王燕謀：新時(shí)代硫（鐵）鋁酸鹽水泥的發(fā)展

編者按：王燕謀在由建材工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所主辦、堯柏特種水泥集團(tuán)有限公司承辦的 “中國(guó)特種水泥發(fā)展與應(yīng)用高峰論壇”上做了題為“新時(shí)代硫（鐵）鋁酸鹽水泥的發(fā)展”主題報(bào)告。王燕謀是我國(guó)特種水泥研發(fā)工作領(lǐng)導(dǎo)者、組織者、實(shí)踐者，是老前輩，功績(jī)卓著。國(guó)務(wù)院下發(fā)《關(guān)于化解產(chǎn)能?chē)?yán)重過(guò)剩矛盾的指導(dǎo)意見(jiàn)》（國(guó)發(fā)〔2013〕41號(hào)）明確要求，鼓勵(lì)依托現(xiàn)有水泥生產(chǎn)線(xiàn)，綜合利用廢渣發(fā)展高標(biāo)號(hào)水泥和滿(mǎn)足海洋、港口、核電、隧道等工程需要的特種水泥等新產(chǎn)品。現(xiàn)在，中國(guó)是世界上擁有硫（鐵）鋁酸鹽水泥產(chǎn)業(yè)和硫鋁酸鹽水泥國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的唯一國(guó)家。王燕謀對(duì)在建材工業(yè)技術(shù)情報(bào)所領(lǐng)導(dǎo)下已經(jīng)建成新時(shí)代硫（鐵）鋁酸鹽水泥開(kāi)發(fā)平臺(tái)寄予厚望。相信新平臺(tái)一定能在老前輩所開(kāi)創(chuàng)特種水泥產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)上發(fā)展壯大，實(shí)現(xiàn)特種水泥產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

以下是王燕謀報(bào)告全文

新時(shí)代硫（鐵）鋁酸鹽水泥的發(fā)展

——在2018年12月西安召開(kāi)的全國(guó)特種水泥發(fā)展與應(yīng)用高峰論壇上的主題報(bào)告

原國(guó)家建材局局長(zhǎng) 王燕謀

在以習(xí)近平同志為核心的黨中央領(lǐng)導(dǎo)下，中國(guó)社會(huì)主義建設(shè)進(jìn)入了新時(shí)代，硫（鐵）鋁酸鹽水泥產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。

一、水泥行業(yè)新形勢(shì)

進(jìn)入新世紀(jì)后，中國(guó)水泥行業(yè)發(fā)生了預(yù)分解窯新型干法生產(chǎn)建設(shè)新高潮，生產(chǎn)技術(shù)水平迅速提升，水泥產(chǎn)量大幅增長(zhǎng)，2001年到2017年的水泥產(chǎn)量變化曲線(xiàn)示于圖1。從該圖可看出，我國(guó)水泥產(chǎn)量從2005年開(kāi)始快速增長(zhǎng)，到2014年出現(xiàn)拐點(diǎn)，峰值為24.8億噸，此后便在波動(dòng)中穩(wěn)定下滑。水泥不能久儲(chǔ)，企業(yè)都是以銷(xiāo)定產(chǎn)，產(chǎn)量基本可以代表需求量，產(chǎn)量的峰值基本可代表消費(fèi)量的峰值。

圖1 2001年-2017年我國(guó)水泥產(chǎn)量變化

世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和一些新興國(guó)家水泥工業(yè)發(fā)展也經(jīng)歷過(guò)同樣的軌跡，消費(fèi)量快速增長(zhǎng)后出現(xiàn)拐點(diǎn)，然后穩(wěn)步下滑，只是出現(xiàn)消費(fèi)峰值的年代有所不同，而達(dá)到峰值時(shí)的人均積累消費(fèi)量則是在同一個(gè)水平上，具體數(shù)據(jù)示于表1。

表1 中國(guó)與其他國(guó)家水泥消費(fèi)峰值比較

消費(fèi)量的變化充分說(shuō)明，我國(guó)水泥工業(yè)也已步發(fā)達(dá)國(guó)家和一些新興國(guó)家之后塵，進(jìn)入穩(wěn)定下滑的發(fā)展階段，正面臨著產(chǎn)能過(guò)剩的新常態(tài)。

