山东省矿渣粉产业十年发展历程
2010-05-24 16:54:41
在山东省建材行业，没有一个产业像矿渣粉产业那样在短短十年时间内发展成熟并实现了大型化、现代化以及国际化；也没有一个产业像矿渣粉产业那样与循环经济、节能减排、低碳经济联系如此密切；更没有一个产业像矿渣粉产业那样能够带动水泥与钢铁行业共同发展实现双赢。十年时间对矿渣粉产业而言是短暂的，但变化又是巨大的。为此，有必要回顾山东省矿渣粉产业十年发展历程，我们也希望这一朝阳产业今后能够发展的又好又快。
高炉矿渣（简称矿渣）是高炉炼铁过程中排出的副产品。2009年山东省生铁产量达到5273.2万吨，产生的高炉矿渣约2000万吨。高炉矿渣具有较高的潜在活性，将其单独粉磨至一定的细度后，混合制成水泥或直接替代部分水泥，可使矿渣的活性得到充分发挥。因此，矿渣粉最重要的应用是部分替代混凝土中的水泥和生产绿色合成水泥。它不仅可用于配制普通混凝土，而且还是高性能混凝土中必不可少的最常用矿物细掺料之一。高性能混凝土是近期混凝土技术发展的主要方向。在混凝土中掺加适量的矿渣粉，能显著地改善新拌混凝土的工作性和硬化混凝土的耐久性。高炉矿渣粉还可作农田硅肥、道路材料和矿渣棉、铸石、微晶玻璃原料、玻璃纤维原料等，但不普及且用量较少。
矿渣粉作为超细微粉材料以改善混凝土的孔结构、提高混凝土性能、降低成本等优点而被广泛利用在水泥工业和建筑业,并且已经成为这两个行业生产工艺中不可缺省的掺合料和改性材料,国家在2000年实施的标准GB/T18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》使矿渣粉的产品检测有了依据,为矿渣粉做为一种商品进行交易提供了基础.
山东是我国水泥生产大省，同时也是重要的钢铁大省。在2000年以前，即使是水泥业内人士，也仅仅知道矿渣是水泥中的活性混合材，但是由于采用混合粉磨使得矿渣难于磨细，性能得不到充分发挥，导致水泥企业粉磨的能耗高、矿渣掺量少。自矿渣粉国家标准 (GB/T18046-2000)实施后，这种局面彻底改善了，人们终于认识到了矿渣磨细后制备的矿渣粉赋予水泥和混凝土的优越性能，矿渣粉也成为矿渣高效利用的最重要途径。但是在2000~2003年间，我省仅有济南（以济钢水泥厂为代表）；莱芜（以莱钢鲁碧建材有限公司为代表）；青岛（以青岛鲁碧水泥公司为代表）；以及淄博、日照等地建有近十条总规模不足90万吨的球磨矿渣粉厂。由于产能少，电耗高（每吨矿渣粉的系统电耗约75~80kwh）、产品质量得不到充分保障，因而难以被广大用户认同。那时，矿渣粉产业的发展处于幼稚期，与外省特别是宝钢集团、鞍钢集团已经建成投产的多条年产60万吨大型矿渣立磨生产线相比较，我省明显落后了。
20世纪90年代中期以来，随着新型耐磨材料的发展和立磨技术的不断改进，德、日等发达国家率先使用立磨粉磨矿渣并取得了成功。与其它粉磨系统相比，立磨工艺集烘干、粉磨、选粉于一体，具有系统简单、单机产量高的优点。对于粉磨高水分的物料可以不单设烘干设备，因而系统的投资和运行维护费用较低，运行可靠性高，粉磨电耗低，粉磨420m2/kg 比表面积矿渣粉的单位电耗约为40～45 kWh/t，而且粉磨产品的颗粒形状优于其他粉磨系统生产的产品。因此在相同的比表面积下，产品性能更好。十几年来的使用情况表明，立磨粉磨矿渣工艺已是一种成熟且先进的矿渣粉磨技术。目前德国Polysius 和Loesch 公司，日本川崎和宇部公司，丹麦Smith公司都拥有成熟可靠的立磨粉磨矿渣技术和设备。世界各国大型钢铁企业大都采用此系统进行矿渣粉生产。我国各大钢铁企业也在2000年之后纷纷引进国外先进矿渣立磨，从而掀起了国内发展矿渣粉产业的高潮。
2003年3月，济南钢铁集团公司与新加坡双龙公司合资建设年产60万吨矿渣粉生产线项目开始筹建。山东省建材工业设计研究院作为项目设计单位配合合资双方对国内外有代表性的几家大型矿渣粉生产厂进行了资料对比和重点考察，了解到同类矿渣粉生产厂绝大部分采用立磨系统，仅有台湾地区、韩国、新加坡等少数钢铁企业采用辊压机终粉磨系统。根据考察情况，并综合考虑矿渣粉磨特性和几种粉磨系统的优缺点，济南鲁新新型建材有限公司年产60万t矿渣粉生产线关键设备采用了德国Polysius 公司的RMC51/26/435立磨系统，生产能力为90t/h（450m2/kg）。
