高性能工程材料---磷鋁酸鹽特種水泥
一、概述
21世紀所使用的材料,應該是降低資源與能源消耗,減少污染與環(huán)境相容性好,具有高性能的材料。水泥是我國實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化所必需的重要材料之一。作為最大宗的傳統(tǒng)硅酸鹽水泥,170多年來,為人類進步作出了巨大貢獻,但其生產高能耗、低效、環(huán)境相容性差、環(huán)境代價高的弊病,嚴重違背了我國國民經濟可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。在世紀之交,本領域的國內外學者為此都在致力于改進、創(chuàng)新。
1984年以來,在吸取了國內外同行研究的基礎上,濟南大學開創(chuàng)了具有我國自主知識產權的、具有可持續(xù)發(fā)展特性的高性能磷鋁酸鹽凝膠材料體系(以下簡稱pALC) (新品種水泥),并進行了相關應用基礎理論的研究。通過研究,設計出了新相,三元磷鋁酸鹽化含物(現(xiàn)暫命名為L相),使磷鋁酸鹽新體系具有自己獨特的礦物組成,其主要結晶相有:新相Lss、CA(SS)和CxP。這一組合,賦予了該新體系若干的優(yōu)良膠凝特性,如:其膠砂試體具有高早強、周強及長期耐久性好。耐高溫及生物活性等性能。在實驗室的基礎理論研究之后,研究組采用工業(yè)原料于1997年11月在我國天津水泥院實驗回轉窯進廳了擴大實驗研究,結果十分令人滿意。研究證明:磷鋁酸鹽特種水泥體系可以采用現(xiàn)行生產硅酸鹽水泥的生產線(國產設備或進口設備),其燃燒溫度比生產硅酸鹽水泥低50~70℃, co2排放量小于后者的50%以上。該體系材料所用的原材料在國內儲量豐富,方便易得。
二、技術指標及用途
高性能磷鋁酸鹽膠凝材料體系采用不同的工藝、組成和設計,可以形成至少六個新品種材料:(1)高早強型;(2)高強型;(3)超快硬早強型;(4)復合型;(5)高溫耐火型;(6)醫(yī)用型---精細水硬生物水泥。其技術指標及其用途分述如下:
①高早強型:6~8小時脫模;抗壓強度: 12小時, 35~65MPa;一年后穩(wěn)定在100MPa以上。
②高強型:1天,~55MPa;3~28大, 85~95MPa:一年以后穩(wěn)定在100MPa以上。
?、鄢煊苍鐝娦停河不?~10分鐘;抗壓強度: 30分鐘, 12~14 MPa; 1小時, 16~18MPa;3天, 50MPa; 28天, >55MPa。
?、軓秃闲停号c425”普通硅酸鹽水泥(以下簡稱0PC)復合,可使其提高至少一個標號(即10MPa),成本僅增加15.00~25.00元/噸(0PC)。
?、莞邷匦停河不瘽{體可工作溫度: 1350~1600OC (根據(jù)不同耐火骨料)。
?、坩t(yī)用型(精細水泥):硬化:3~7分鐘;劈裂強度: 12~24MPa (37℃, 24小時, 采用不同化工原料)。
主要用途:可用作高層建筑承重材料、預制構件、大跨橋梁、薄殼結構、噴射工程、設備基礎澆灌、道路修補;優(yōu)質防滲、堵漏材料;用于機場跑道、隧道)涵洞等工程;用于礦井??拥?、油井、錨固;水工工程。軍工工程;用于與硅酸鹽水泥復合,改善其強度和耐久性;用作不定形耐火材料的水泥粘合劑(用在冶金、建材,化工等窯爐及管道);用作水硬性補齒、補骨水泥及牙托包埋水泥等。
三、生產規(guī)模及利潤
估算水泥類型 產量(萬噸/年) 稅后利潤(萬元/年)
快硬,高強 8.0 1560~16000
錨固。堵漏、噴射 1.5 2025~3000
耐火型 0.5 925~2200
精細水泥 6噸 61.6
總產量 10.006 4570~21260
四、市場
目前,我國特種水泥產量僅占水泥總量(1998年統(tǒng)計:5.4億噸)的1%,而世界上發(fā)達國家占5~10%,其中快硬、早強、高強類占0.13%.其中高標號(>60MPa)水泥僅占0.07%.而世界上發(fā)達國家占4~8%。我國不定形耐火材料占總耐人材料量的30%(其中用于不定形耐火材料中的水泥主要為鋁酸鹽水泥),而世界上發(fā)達國家占70%左右。我國特種水泥產量不能滿足特殊工程需求,而高強水泥又嚴重短缺。 2000年,預計全國水泥需求約5.5億噸,年底實行國際標準后,低標號水泥將壓縮約0.2億噸,缺口0.3億噸,缺口水泥主要是高標號。高性能特種水泥。我國水泥生產在“九五”后兩年及“十五”做了調整,壓縮普通硅酸鹽水泥,發(fā)展特種水泥,預計我國特種水泥在2003年將達到4%。
國家經貿委發(fā)布的《“九五”國家重點技術開發(fā)指南》中將高性能水泥列為國家重點開發(fā)技術。 1999年10月國家經貿委又組織編制了《近期行業(yè)技術發(fā)展重點》,其中提出建材行業(yè)發(fā)展方向和重點包括“日產700~1000噸特種水泥和高性能水泥主產技術及裝備?!边@是為開發(fā)高性能混凝土而確立的配套技術。另外,據(jù)國家建材局1998年統(tǒng)計,在我國水泥總產量5.4億噸/年中,有至少60%是立窯生產的425#OPC水泥。在水泥產業(yè)向國際市場邁進,水泥質量檢測采用IS0標準,便相當一部分比例的水泥質量面臨不合格危機的情況下采用PALC與0PC復合,不僅可以使OPC的質量穩(wěn)定得到保證,而且復合后,水泥混瞬土的耐久性獲得明顯提高。僅就這3.24億噸0PC (按5.4億噸的60%計算)就為PALC展示了一個極為廣闊的市場。
五、投資估算
若按建新廠計,投資¥~7000萬元,若對φ1.6m× 1.9m×37m (年生產能力約3萬噸)回轉窯改造,需投資約¥1200.00~1500.00萬元;若對φ2.4m×40m(年生產能力10萬噸)回轉窯改造,需投資約¥2000.00萬元。
編輯:
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