我國陶粒行業(yè)技術(shù)發(fā)展狀況及其建議——江浙滬地區(qū)陶粒行業(yè)調(diào)研結(jié)果分析與建議

  面對國內(nèi)外比較復雜的經(jīng)濟環(huán)境和不斷加大的下行壓力，陶粒行業(yè)受到了不同程度的影響，多數(shù)企業(yè)開工不足、市場競爭激烈，價格下降，企業(yè)應收賬款增加。但也有部分企業(yè)迎難而上，準確把握陶粒行業(yè)發(fā)展所面臨的新的要求、新的生存和發(fā)展環(huán)境、抓住機遇、解決發(fā)展中存在的突出問題，積極應對挑戰(zhàn)，依靠新產(chǎn)品、新技術(shù)和經(jīng)營創(chuàng)新，使企業(yè)走上轉(zhuǎn)型升級之路，取得了較好的業(yè)績。

  為了更好地掌握行業(yè)基本情況，輕骨料及輕骨料混凝土分會組織人員對江蘇、浙江和湖北等陶粒企業(yè)聚集區(qū)進行了一次調(diào)研，現(xiàn)重點對江浙滬地區(qū)調(diào)研的情況做一簡要總結(jié)與分析。

  1 江浙滬地區(qū)陶粒行業(yè)基本情況

  1.1 投資建設(shè)加快，單線生產(chǎn)能力不斷提高

  目前，江浙滬地區(qū)是我國陶粒生產(chǎn)比較聚集的一個區(qū)域，區(qū)域內(nèi)共有陶粒生產(chǎn)企業(yè)25家，除一家停產(chǎn)外，其余全部在生產(chǎn)，基本情況見表1。

  表1  陶粒企業(yè)基本情況

  近兩年來，陶粒生產(chǎn)線的投資建設(shè)速度加快，單線生產(chǎn)規(guī)模不斷提高。由表1的調(diào)研統(tǒng)計看出，2015年新建投產(chǎn)的陶粒產(chǎn)能總量與2011年～2014年4年的建設(shè)投產(chǎn)的產(chǎn)能總量相當，略低于2006年～2010年5年的投產(chǎn)總量。 從生產(chǎn)線條數(shù)來看2015年與前4年的新建回轉(zhuǎn)窯條數(shù)持平，但是窯徑1.45m和1.6m的回轉(zhuǎn)窯的數(shù)量減少了50%，并淘汰了1.45m的回轉(zhuǎn)窯。2015年新建回轉(zhuǎn)窯一個最大的特點是直徑2.0m窯占了50%，看來大家對此窯型情有獨鐘。

  1.2 利用固體廢棄物制造陶粒取得明顯成效

  陶粒行業(yè)積極響應國家資源綜合利用、節(jié)約資源和環(huán)境保護基本國策，使用建筑廢棄土、城市污泥、工業(yè)污泥等為主要原料，生產(chǎn)陶粒。調(diào)查結(jié)果顯示，生產(chǎn)中采用建筑廢棄土為主要原料的企業(yè)有18家，占調(diào)查企業(yè)數(shù)量的72%，采用頁巖為主要原料的3家，粘土3家。采用城市建筑廢棄土作為原料，一方面解決了廢棄土的處置占地和環(huán)境污染問題，更重要的是杜絕了以前那種采用粘土為原料毀壞耕地的情況。

  調(diào)查的企業(yè)中，13家均摻加了25%～30%左右的污泥作為原料，占企業(yè)總數(shù)的50%左右，已經(jīng)成為當?shù)靥幹梦勰嗟囊恢?，?jù)不完全統(tǒng)計，這些陶粒生產(chǎn)企業(yè)每年可以消納污泥15～20余萬噸。陶粒生產(chǎn)中每消納的1噸污泥可獲得相關(guān)部門200元左右的處置補貼費用，對一些電鍍污泥的處置其補貼費用更高。這對我們陶粒生產(chǎn)企業(yè)來說也是一筆不小的收入，按一條年產(chǎn)5萬立方陶粒生產(chǎn)線，每年消納污泥8000噸計算，則可獲得160萬元的污泥補貼，即每立方米陶粒補貼30元左右。

  隨著建筑廢棄土和污泥的綜合利用，也加快了工藝技術(shù)的開發(fā)應用，比如建筑淤泥脫水技術(shù)、陶?；旌狭系木夹g(shù)與設(shè)備、陶粒的燒成技術(shù)等也得到了相應的發(fā)展。

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  1.3  替代燃料燒成技術(shù)快速發(fā)展

  “十一五”時期，陶粒行業(yè)針對能源緊缺、燃煤供應逐漸緊縮、價格逐年飚升的狀況，研究開發(fā)了利用稻糠、農(nóng)作物秸稈、木屑等替代煤粉燒制陶粒，取得較好的效果，并在行業(yè)內(nèi)得到逐步推廣。調(diào)查結(jié)果顯示，到目前江浙滬地區(qū)的所有陶粒生產(chǎn)企業(yè)均采用稻糠作為替代燃料，經(jīng)粗略計算，該地區(qū)每年可以節(jié)省標準煤7.5萬噸。值得注意的是有少數(shù)企業(yè)改單通道燃燒器為三通道燃燒器燃燒稻糠，燃燒器的升級對能耗的降低具有較好的效果。

  我國是人口眾多的農(nóng)業(yè)大國，有著極其豐富的生物質(zhì)燃料-植物和農(nóng)作物的秸稈、籽殼、木屑等，不僅來源廣泛，而且再生能力強。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，僅稻殼年產(chǎn)量就高達5000萬噸左右，居世界首位。