2005年3月，济南鲁新建材年产60万吨矿渣粉生产线顺利投产运行。这是山东省第一条矿渣立磨生产线。此后山东省的矿渣粉产业也由此走向了快速发展阶段。我省钢铁企业纷纷建设自己的矿渣粉工厂，截止到2009年底，已经建成和在建的矿渣粉产能已经超过1500万吨，约占钢铁企业外排矿渣的75%。无论是利用规模还是技术装备水平以及效益指标，山东省已经发展为名副其实的矿渣粉大省和强省：
1）得天得天独厚的原料资源和广阔的市场空间是山东省能够做大做强矿渣粉产业的内在原因。山东省从2003年开始采用立磨生产矿渣粉，虽然起步较晚，但依托山东钢铁行业的矿渣资源优势以及山东水泥大省的市场优势，山东仅仅用了7年时间，就建立了一个全新的矿渣粉产业，无论是总规模还是发展速度均为全国领先。以日照钢铁、莱钢集团、莱钢永锋、淄博宏达、以及潍坊钢铁为例，其矿渣立磨的粉磨能力均已经达到能够全部消化掉企业外排矿渣的水平，采用的均为国际上主流的60-120万吨规模，其电耗，劳动生产率等指标都达到了国际先进水平。
2）以钢铁企业为投资主体，建设了一大批现代化的大规模矿渣立磨生产线，在为省内水泥企业提供优质矿渣粉的同时，也为国内以及省内其他中小钢铁企业起到了良好带头示范作用。
3）山东省矿渣立磨生产线大部分采用了国际领先的德国Loesche、德国Polysius等国外著名装备厂家技术及装备，保证了项目建成后的运行效果。近年来，随着国产立磨装备不断成熟，采用了国产装备的矿渣粉工程也越来越多。先进的技术与装备水平再加上完善成熟的设计，使得我省矿渣粉产业的大型化以及现代化水平实现了与国际接轨。我省不少大型矿渣粉工厂凭借先进的产品、技术与装备水平被评为高新技术企业。
4）山东矿渣粉产业已经成为一个年产值过20亿元，年实现利税5亿元以上的新型建材产业，并广受钢铁行业和水泥行业的欢迎。在2008年下半年开始的金融危机中，钢铁企业所属的矿渣粉工厂凭借良好的效益而成为钢铁企业内的一个亮点。目前所有运行的矿渣粉企业无一亏损，运营良好。
矿渣微粉也广受国外建筑界欢迎，新加坡、中国香港等东南亚地区受资源、国家(地区)产业政策和工业基础等因素限制，每年都大量进口矿渣微粉。也门、阿联酋、沙特和伊拉克等中东各国基本建设投资较大，自产矿渣微粉远远满足不了市场的需求。这也为我省矿渣粉产业带来了商机，目前山东省各港年出口矿渣微粉近100万吨。我省各大矿渣粉厂由于采用了先进的立磨技术，产量大，产品档次高，因而能更好的满足外商在一次供货量，质量，供货期等方面的诸多要求，竞争优势和出口前景明显看好。
5）矿渣粉产业在促进钢铁工业循环经济发展的同时，也为水泥性能改善，实现低能耗生产以及减排CO2，促进低碳经济发展做出了贡献。按照每吨矿渣粉可以替代300kg水泥熟料的平均水平计算，山东省年可节约熟料产能400万吨。年减排CO2约400万吨。
在山东省矿渣粉产业的发展进程中，山东省建材工业设计研究院设计完成了山东省绝大部分的矿渣粉项目，成为促进矿渣粉产业发展的主导力量。我院对钢铁渣综合利用项目高度重视，不断总结经验教训进行优化设计，使矿渣粉项目的技术先进性、可靠性以及大型化、自动化水平水平不断提高。其中济钢集团3×60万吨矿渣立磨顺利投产，成为济钢集团发展循环经济的一大亮点。日照钢铁4×120万吨矿渣立磨无论是单线生产能力还是总规模均是世界之最，也在业内形成了广泛影响力。莱钢集团建设的90万吨国产矿渣立磨生产线对促进国产矿渣立磨的推广应用具有重要意义。除了完成好山钢集团矿渣粉项目外，我院还完成了省内潍坊钢铁集团60+90万吨矿渣立磨、淄博宏达钢铁145万吨矿渣立磨、莱钢永锋120万吨矿渣立磨、北金集团60万吨矿渣立磨等多条矿渣粉生产线。在做好山东省内项目的同时，我院还承担了鞍钢集团、本钢集团、柳钢集团、河北敬业集团、前进钢铁集团等国内著名钢企的矿渣微粉项目，为全国发展循环经济和节能减排作出了贡献。
