水泥行業(yè)如何利用礦渣和粉煤灰發(fā)展循環(huán)經(jīng)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(chǎn)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(yīng)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(chǎn)量為13.88億噸，幾乎是世界水泥產(chǎn)量的一半。其中，熟料產(chǎn)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(shù)只有0.7。我國生產(chǎn)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(shè)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(chǎn)量及其在水泥和混凝土工業(yè)中的主要應(yīng)用

　　關(guān)于礦渣的年產(chǎn)量，官方?jīng)]有公開的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。過去的統(tǒng)計資料表明，我國每冶煉1噸生鐵，產(chǎn)渣量約為0.4噸左右。根據(jù)我國逐年遞增的生鐵產(chǎn)量即可計算出近年來的礦渣產(chǎn)量也在逐年遞增。隨著鋼鐵產(chǎn)能的過剩和國家的限制，預(yù)計礦渣年產(chǎn)量今后幾年會穩(wěn)定在2億噸以上。

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

　　根據(jù)以上研究和估算的結(jié)果，2008年~2009年，中國的礦渣產(chǎn)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(jié)構(gòu)分析，也可以看出礦渣水泥是中國的主要水泥品種?？梢姡覈乃嗥贩N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(chǎn)量達14億噸，其中礦渣硅酸鹽水泥產(chǎn)量占總產(chǎn)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(chǎn)出約2億噸礦渣,除了有78.8%（15750萬噸）用于生產(chǎn)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(jīng)得到了100%的利用，絕大多數(shù)（99.3%）的礦渣都用于水泥和混凝土的生產(chǎn)中。因此，礦渣已經(jīng)成為建筑工業(yè)的重要資源，國家也因此取消了鼓勵應(yīng)用的免稅政策。

　　2.1 磨細礦渣的標(biāo)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(chǎn)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(shè)礦渣加工廠，生產(chǎn)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(chǎn)勾兌水泥。

　　因此，礦渣的應(yīng)用開始從水泥廠走向混凝土攪拌站,也有一部分應(yīng)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(biāo)準。

　　磨細礦渣根據(jù)細度等指標(biāo)，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(biāo)準同時還有一些其他的技術(shù)指標(biāo)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(jù)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(zhì)量好，但加工難度大、能耗較大，導(dǎo)致價格較高，大量使用受限；多數(shù)中小用戶，更多的是使用S95級細粉。

　　3 粉煤灰的產(chǎn)量及其在水泥、混凝土和其他行業(yè)中的主要應(yīng)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(chǎn)量也將隨之逐年增長。

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

　　另據(jù)有關(guān)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(nóng)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(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)該是在預(yù)拌混凝土攪拌站，其次是生產(chǎn)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(chǎn)量增長了1倍以上，應(yīng)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(yīng)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(biāo)準和市場價格
　　2005年，國家對粉煤灰的標(biāo)準進行了修訂。修訂后的粉煤灰標(biāo)準除了細度和燒失量有所不同外，其他指標(biāo)基本上和美國的ASTM標(biāo)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(jīng)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(xí)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(jù)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(biāo)準（GBJ146-90），加工的用于混凝土攪拌站的粉煤灰級別和標(biāo)準見表3。

　　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(chǎn)量達到15.6億噸，熟料系數(shù)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(chǎn)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(jù)統(tǒng)計，2008年，我國的RMC產(chǎn)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(shù)量上看，兩項合計將達到4億噸左右。

　　隨著水泥和預(yù)拌混凝土產(chǎn)量的增長，可以預(yù)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(chǎn)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(jīng)沒有剩余，已經(jīng)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(diào)到底是在哪個環(huán)節(jié)應(yīng)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(chǎn)品性能和質(zhì)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(nèi)的3個方面都需要認真面對。

　　ii.由于產(chǎn)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(dǎo)致行業(yè)平均利潤率大幅度下滑;今后5年~10年內(nèi)，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(chǎn)品產(chǎn)能都達到了世界產(chǎn)量的一半以上，隨著經(jīng)濟增長速度的趨緩，和建筑業(yè)的逐漸飽和，過量的產(chǎn)能無法消化，必然引起行業(yè)的激烈競爭，其結(jié)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(shù)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(xué)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(chǎn)量，節(jié)能減排；新的技術(shù)需求機會加大。

　　ii.逐步取消球磨機，新工藝和新設(shè)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。