试论我国硫铝酸盐水泥的生产使用现状和发展前景
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刁江京 中国建筑材料工业规划研究院
硫铝酸盐水泥 (CSA) 作为中国四大特种水泥品种（白水泥、低热大坝水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥）之一, 随着我国经济的发展, 有着广泛的市场。硫铝酸盐水泥是我国几代科技人员研制成功的具有自主知识产权的特种水泥系列，它包括快硬、自应力、低碱等不同的水泥品种，三十年来广泛应用在GRC制品、自应力水泥压力管、普通排水管等以及冬季施工建筑工程中，取得了良好的效果；在配制刚性防水材料和混凝土膨胀剂等特种工程材料方面也得到了一定量的应用，受到了用户的欢迎；同时也被应用于抗渗堵漏、抢修抢建工程等特殊工程。目前中国硫铝酸盐水泥的年产量已达125万吨。
现全国共有硫（铁）铝酸盐水泥的生产企业25家，年生产量已达120万吨以上。根据不完全统计，从2004年开始至今的四年时间里，硫铝酸盐水泥的总产量一直徘徊在120~130万吨/年的水平，说明行业的发展已经进入了瓶颈，此外生产技术的落后和应用技术的开发不足已经严重的影响了行业的健康发展。其表现如下：
瓶颈之一：行业的技术水平和规模
目前除了3个厂采用国内比较先进的新型干法生产线生产硫铝酸盐水泥之外，绝大部分厂均采用水泥行业中比较落后的生产工艺。其中采用带有预热器的窑炉生产硫铝酸盐水泥的生产厂家为8家，占总数的32%；而产量为65万吨，占总数的50.8%。这说明全国有近一半的硫铝酸盐水泥是由工艺落后的干法中空窑生产的，可见特种水泥的生产工艺水平已经大大落后于全国水泥行业的平均水平。下图为国内普遍采用的日产75吨的φ1.6×1.9×39M干法中空窑、日产700吨五级旋风预热器窑、日产1000吨的窑外分解窑。
图1、某厂的φ1.6×1.9×39M干法中空窑
图3山东金鲁城集团日产1000吨新型干法生产线
目前国内采用带有预热器的窑炉生产硫铝酸盐水泥的生产厂家为8家，去除2家季节性生产的企业，也就是6家企业生产62万吨硫铝酸盐水泥，平均每家企业的生产规模为10.33万吨，其中最大的生产企业年产量刚刚达到20万吨，与普通水泥的生产规模无法相比。另外，有近一半的产量是由14家企业生产的，平均每家企业的生产规模为4.3万吨，生产规模太小，企业几乎无法生存。
瓶颈之二:热耗高、产能低、质量差
目前国内干法中空窑生产硫铝酸盐水泥的热耗均在250公斤标煤/吨熟料以上，高出带预热器的窑炉一倍，比新型干法窑高出110%。在能源价格日益高涨的情况下，这种生产方式使企业的生产成本大幅度上升，从而影响了企业的经济效益，甚至影响到了企业的生存。
同时还可以看出，落后生产工艺的产能很低，同样规模的窑型带预热器的窑炉比干法中空窑台时产量高出一倍。而新型干法窑比同直径的中空窑产量高出320%，生产效率的低下是特种水泥生产企业的致命伤。
企业生产规模小，批量少，生产环节的控制点少，半成品和成品的均化差，因此产品质量波动大是特种水泥行业存在多年的老大难问题。
瓶颈之三：环保问题严重
硫铝酸盐水泥是要配入石膏进行煅烧的，采用带预热器的窑炉进行煅烧时，由于生料在预热过程中将与烟气相遇，进行热交换的同时又可将烟气中二氧化硫气体进行吸收，因此，基本上可以不向大气排放二氧化硫气体。