按“十四大”以來(lái)中共中央闡明的社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)理論，應(yīng)對(duì)產(chǎn)能過(guò)剩的辦法是：充分發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)制的作用，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勝略汰；加強(qiáng)政府的依法監(jiān)管。目前，我國(guó)水泥企業(yè)都在大力推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，力爭(zhēng)在競(jìng)爭(zhēng)中取勝。

水泥行業(yè)另一個(gè)新形勢(shì)是環(huán)境和生態(tài)制約因素愈加明顯，生產(chǎn)環(huán)保法定指標(biāo)愈來(lái)愈高，礦山開(kāi)采許可愈加嚴(yán)格。為應(yīng)對(duì)環(huán)境和生態(tài)制約，一些企業(yè)已開(kāi)始調(diào)整生產(chǎn)布局，將生產(chǎn)線(xiàn)由環(huán)保負(fù)荷高的城市搬遷到環(huán)保負(fù)荷低的偏僻山區(qū)；有的還到國(guó)外建廠(chǎng)。

硫（鐵）鋁酸鹽水泥是有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)業(yè)，綠色生產(chǎn)成本較低，新形勢(shì)對(duì)硫（鐵）鋁酸鹽水泥發(fā)展帶來(lái)的既有挑戰(zhàn)也有機(jī)遇。

二、建筑土木工程業(yè)的新動(dòng)向

進(jìn)入新時(shí)代，全國(guó)各行各業(yè)都朝著“中國(guó)夢(mèng)”的宏偉目標(biāo)、按中共中央“五位一體”的總體布局，調(diào)整方向，努力奮進(jìn)，快速發(fā)展。在這大發(fā)展的洪流中，可以看到建筑土木工程業(yè)萌發(fā)的新動(dòng)向，對(duì)水泥工業(yè)提出的新要求。

1. 海洋工程 地球面積的70%是海洋，向海洋索取資源是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的必然。中共“十八大”和“十九大”都提出要?jiǎng)?chuàng)建海洋強(qiáng)國(guó)。在海洋造地、采油、風(fēng)力發(fā)電和養(yǎng)殖等產(chǎn)業(yè)正快速興起，海港和海上橋梁等建設(shè)工程日益增多。這些設(shè)施的建設(shè)都需要具有耐海水腐蝕性能的水泥。

2. 負(fù)溫施工工程 我國(guó)曾在南極建設(shè)長(zhǎng)城、中山、昆侖和泰山等考察站，近期正在建設(shè)機(jī)場(chǎng)，南極旅游業(yè)也在穩(wěn)步推進(jìn)。在“一帶一路”倡議下，我國(guó)已啟動(dòng)開(kāi)辟北冰洋航線(xiàn)，建立亞歐之間最便捷的海上運(yùn)輸通道。在南、北極的開(kāi)發(fā)中必定有許多負(fù)溫施工工程。我國(guó)北方地區(qū)，早就推行負(fù)溫施工。隨著該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)騰飛，其工程規(guī)模將迅速擴(kuò)大。各種工程的負(fù)溫施工都須由快硬和抗凍性能優(yōu)良的水泥來(lái)保證。

3. 房屋建筑工程 在數(shù)字化時(shí)代，傳統(tǒng)的建筑方式正在轉(zhuǎn)變，房屋建筑工程朝著工廠(chǎng)化生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)模塊式裝配的現(xiàn)代技術(shù)方向發(fā)展。按這種建造方式，須在工廠(chǎng)生產(chǎn)各種各樣的建筑構(gòu)件和混凝土制品。為提高生產(chǎn)效率、降低成本，需要價(jià)格合理的快硬高強(qiáng)水泥。這是一個(gè)量大面廣的水泥需求的改變，對(duì)此應(yīng)給與足夠的關(guān)注。