鉴于山东省矿渣粉产业的迅速发展以及良好的经济、环保、社会效益。2010年4月13日《中国建材报》专题刊发了《山东规模化高效利用矿渣资源带动水泥钢铁行业发展》文章，文章报道了我院作为专业设计院在引领山东省矿渣微粉产业发展以及在钢铁渣综合利用方面做出的重大贡献。这是对多年来我院不断服务于水泥与钢铁行业所取得的成绩的肯定。
以上是对我省矿渣粉产业十年发展历程的回顾，面对新世纪经济与社会发展对我们的更高要求，我们必须更加注重资源综合利用，大力发展循环经济、低碳经济以及实现清洁生产。下面谈谈我们对矿渣粉产业今后发展的中的几个问题的几点看法：
1.由于钢铁以及水泥行业都属于国家限制的过剩产能行业，因此，今后矿渣粉产业发展的也应当由过去的注重产能扩张变为更加注重质量与效益，比如，通过新型研磨材料的使用降低生产成本；通过技术与管理的进步提高设备运转率降低运转电耗；还可以生产更高细度（800-1000 m2/kg）的矿渣粉满足其他行业的特别要求（如高铁的无砟轨道用填充材料）等。
2. 由于立磨系统具有能耗低、粉磨效率高、烘干能力强、系统流程简单、产能大型化等优点，现已成为矿渣粉磨系统的核心设备。此类设备长期被欧洲供货商所垄断，虽然国外产品质量好，但其价格昂贵，供货期长，已明显不适应当前形势发展。近几年来，国产立磨得到了飞速发展。国产大型立磨在生产能力、制造水平、可靠性及耐磨材料等方面有了很大的进步，也得到了广大业主的认可。要真正大力发展好矿渣粉产业，必须开发出经济实用、可靠的国产化设备，进口设备只能作为参考和补充，希望国内相关立磨生产厂家在国产矿渣大型立磨的研发以及制造方面取得更多的突破与进步。
3.随着矿渣粉新国家标准 (GB/T18046-2008)实施，原有的小型球磨矿渣粉厂由于规模小，原料来源以及质量难以保证，电耗高等将会逐步退出市场。大型矿渣立磨企业的综合竞争优势将会更加明显，在矿渣粉总体供不应求的形式下，其对市场的影响力以及对价格的话语权会进一步提升，建议大型矿渣立磨企业在继续保持产业先进地位的同时，更好的兼顾社会效益，做好服务于钢铁于水泥行业这一文章。
4.钢铁企业在发挥自身矿渣资源优势的同时，应当进一步将矿渣粉产业链延伸并实现较大规模的产业化。近年来，山东省建材工业设计研究院提出了将钢铁工业的主要废弃物矿渣与钢渣进行统一规划与设计建设，形成循环经济工业园区的先进设计理念，其基本内容为：钢渣处理产生的渣钢、粒钢等返回炼钢及炼铁；选铁后的钢渣可以深加工为高附加值钢渣粉，炼铁产生的水渣经磨细后成为广受市场欢迎的矿渣粉；适量的钢渣粉掺入矿渣粉中形成的双掺粉的性能有优势叠加的效果，钢渣碱度高可以充当矿渣微粉的碱性激发剂，钢渣和矿渣双掺粉可以取长补短，性能更加完善。通过钢铁渣综合利用利用的实施，钢铁企业的主要废弃物全部得到了高附加值利用，具有显著的经济，环保及社会效益。十分可喜的是我们已经将上述先进理念在山东莱钢永锋钢铁渣综合利用项目、淄博金宝建筑新材料有限公司年处理50万吨钢渣、年产40万吨钢渣微粉、年产145万吨矿渣微粉项目、山东北金集团有限公司120万吨/年复合水泥项目、日照京华1000万吨/年复合水泥项目、柳州强实200万吨复合水泥项目中得到应用并实施。这些项目均为目前国内技术水平高、装备先进的钢铁渣综合利用生产线，其建设内容包括从矿渣进厂到立磨粉磨出合格产品并储存和发运；从钢渣进厂倒渣、焖渣至多级筛分、除铁和均化、粉磨以至生产出渣钢、铁精粉和钢渣微粉等产品。通过采用先进、成熟的技术及装备，在全部处理钢铁公司排出的钢铁渣的同时，实现了真正意义上的钢铁渣的零排放和全部综合利用。
结束语：山东省建材工业设计研究院依靠技术进步，发挥建材专业设计院优势，大力促进钢铁工业固体废弃物在建材行业的资源综合利用，为山东省尽快发展为钢铁强省和水泥强省做出了贡献。我们相信，站在新发展起点上的山东建材院今后必将为山东省水泥与钢铁行业的节能减排、发展循环经济和低碳经济中做出更大贡献。
撰稿：靳志刚 陈砚生