而用中空窑工艺进行生产时，由于没有烟气与生料的热交换，二氧化硫气体会直接排入大气，造成严重的二氧化硫污染。一般生料的石膏配入量为20%左右，中空窑的二氧化硫挥发量大约在30%左右，因此，中空窑每生产一吨硫铝酸盐水泥熟料将向大气排放30~60公斤左右的二氧化硫废气，是国家排放标准的50~100倍，而年产12万吨的规模的中空窑生产工艺的硫铝酸盐水泥生产厂将向大气排放3000~6000吨二氧化硫气体，这是一个多么大的污染源。这种二氧化硫的排放是任何收尘器都无法解决的，因此中空窑生产工艺生产硫铝酸盐水泥将会造成严重的大气污染，必须引起有关部门的高度重视。
瓶颈之四：应用技术开发滞后，市场单一。
椐不完全统计，我国生产的硫铝酸盐水泥65%左右为低碱度硫铝酸盐水泥和快硬硫铝酸盐水泥，主要用于GRC制品；大约5.6%左右的产量为自应力硫铝酸盐水泥，主要用在自应力水泥压力管；另有4%左右的产量为42.5级快硬硫铝酸盐水泥，主要用于冬季施工和特殊要求的工程；有约16%的产量为42.5级快硬硫铝酸盐水泥和32.5级复合硫铝酸盐水泥，主要用于排水管和电杆的生产；有大约8%用于配制各种特种工程材料。随着其他替代材料的发展，GRC制品和自应力水泥压力管行业均在萎缩，给硫铝酸盐水泥的市场带来很大的冲击。而大宗用途的排水管、电杆、管桩等水泥制品方面和特种工程材料方面的应用研究滞后，造成硫铝酸盐水泥市场销售疲软。
面对以上问题，建议采取以下措施解决，以促进硫铝酸盐水泥工业的可持续发展。
1． (组织召开生产使用经验交流会,在此基础上商讨成立特种水泥混凝土工程材料分会有关事宜)成立中国水泥混凝土制品协会特种水泥混凝土工程材料分会。
由于特种水泥产业发展缺乏有效引导，使得整个产业发展陷入困境，因此有必要建立起行业组织引领我国特种水泥产业的发展，研究制定我国特种水泥混凝土发展战略，组织力量开展对特种水泥生产技术、应用技术的研究，及时准确发布权威资讯，组织开展新技术、新产品、新经验的交流研讨与推广，为会员单位开展技术咨询和企业管理咨询，提高特种水泥在建材行业中的竞争地位。该分会的宗旨是以应用技术开发来带动行业的发展；以新技术发展带动行业的技术进步；以国内外市场为导向对企业提供全方位的信息服务。
2． 国家政策的引导
目前，节能减排工作作为国家重大的工业指导方针，已经在全国各地展开。建材行业作为国家重点的节能减排工作领域，国家也在下大力气整治，对于水泥企业的环保提出了更高的要求。因此，我们建议国家生产许可证发放的管理部门应该对生产硫铝酸盐水泥的企业提出更高的要求，不带预热器的中空窑由于二氧化硫的污染严重，应在3年内进行整改，如不进行整改，应退出生产。利用国家的政策引导，使占一半的硫铝酸盐水泥生产企业进行整改，减小对环境的破坏。
3．大力推广新型干法生产工艺，对生产企业进行技术改造
新型干法工艺是指窑外预分解窑工艺，预分解窑是在悬浮预热器与回转窑之间，增设一个分解炉，在其中加入30~60%的燃料进行燃烧，生料在入回转窑之前不仅得到预热，而且还基本上完成碳酸盐分解反应，因而窑系统的煅烧效率及生产能力大幅度提高。预分解窑的基本原理是：经预热器预热的生料先进入分解炉，在分解炉中燃料燃烧、放热过程与生料分解、吸热过程同时在悬浮状态下迅速进行，使生料中的碳酸盐分解率达到85~95%后入窑。由于大部分燃料在分解炉内燃烧，入窑生料碳酸盐分解已趋于完成，这就大大提高了回转窑的生产能力，延长了耐火砖的使用寿命，减少了消耗量，降低了熟料单产热耗。
