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(chǎn)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(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。在世紀之交，本領域的國內(nèi)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(nèi)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(chǎn)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，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，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(chǎn)硅酸鹽水泥的生產(chǎn)線，其燃燒溫度比生產(chǎn)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(nèi)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：高早強型；高強型；超快硬早強型；復合型；高溫耐火型；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。

　?、诟邚娦停?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，12～14MPa；1小時，16～18MPa；3天，50MPa；28天，＞55MPa。

　?、軓秃闲停号c425”普通硅酸鹽水泥復合，可使其提高至少一個標號，成本僅增加15．00～25．00元／噸。

　?、莞邷匦停河不瘽{體可工作溫度：1350～1600OC。

　　③醫(yī)用型：硬化：3～7分鐘；劈裂強度：12～24MPa。

　　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(zhì)防滲、堵漏材料；用于機場跑道、隧道）涵洞等工程；用于礦井。坑道、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；用作水硬性補齒、補骨水泥及牙托包埋水泥等。

　　三、生產(chǎn)規(guī)模及利潤

估算水泥類型產(chǎn)量稅后利潤

快硬，高強 8．01560～16000

錨固。堵漏、噴射 1．52025～3000

耐火型 0．5925～2200

精細水泥 6噸 61.6

總產(chǎn)量 10.006 4570～21260

四、市場

目前，我國特種水泥產(chǎn)量僅占水泥總量的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％，而世界上發(fā)達國家占70％左右。我國特種水泥產(chǎn)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(chǎn)在“九五”后兩年及“十五”做了調(diào)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(jīng)貿(mào)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(jīng)貿(mào)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(chǎn)700～1000噸特種水泥和高性能水泥主產(chǎn)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(chǎn)量5．4億噸／年中，有至少60%是立窯生產(chǎn)的425#OPC水泥。在水泥產(chǎn)業(yè)向國際市場邁進，水泥質(zhì)量檢測采用IS0標準，便相當一部分比例的水泥質(zhì)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(zhì)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回轉窯改造，需投資約￥1200.00～1500．00萬元；若對φ2．4m×40m回轉窯改造，需投資約￥2000.00萬元。