2007年世界水泥市场及技术进展

　　2007年全球水泥的消费量约为25亿吨，以3%的速度持续增长。自1997和1998年的经济挫折后，世界水泥的消费已经恢复到了一个比较好的状态，最近几年更是稳步增长，并达到有史以来的最高值。其中，中国水泥消费量的迅速增长在一定程度上极大地影响了世界水泥的整体消费量。

　　印度是世界第二大水泥消费国，近年来水泥需求正在以9%的速度增长（与GDP的增长相符），而且没有减缓的趋势。美国多年来一直是仅次于中国和印度的水泥消费大国，同时也是世界最大的水泥进口国，尽管2007年美国次级房贷危机影响了美国国内建筑业的发展，同时部分国家对美国出口水泥的数量有所减少，但是这并未影响美国国内水泥的销售，水泥供不应求矛盾依然明显，价格也维持在较高水平。尽管如此，美国毕竟不是以水泥混凝土为单一建筑结构的国家，木结构房屋占有相当大的比重，每年的水泥消费量一直徘徊在1亿吨左右。日本虽然是第四大水泥消耗国，但是其水泥和建筑部门仍然不是很乐观，对水泥的需求依旧呈现出缓慢下降的局面。韩国，在1997~1998年亚洲金融风暴受到严重损害，需求量曾出现过大的起伏，但是随后几年很快恢复，近几年也处于持续增长的阶段，水泥消费量依然位居世界第五。

　　近两年来，随着水泥企业集团的不断兼并重组，几年前的世界10大水泥集团目前实力相当的分别是法国Lafarge集团公司、瑞士Holcim公司、墨西哥Cemex公司、德国Heidelberg集团公司、意大利Italcementi集团公司、意大利BuzziUnicem公司、葡萄牙Cimpor水泥公司、日本Taiheiyo公司、印度Grasim工业有限公司、爱尔兰CRH公司。目前，这10大水泥集团的生产能力超过世界水泥总生产能力的1/4。

　　当前，中东/北非、亚洲、拉美及东欧地区，还有非洲的部分地区等新兴市场普遍引起水泥行业内大企业集团的关注。

　　世界水泥技术进展

　　根据《国际水泥石灰石膏》和《国际水泥》杂志2007年的报道，对世界水泥技术领域的进展分若干方面简要综述如下。

　　粉磨技术在水泥厂的所有工艺环节中，粉磨占有最高的资金成本和营业费用。随着水泥生产者对降耗预期的不断增长和设备供应商的不断努力，当前的系统越来越高效。对原料粉磨，磨机能力已经从上个世纪80年代的400t/h提高到今天的1000t/h；对熟料粉磨，预计能力现在已超过了300t/h；矿渣粉磨的能力已超过170t/h。

　　如今关注的焦点主要在粉磨设备的“性能”上，主要包括：粉磨到理想的细度时，电耗较低，设备运转率超过98%，设备配置最简单，可控制性好，维护和磨损费用低，低噪音和粉磨不同原料的灵活性，达到特定的产品质量，并可处理含有水分的喂料。下表列出了所述各种熟料粉磨工艺比较的判据。

　　联合粉磨工艺是采用将辊压机和球磨机结合起来粉磨的形式，用于初粉磨和半终粉磨。联合粉磨工艺是增加现有球磨的能力和减少电耗最重要和最常用的方法。在辊压机中完成终粉磨的比例越大，该工艺节省的能量就越高。通常情况下，辊压机都布置在一个静态或静动态选粉机的前面。而目前一项新的发展是联合粉磨带一个下游的单仓球磨，这种配置可以使辊压机的能量利用最大化，球磨机喂入来自辊压机的细物料。

　　在立磨中，烘干、粉磨、选粉和物料输送都发生在磨机内。所要求的产品越细和喂料越干燥，粉磨工艺越困难，因为这些因素增加了所磨物料的流动性，因而削弱了粉磨料床的形成。国外的立磨制造商通过利用不同的粉磨原理和工艺技术方案，尝试补偿不同的边界条件，在磨盘上开槽或形成研磨槽来稳定地形成料床。立磨的另一发展趋势是提高磨机的能力。对熟料粉磨，300t/h的立磨已经投入运行，而在原料粉磨方面，最大的立磨产量已经超过了800t/h。

　　卧式辊磨具有类似于立磨的优点，但工艺要更加复杂。同辊压机一样，卧式辊磨有一个利用斗式提升机的外部物料循环和一个下游的选粉机。料床在磨内离心力的帮助下形成。喂料投入要优于基于压缩应力原理工作的其他磨机。卧式辊磨的可靠性和运转率与其他的粉磨工艺相当，但是相比之下其性能范围要差一些。