我们与山东鲁中水泥有限公司合作，在山东鲁中水泥有限公司的ф3.2×48M窑外分解窑（RSP）上成功的生产了硫铝酸盐水泥熟料，这是我国也是世界上首次采用烧煤的带分解炉的窑外分解技术生产硫铝酸盐水泥获得成功，填补了特种水泥生产工艺的空白。
2007年5月我们在山东鲁中水泥有限公司召开了硫铝酸盐水泥生产新技术推广会，国家建材局前任局长王燕谋教授、水泥协会曾学敏副会长到会，对用新型干法生产硫铝酸盐水泥给予肯定，认为值得大力推广。我们在2008年还要召开这样的新技术推广会，大力推广新型干法生产工艺。
当前有些生产企业已经认识到问题的严重性，他们与科研、设计部门合作正在进行技术改造。湖北孝感安达特种水泥有限公司与武汉水泥工业设计院合作，投资350万元对该厂的中空窑进行技术改造，以达到用新型干法生产硫铝酸盐水泥的目的。我们应该对该项目进行重点跟踪，在达产达标后召开现场会，全力推广新型干法生产硫铝酸盐水泥的技术。同时，我们正准备与设计部门进行合作，在全国其他的十几个中空窑工艺的生产线进行技术改造，大力推广新型干法工艺生产硫铝酸盐水泥，为行业的技术进步，为国家的节能减排做出自己的贡献。
4．大力开展应用技术开发，扩大硫铝酸盐水泥的应用面
建议以在行业中有影响力的大规模市场应用开发项目为选题，首先在应用硫铝酸盐水泥排水管制造方面进行资料的收集整理，特别对其经济效益的提高和生产效率的提高进行总结，并在硫铝酸盐水泥生产较为集中的省、市大规模的进行推广。
图4、用硫铝酸盐水泥制作的排水管
利用硫铝酸盐水泥的特性，进行在特殊工程领域的应用研究。气泡混合轻质填土技术在公路建设中有着非常广泛的应用，它为解决高等级公路软基路基中的桥台跳车、道路加宽中新老路基的差异沉降、高填土堤的稳定性、西部冻土地区路堤的隔热性等世界性难题提供了一种全新的技术手段。2006年3月~2007年12月，唐山六九水泥有限公司生产的硫铝酸盐水泥成功的应用于国家奥林匹克工程中的气泡混合轻质填土工程，先后在奥林匹克中心公园地下通道、主体育场地下枢纽、游泳馆（水立方）运动员休息室等大量的奥运工程上，用量达到近4万吨。我们应该大力推广在特殊工程方面硫铝酸盐水泥的应用。
图5、硫铝酸盐水泥在奥运工程上的应用
特种工程材料是国内最近10年发展起来的新型建筑材料，以预拌混凝土及砂浆工艺为技术手段，以特种水泥为基材，配置各种性能的特种工程材料，可应用到不同的普通和特种工程领域。以硫铝酸盐矿物为主要成分的新型工程材料在建筑工程、矿业开采、防水材料等领域有着广泛的用途，是国内外材料科学领域的专家、学者们十分关注并重点研究的新型工程材料。因此我们要对现有的特种工程材料进行归类、整理、分析，帮助企业组织特种工程材料的应用推广会，将特种工程材料迅速推向市场，打开局面。
总之，我们要顺应时代的发展方向和市场的变化需求，抓住时机，加倍努力，开拓思路，依靠行业和专业机构及专家的力量，以技术进步促进硫铝酸盐水泥行业的发展，以应用技术开发促进国内外市场的发展，为硫铝酸盐水泥这一水泥行业中唯一具有我国自主知识产权的水泥品种的发展而共同努力。
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