4. 修補(bǔ)工程 新中國(guó)成立后已經(jīng)69年，改革開(kāi)放也有40年，工程積累巨大，須修補(bǔ)的工程日益增多。特別是公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)和 海港等交通工程設(shè)施的搶修，不僅工作量巨大，而且時(shí)間緊迫。修補(bǔ)工程在國(guó)內(nèi)外都是一個(gè)重要產(chǎn)業(yè)，須有配套的技術(shù)和相應(yīng)的材料，所用的水泥要具有快硬、膨脹性能。

5. 環(huán)境美化工程 隨著各地政府對(duì)生態(tài)文明建設(shè)力度的加大和旅游業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境美化工程產(chǎn)業(yè)異軍突起，建筑浮雕、人造塑像、紀(jì)念模型和異形配件等藝術(shù)品遍及城鄉(xiāng)，其工程量逐年增多，前景看好。美化工程需用可塑性極佳的GRC材料。

硫（鐵）鋁酸鹽水泥具有優(yōu)良的耐海水腐蝕性能、負(fù)溫施工性能、快硬高強(qiáng)性能、膨脹性能、防水性能和低堿性能等等。建筑土木工程業(yè)的新動(dòng)向給硫（鐵）鋁酸鹽水泥帶來(lái)巨大的商機(jī)。

三、硫（鐵）鋁酸鹽水泥的研究

研究分三個(gè)方面：理論研究、應(yīng)用研究和生產(chǎn)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

1. 理論研究

在理論研究中有一系列新的發(fā)現(xiàn)。

在物相研究中發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)有效相組成：

C₄A₃`S+C₂S

C₄A₃`S+C₂S+C₆AF₂

在形成動(dòng)力學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)了下列有價(jià)值的理論：

惰性C₂AS與CaSO₄可反應(yīng)生成活性的C₄A₃`S和C₂S；C₆AF₂由C₂F連續(xù)固溶Al₂O₃和Fe₂O₃而形成，是C₂F-C₆A₂F固溶體系列之一。

一般情況下，C₄A₃`S與C<sub>3</sub>S不能共存，但在CaF<sub>2</sub>介入條件下，C<sub>4</sub>A<sub>3</sub>`S可與C₃S共存；硫（鐵）鋁酸鹽水泥熟料礦物都是通過(guò)固相反應(yīng)形成。[Page]

2. 應(yīng)用研究

在應(yīng)用研究中取得一系列實(shí)用成果。

發(fā)現(xiàn)選用低品位礬土、石膏和石灰石做原料可制得以C₄A₃`S和C<sub>2</sub>S為主要礦物組成的硫鋁酸鹽水泥熟料；發(fā)現(xiàn)選用鐵礬土、石膏和石灰石或低品位礬土、鐵礦、石膏和石灰石作原料，可制得以C<sub>4</sub>A<sub>3</sub>`S、C₂S和C₆AF₂為礦物組成的鐵鋁酸鹽水泥熟料；發(fā)現(xiàn)硫鋁酸鹽水泥和鐵鋁酸鹽水泥都具有快硬、高強(qiáng)、膨脹、抗凍、水化熱集中釋放、耐腐蝕和防水等等建筑特性。然而，鐵鋁酸鹽水泥在性能上比硫鋁酸鹽水泥更具優(yōu)勢(shì)：制品表面不起粉；無(wú)早期鋼筋銹斑；膨脹期較短，耐海水侵蝕性能更好。硫鋁酸鹽水泥與鐵鋁酸鹽水泥相比，其主要特點(diǎn)是水化液相pH值較低，可制作耐久性?xún)?yōu)異的GRC制品。

3. 生產(chǎn)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)

