵器，以及預(yù)防喂料設(shè)備因結(jié)皮而堵塞。 

　　在可預(yù)見的未來，立磨粉磨水泥會(huì)在更大的范圍內(nèi)展開，成為水泥廠節(jié)電的另一大技術(shù)追求目標(biāo)。 

　　預(yù)熱器/分解爐技術(shù)目前帶有5級(jí)旋風(fēng)筒的預(yù)熱器被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)配置。生產(chǎn)能力為6000t/d以下的生產(chǎn)線安裝單系列預(yù)熱器，旋風(fēng)筒直徑為10m。產(chǎn)能更高的生產(chǎn)線采用雙系列，有時(shí)是4系列的預(yù)熱器。各種規(guī)模的設(shè)備一般都采用分解爐，而管道式分解爐的應(yīng)用已成為一種趨勢(shì)，在任何情況下都可以將來自冷卻機(jī)的三次風(fēng)通入分解爐或分解爐的管道中。為了滿足低NOx排放量和燒低反應(yīng)性及大顆粒替代燃料的要求，可以采用不同的模數(shù)。 

　　窯技術(shù)的發(fā)展完全可以按照原材料和通過主燃燒器入窯的低反應(yīng)性燃料的要求選擇回轉(zhuǎn)窯，通常要求用較長(zhǎng)的窯。根據(jù)窯的規(guī)模，可以采用直接設(shè)置在入料一側(cè)的托輪站上或兩個(gè)托輪站上的機(jī)電方式或電力液壓方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這種窯最早于1993年投入運(yùn)行。由于在預(yù)熱器和分解爐中生料幾乎完全分解，窯中無需分解帶，這就意味著回轉(zhuǎn)窯可以小一些，因此也將更便宜。所產(chǎn)生的結(jié)果是，目前L/D比小于13的兩支點(diǎn)(兩檔窯)回轉(zhuǎn)窯在市場(chǎng)上已占主導(dǎo)地位，尤其是產(chǎn)能低于6000t/d的小型和中型窯。 

　　耐火材料技術(shù)預(yù)熱器/分解爐系統(tǒng)所用的耐火材料主要采用磚，少量為澆注料。這主要是由于磚的使用壽命長(zhǎng)，優(yōu)勢(shì)明顯，隔熱性均勻，錨固件數(shù)量較少因此不易腐蝕。另外，耐火混凝土隔熱性能的提高正促使傳統(tǒng)三層磚襯被更有效的兩層襯所代替。 

　　對(duì)于現(xiàn)代化窯爐來說，單位平均耐火磚消耗量接近150～350g/t熟料，這主要取決于窯的運(yùn)行方式、磚的質(zhì)量、所用的替代燃料和二次風(fēng)溫度等因素。新廠的標(biāo)準(zhǔn)襯由接近65%的成型磚和35%的不定形耐火材料組成，磚在回轉(zhuǎn)窯中所占的比例為99%?，F(xiàn)在，由于采用的是短窯和長(zhǎng)燒成帶，L/D比為10，有時(shí)候窯中只使用堿性耐火材料和使用較高比例的耐堿磚。 

　　冷卻機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代的窯設(shè)備中，熟料冷卻機(jī)通常為篦式冷卻機(jī)。冷卻機(jī)必須同時(shí)對(duì)來自于回轉(zhuǎn)窯、結(jié)圈坍落和煅燒過程中出現(xiàn)的其他干擾做出補(bǔ)償。傳統(tǒng)類型的往復(fù)式篦冷機(jī)，篦子在輥軸上運(yùn)行，并帶有交替處于靜止和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的篦板，它不僅能冷卻熟料，而且還能傳輸熟料，但現(xiàn)在已經(jīng)不使用了。現(xiàn)代化的篦冷機(jī)在設(shè)計(jì)上更多地采用組合方式，使之能在不同產(chǎn)能的窯中使用。最新一代的篦式冷卻機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率可以大于99%，運(yùn)行時(shí)篦板無漏料，篦板磨損非常低，所需冷卻空氣量少，由熟料帶入的熱量的回收也處于最佳狀態(tài)，熱效率可以達(dá)到70%以上。 

　　水泥微觀領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)化學(xué)激發(fā)材料或非傳統(tǒng)水泥的研究仍然方興未艾，各個(gè)主要國(guó)家的重要研究機(jī)構(gòu)近年來均投放了可觀的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行研究。針對(duì)非傳統(tǒng)水泥的諸多不確定性因素的特點(diǎn)，德國(guó)的科學(xué)家提出在制品廠預(yù)制構(gòu)件的思路頗具新意和創(chuàng)建性，或許可以為爭(zhēng)論不休的新一代膠凝材料產(chǎn)品投放市場(chǎng)指明一條光明大路。 

　　和EMC水泥在美國(guó)的工業(yè)化應(yīng)用發(fā)展同步，意大利和東歐的研究成果分別表明，火山灰類材料的超細(xì)粉磨顯示出了優(yōu)異的性能，更加明確了粉煤灰等工業(yè)廢棄物資源化增值利用的發(fā)展方向。 

　　值得注意的一個(gè)最新研究動(dòng)向是納米水泥與建材的研究。25年前，美國(guó)已經(jīng)成功獲得納米水泥的研究成果。20多年的應(yīng)用表明，納米水泥制作的混凝土構(gòu)筑物比傳統(tǒng)水泥混凝土質(zhì)量好、壽命長(zhǎng)，符合可持續(xù)發(fā)展的方向。受美國(guó)納米水泥應(yīng)用結(jié)果的鼓舞，歐洲主流研究機(jī)構(gòu)近些年開始投入力量進(jìn)行納米水泥和建材的研究。根據(jù)最新的研究報(bào)道，納米水泥和建材不但可以使傳統(tǒng)建筑大大減輕重量，降低資源消耗，還可以實(shí)現(xiàn)人們長(zhǎng)期以來夢(mèng)寐以求的長(zhǎng)壽命建筑的美好愿望。