凝石獻技混凝土膠凝材料產業革命
在今年的“兩會”上,全國政協委員、清華大學教授王光謙提交了題為《調整水泥產業結構的一種新途徑——凝石技術實現清潔生產》的書面發言,首次將清華大學的重大科技公關成果“凝石技術”推到中國最高議事殿堂。王光謙說,凝石不僅可作為傳統水泥的代用品,而且比水泥具有更廣泛的用途。他認為,凝石技術是調整水泥產業結構的一種新途徑。
“國家從戰略高度,對鋼鐵、水泥等行業實行宏觀調控,是非常正確的。但卻沒有找到解決問題的具體對策。對小水泥廠僅靠關停并轉不是根本辦法,應找到替代品。凝石是解決水泥行業難題的一個好辦法。”
王光謙說,凝石技術實現了清潔生產及資源的循環利用,是清潔生產的一個典型例子。
王光謙指出,作為一種新型的膠凝材料,凝石對水泥原有的工藝及理論體系形成了實質性突破。凝石的環保意義在于免去了水泥生產中的燒結過程,沒有二氧化碳排放;其資源意義在于解決了鋼鐵廢渣、電廠煤灰、電解鋁赤泥等廢物排放和再生利用問題,不再消耗大量的石灰石;其能源意義在于其生產工藝可節省大量電能;而其經濟意義則在于投資成本、原料成本更低,產品綜合成本比水泥相對較低。
“凝石技術能夠幫助水泥行業實現結構性調整。”王光謙呼吁國家有關部門盡快制訂凝石技術標準,以利于這項新技術的推廣。
產業化缺乏行業標準
凝石技術的發明人、清華大學教授孫恒虎把產品定名為“凝石”,是為取“堅固的石頭”之意。有人把凝石稱作新型水泥。但水泥屬于硅鈣體系,而凝石屬于硅鋁體系。從嚴格意義上來說,凝石和水泥是兩種完全不同的產品。據介紹,凝石材料滿足傳統水泥性能要求,其強度性能猶如“凝固的石頭”那樣堅固,而且有不怕酸堿、能夠固結泥土等諸多水泥所不具備的優點。凝石的原材料90% 是工業廢料,如鋼鐵廠的水淬渣、電廠的粉煤灰等。生產凝石無須像水泥那樣“兩磨一燒”,只須“一磨”。這就避免了水泥生產過程中消耗大量能源,產生煙塵排放和二氧化碳、二氧化硫等有害氣體的弊端,生產規模也可大可小。2003 年,這項技術被列入國家863計劃。目前,已達到工業化推廣階段。
孫恒虎說,凝石技術對國民經濟發展將起帶動作用,要首先在資源緊張、污染嚴重的地區用起來。他表示,現在最大的難題是凝石還沒有通用的技術標準,只能先往水泥的標準上靠,這為大規模生產帶來了影響。由于是新技術,學術界尚有人對此存有懷疑,需要在理論研究和產業化方面
得到國家有關各部委的支持。
據悉,國土資源部正在考慮制訂凝石的行業技術標準。
技術推廣應先易后難
目前,世界上許多國家都在研究硅鋁體系的水泥替代材料,這種材料在國外被稱為“ 地聚合物”(geopolymer),但研究基本都處于實驗室階段。而且,不同的是,國外多用焙燒高嶺土法,即活化劑與焙燒高嶺土一同干法磨細,凝石技術將原料和活化劑分別濕磨,并不烘干,因此,二者從原料到工藝都有很大區別。“孫恒虎的凝石技術是世界上硅鋁體系研究進展最快的。其濕法工藝也是水泥界前所未有的創新。”中國科學院院士葉大年指出,“這項技術是對水泥工業的重大變革,其推廣應用需要沖破很多傳統勢力。”
為表示對凝石技術的支持和重視,以葉大年為首的21 位中科院院士聯名上書,建議“在國家層面以適當的形式支持孫恒虎的這項工作,以利于克服傳統勢力的束縛,發展有我們自己知識產權的技術。”
“現在試驗和生產階段的問題都不大。”葉大年院士認為,必須加強凝石的建筑構件性能研究,例如,首先在道路、墻體、地坪等方面進行試用,這樣更容易觀察其效果。同時,要加強大構件研究。他建議,凝石的推廣應用應先易后難,用事實證明其性能,以便更容易被接受。
營造創新環境
唐山鋼鐵廠和通化鋼鐵廠正在建設的30 萬噸、50萬噸凝石生產線將分別于8 月和10 月相繼投產,萍鄉等地的政府部門也決定采用凝石技術改造當地的小水泥廠。
通化鋼鐵廠是國家大型企業,每年產生水淬渣100萬噸。這些廢渣的處理處理成為企業的難題之一。今年年初,獲悉孫恒虎的凝石技術后,通鋼的副總經理王彬數次前來清華大學尋求合作。6月底,投資5000萬元的凝石生產線在通化正式破土動工。預計,10月份投產后,這條生產線的毛利將達到5000 萬元。
“我認為這是一場產業革命,所以,一定要投入到這場革命中去。”王彬和孫恒虎接觸5 個小時后就認定凝石技術將引發水泥產業革命。
“中國落后的原因就是保守勢力太強,革新風險大,往往不受歡迎。但我們確實非常需要共同努力來營造良好的創新環境。凝石既環保又節能,還能帶來良好的社會經濟效益,我們為什么不上?”王彬說,“如果大家都不嘗試,那中國水泥工業豈不要永遠停留在落后狀態?但如果我們去嘗試,就有可能成為世界第一。”
王彬表示,他們將把凝石首先應用于通鋼自己的工程項目中,這樣做的示范效應將會更加明顯。
有關人士認為,凝石技術將為廢渣利用提供廣闊的空間,并能產生巨大經濟效益。根據專家初步計算,我國每年鋼鐵總量是2億噸,僅水淬渣一年就達7000萬噸以上。這些水淬渣可制造7000萬噸以上的高性能凝石產品。就目前而言,生產成本約150元/噸,如果在礦山填充方面應用,1 噸凝石可代替2 噸水泥;如果比照水泥的價值和價格,按水泥200元/噸計,則凝石應為400元/噸;即便將價位定為300元/噸,也有50% 的利潤率。也就是說,僅鋼鐵廠每年就可給國家創造210 億元
的產值和105億元的利潤。
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