　　在今后一段时间里，粉磨技术仍将是继续向较大的磨机发展的趋势，而磨机系统发展和粉磨原理的提升空间已经很有限。对于利用辊压机进行联合粉磨和终粉磨的工厂而言，动静态选粉机性能范围和应用可能性将会有所扩展。主要目标是针对原料和矿渣中较高的水分含量，同时简化整个工艺流程。改进方式已经可以见到，即在辊压机的后面增加使用单仓球磨。然而，卧辊磨在能力方面还没有显示出有何较大的增长。预计立磨进一步的细化旨在提高可靠性和改进料床的形成，其他必要的优化措施主要涉及到减速机的可靠性，各种系统部件设计的可靠性，包括选粉机、风机和收尘器，以及预防喂料设备因结皮而堵塞。

　　在可预见的未来，立磨粉磨水泥会在更大的范围内展开，成为水泥厂节电的另一大技术追求目标。

　　预热器/分解炉技术目前带有5级旋风筒的预热器被认为是标准配置。生产能力为6000t/d以下的生产线安装单系列预热器，旋风筒直径为10m。产能更高的生产线采用双系列，有时是4系列的预热器。各种规模的设备一般都采用分解炉，而管道式分解炉的应用已成为一种趋势，在任何情况下都可以将来自冷却机的三次风通入分解炉或分解炉的管道中。为了满足低NOx排放量和烧低反应性及大颗粒替代燃料的要求，可以采用不同的模数。

　　窑技术的发展完全可以按照原材料和通过主燃烧器入窑的低反应性燃料的要求选择回转窑，通常要求用较长的窑。根据窑的规模，可以采用直接设置在入料一侧的托轮站上或两个托轮站上的机电方式或电力液压方式进行驱动，这种窑最早于1993年投入运行。由于在预热器和分解炉中生料几乎完全分解，窑中无需分解带，这就意味着回转窑可以小一些，因此也将更便宜。所产生的结果是，目前L/D比小于13的两支点(两档窑)回转窑在市场上已占主导地位，尤其是产能低于6000t/d的小型和中型窑。

　　耐火材料技术预热器/分解炉系统所用的耐火材料主要采用砖，少量为浇注料。这主要是由于砖的使用寿命长，优势明显，隔热性均匀，锚固件数量较少因此不易腐蚀。另外，耐火混凝土隔热性能的提高正促使传统三层砖衬被更有效的两层衬所代替。

　　对于现代化窑炉来说，单位平均耐火砖消耗量接近150～350g/t熟料，这主要取决于窑的运行方式、砖的质量、所用的替代燃料和二次风温度等因素。新厂的标准衬由接近65%的成型砖和35%的不定形耐火材料组成，砖在回转窑中所占的比例为99%。现在，由于采用的是短窑和长烧成带，L/D比为10，有时候窑中只使用碱性耐火材料和使用较高比例的耐碱砖。

　　冷却机技术在现代的窑设备中，熟料冷却机通常为篦式冷却机。冷却机必须同时对来自于回转窑、结圈坍落和煅烧过程中出现的其他干扰做出补偿。传统类型的往复式篦冷机，篦子在辊轴上运行，并带有交替处于静止和运动状态的篦板，它不仅能冷却熟料，而且还能传输熟料，但现在已经不使用了。现代化的篦冷机在设计上更多地采用组合方式，使之能在不同产能的窑中使用。最新一代的篦式冷却机的运转率可以大于99%，运行时篦板无漏料，篦板磨损非常低，所需冷却空气量少，由熟料带入的热量的回收也处于最佳状态，热效率可以达到70%以上。

　　水泥微观领域的研究热点化学激发材料或非传统水泥的研究仍然方兴未艾，各个主要国家的重要研究机构近年来均投放了可观的团队进行研究。针对非传统水泥的诸多不确定性因素的特点，德国的科学家提出在制品厂预制构件的思路颇具新意和创建性，或许可以为争论不休的新一代胶凝材料产品投放市场指明一条光明大路。

　　和EMC水泥在美国的工业化应用发展同步，意大利和东欧的研究成果分别表明，火山灰类材料的超细粉磨显示出了优异的性能，更加明确了粉煤灰等工业废弃物资源化增值利用的发展方向。

　　值得注意的一个最新研究动向是纳米水泥与建材的研究。25年前，美国已经成功获得纳米水泥的研究成果。20多年的应用表明，纳米水泥制作的混凝土构筑物比传统水泥混凝土质量好、寿命长，符合可持续发展的方向。受美国纳米水泥应用结果的鼓舞，欧洲主流研究机构近些年开始投入力量进行纳米水泥和建材的研究。根据最新的研究报道，纳米水泥和建材不但可以使传统建筑大大减轻重量，降低资源消耗，还可以实现人们长期以来梦寐以求的长寿命建筑的美好愿望。