硫（鐵）鋁酸鹽水泥熟料最早是在年產(chǎn)2萬(wàn)-3萬(wàn)噸中空干法回轉(zhuǎn)窯上試制成功的。其后，逐步提升到年產(chǎn)9萬(wàn)-10萬(wàn)噸的立筒預(yù)熱器窯和年產(chǎn)30萬(wàn)噸的預(yù)分解窯新型干法生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行生產(chǎn)。通過(guò)技術(shù)入股和技術(shù)轉(zhuǎn)讓?zhuān)粩喟l(fā)展硫（鐵）鋁酸鹽水泥生產(chǎn)。1997年全中國(guó)有15個(gè)硫（鐵）鋁酸鹽水泥廠(chǎng)，年總產(chǎn)量近100萬(wàn)噸，一個(gè)水泥新型產(chǎn)業(yè)的雛形已經(jīng)形成。經(jīng)過(guò)20年市場(chǎng)錘煉，2017年硫（鐵）鋁酸鹽水泥廠(chǎng)有19個(gè)，總產(chǎn)量保持在130萬(wàn)噸左右。

根據(jù)硫（鐵）鋁酸鹽水泥特性，在生產(chǎn)開(kāi)發(fā)的同時(shí)，進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

（1）1978年12月，用快硬硫鋁酸鹽水泥建造的國(guó)家海洋局大樓，如圖2。該樓已安全使用40年。

圖2 國(guó)家海洋局大樓

（2）1994年10月用快硬鐵鋁酸鹽水泥建造的沈陽(yáng)遼寧物產(chǎn)科貿(mào)大廈，如圖3。該樓100m高，28層，建筑面積4萬(wàn)m2，已安全使用24年。

圖3 遼寧物產(chǎn)科貿(mào)大廈

（3）1983年初采用快硬鐵鋁酸鹽水泥建造的福建東山島南門(mén)海堤，如圖4。已安全使用35年。

圖4 東山島南門(mén)海堤

（4）1984年采用快硬硫鋁酸鹽水泥建造的中國(guó)南極長(zhǎng)城站，如圖5。已安全使用34年。

圖5 中國(guó)南極長(zhǎng)城站

（5）1993年采用快硬鐵鋁酸鹽水泥生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土梁，如圖6。用于建造北京立交橋，如燕莎橋、蘇州橋和航天橋等等。已安全使用25年。

圖6 用于建造北京立交橋的混凝土梁

（6）20世紀(jì)90年代采用快硬鐵鋁酸鹽水泥生產(chǎn)的下水管，如圖7。至今仍在大批量生產(chǎn)，已有20多年歷史。

圖7 混凝土下水管

（7）2009年采用快硬硫鋁酸鹽水泥搶修天安門(mén)金水橋，如圖8。至今已有9年，仍在使用。

圖8 修復(fù)的天安門(mén)金水橋

（8）用GRC弧形外墻板建造的北京亞運(yùn)村五洲大酒店，如圖9。亞運(yùn)會(huì)前建造的弧形外墻板至今完好無(wú)損。

圖9 北京亞運(yùn)村五洲大酒店

在理論研究和應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，硫（鐵）鋁酸鹽水泥的生產(chǎn)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)取得了很大進(jìn)展，一個(gè)水泥新品種產(chǎn)業(yè)在中國(guó)已經(jīng)形成，一批相應(yīng)的建筑物已經(jīng)歷數(shù)十年耐久性考驗(yàn)。

然而，近20年來(lái)，硫（鐵）鋁酸鹽水泥產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)不快，至今體量不大，年產(chǎn)量一直維持在100萬(wàn)-150萬(wàn)噸之間。究其原因，主要是生成與應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作做得不夠。生產(chǎn)技術(shù)停留在小型回轉(zhuǎn)窯階段，不能發(fā)揮出該水泥的環(huán)保優(yōu)勢(shì)；應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作未能做到制定出各種工程應(yīng)用的設(shè)計(jì)規(guī)范和施工規(guī)程，因此工程單位無(wú)法普遍大量地采用該種水泥。硫（鐵）鋁酸鹽水泥的技術(shù)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作亟待繼續(xù)。[Page]

四、新時(shí)代硫（鐵）鋁酸鹽水泥的開(kāi)發(fā)平臺(tái)

工信部授權(quán)建材工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所的產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)公共服務(wù)平臺(tái)已選擇硫（鐵）鋁酸鹽水泥的研究和開(kāi)發(fā)作為主要方向之一，并開(kāi)展了大量具有重要意義的工作。

1. 發(fā)掘應(yīng)用成果

2018年，赴福建東山島實(shí)地考察了34年前簡(jiǎn)稱(chēng)的南門(mén)海堤，采訪(fǎng)了當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐氖┕と藛T；經(jīng)過(guò)努力，采訪(fǎng)到了建造南極長(zhǎng)城站的工程技術(shù)人員，取得了一手資料；約請(qǐng)工程負(fù)責(zé)人，一起考察了24年前建造北京西三環(huán)航天橋。

通過(guò)考察和采訪(fǎng)，發(fā)掘和完善了硫（鐵）鋁酸鹽水泥的應(yīng)用開(kāi)發(fā)成果，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)工作創(chuàng)造了必要條件。

2. 生產(chǎn)和技術(shù)開(kāi)發(fā)

與堯柏集團(tuán)合作，在3200t/d預(yù)分解窯上試燒硫（鐵）鋁酸鹽水泥熟料。通過(guò)這次試燒得出，與硅酸鹽水泥熟料相比，可節(jié)煤31%，減排CO2 30%，減排NOx 70%，SO2為零排放。這些數(shù)據(jù)的得出，對(duì)緩解硫（鐵）鋁酸鹽水泥企業(yè)環(huán)保壓力很有利，普遍實(shí)行碳交易后，水泥生產(chǎn)成本可進(jìn)一步下降。

堯柏集團(tuán)是大型水泥企業(yè)，中國(guó)建材技術(shù)情報(bào)所是工信部授權(quán)的產(chǎn)業(yè)服務(wù)平臺(tái)，兩者合作對(duì)硫（鐵）鋁酸鹽水泥的進(jìn)一步研發(fā)和產(chǎn)業(yè)的快速壯大有著重要意義。

3. 信息溝通

開(kāi)辦培訓(xùn)班、與政府部門(mén)溝通、爭(zhēng)取協(xié)會(huì)支持、發(fā)布藍(lán)皮書(shū)等等工作已經(jīng)展開(kāi)，并已初見(jiàn)成效，工信部已將硫（鐵）鋁酸鹽水泥列入鼓勵(lì)發(fā)展應(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品目錄。信息溝通工作對(duì)尋求政府支持、吸引風(fēng)險(xiǎn)投資和組織使用單位參與都將發(fā)揮重要作用。

新時(shí)代硫（鐵）鋁酸鹽水泥開(kāi)發(fā)平臺(tái)在建材工業(yè)技術(shù)情報(bào)所領(lǐng)導(dǎo)下已經(jīng)建成，并已開(kāi)展大量有效工作，本人對(duì)此感到十分欣慰，將積極盡力支持。期盼這個(gè)平臺(tái)能實(shí)行科研、生產(chǎn)、應(yīng)用三方緊密結(jié)合，順應(yīng)水泥行業(yè)新形勢(shì)，抓住現(xiàn)代建筑土木工程業(yè)新動(dòng)向，將硫（鐵）鋁酸鹽水泥的生產(chǎn)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作加快進(jìn)行下去，在市場(chǎng)拓展中，水泥產(chǎn)量在近期內(nèi)有較大增長(zhǎng)，生產(chǎn)技術(shù)有較大提高。此外，希望硫（鐵）鋁酸鹽水泥技術(shù)平臺(tái)，還應(yīng)發(fā)展成融資和企業(yè)重組平臺(tái)，吸引大企業(yè)資金和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)投資，助推企業(yè)兼并重組，促進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)和擴(kuò)大生產(chǎn)，使這個(gè)新興產(chǎn)業(yè)盡快發(fā)展壯大。

在紀(jì)念改革開(kāi)放四十周年的重要時(shí)刻，在古代陸路絲綢之路的起點(diǎn)--西安，召開(kāi)特種水泥發(fā)展與應(yīng)用高峰論壇，有著重要意義。中國(guó)人發(fā)明的硫（鐵）鋁酸鹽水泥在黨中央和國(guó)務(wù)院堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)下，在中華民族實(shí)現(xiàn)偉大復(fù)興的進(jìn)程中將發(fā)出更加鮮麗的光彩，讓我們共同努力吧！