  用植物和農(nóng)作物的秸稈、稻殼、木屑等替代煤粉燒制陶粒的燃料有如下優(yōu)勢：

  （1）生物質(zhì)替代燃料燃燒生成的CO₂、 SO_x和NO_x很低，幾乎是零排放，有利環(huán)境保護；

  （2）因生物質(zhì)燃料燃燒灰中富含熔點1400℃硅石，遠高于陶粒的燒成溫度，使之不易結(jié)塊、結(jié)窯，起到防粘劑的作用，對改善窯的工況非常有利，除穩(wěn)定窯內(nèi)的熱工制度保障了窯產(chǎn)量和質(zhì)量的提高以外，還延長窯襯耐火磚的使用壽命并提高窯的運轉(zhuǎn)率。一般可大約增產(chǎn)10%~20%；

  （3）用生物質(zhì)燃料與用煤粉相比，可簡化燒制陶粒生產(chǎn)線的工藝過程，不再設(shè)置煤粉制備系統(tǒng)，節(jié)省煤粉制備成本；

  （4）用生物質(zhì)燃料，由于其對陶粒膨脹的有機質(zhì)作用的加強，陶粒產(chǎn)量可提高10%～20%的增產(chǎn)，其經(jīng)濟效益更加可觀。

  據(jù)有關(guān)資料介紹，僅谷糠，全國每年的產(chǎn)生量達4000～5000萬噸，秸稈和鋸木粉的數(shù)量也很可觀。低位熱值分別為谷糠12560～21320 kJ/kg；秸稈為21980 kJ/kg；鋸木粉為13220kJ/kg?？梢?，這是一項非?？捎^的可再生燃料資源。

  1.4 能耗水平普遍偏高

  經(jīng)過對10個企業(yè)不同生產(chǎn)規(guī)模、燒成冷卻工藝的生產(chǎn)線調(diào)研統(tǒng)計結(jié)果顯示（見表2），隨著窯徑的增大，燒成每公斤陶粒所需的能耗逐漸降低，窯徑2.5m～3.0m的回轉(zhuǎn)窯單位平均能耗為1023 kCal/kg，1.8m～2.0m的回轉(zhuǎn)窯平均能耗為1186 kCal/kg，1.45 m～1.6m回轉(zhuǎn)窯平均能耗為1277 kCal/kg。從統(tǒng)計結(jié)果可以看出，1.8m～2.0m的回轉(zhuǎn)窯和1.45 m～1.6m回轉(zhuǎn)窯的單位能耗分別高出2.5m～3.0m的回轉(zhuǎn)窯15.9%和24.8%。

  表2 陶?；剞D(zhuǎn)窯單位能耗統(tǒng)計

  調(diào)研中的10條回轉(zhuǎn)窯的平均能耗為1150 kCal/kg，比設(shè)計能耗900 kCal/kg高出27%。這一結(jié)果反映了我國目前本行業(yè)能耗較高，與國外同行業(yè)能耗水平800kCal/kg相比高出更多。分析其原因主要有以下幾個方面。

  --大多企業(yè)，特別是窯徑2m以下的回轉(zhuǎn)窯，均未通過節(jié)能工藝設(shè)計，未配置冷卻機，生產(chǎn)中將約1000℃的陶粒直接從回轉(zhuǎn)窯中卸出至空氣中，造成大量的能耗損失與浪費；

  --由于沒有進行正規(guī)工藝設(shè)計，窯內(nèi)的熱交換率不高，窯尾煙氣溫度偏高，帶走了部分熱量；

  --入窯的生料球水分偏高，一般生料球含水率都在22%～25%，有的可能更高；

  --窯皮的散熱較大，建議采用復合磷酸鹽保溫磚做窯襯，降低窯皮散熱；

  --企業(yè)管理水平普遍不高，能耗計量意識不強，也是造成能耗偏高的一個重要因素。比如整個生產(chǎn)工藝的計量設(shè)備缺失，特別是燃料的計量設(shè)備基本采用體積計量或根本沒有計量設(shè)備，全憑經(jīng)驗看火燒窯，到月底或干脆到年底算總賬。

  1.5 工藝與裝備技術(shù)有待進一步提高

  大部分陶粒生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)工藝簡陋，裝備粗糙、裝備性能與質(zhì)量和國外或與我國水泥、磚瓦生產(chǎn)裝備相比有較大差距。自動化程度很低，絕大少企業(yè)談不上自動化。

  調(diào)研的江浙滬地區(qū)39條回轉(zhuǎn)窯中，能耗高、技術(shù)落后的1.45m～1.6m的回轉(zhuǎn)窯有16條，占整個地區(qū)總窯數(shù)的41%。據(jù)了解的情況看，這一比例在全國的其他地區(qū)更高，根據(jù)國家發(fā)改委發(fā)布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導目錄（2014年本）》，這些回轉(zhuǎn)窯都屬于淘汰的落后產(chǎn)能；原料處理、造粒工藝方面，基本上都是一臺攪拌機、一臺造粒機打天下，好一點的企業(yè)采用了輪碾機均化處理原料。這種粗糙的工藝設(shè)備技術(shù)，造成產(chǎn)品質(zhì)量不均勻、質(zhì)量水平不高；陶粒成品大都散裝堆放，沒有像樣的包裝工藝與設(shè)備等等。

  產(chǎn)品品種單一，江浙滬地區(qū)基本全部生產(chǎn)的是超輕陶粒，這也是目前的工藝技術(shù)水平所決定的。為了適應國家建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢，建議對生產(chǎn)工藝進行技術(shù)改造，能夠生產(chǎn)高強陶粒，以滿足裝配式建筑部品部件的需求。

  2 思考與建議

  陶粒工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展面臨一系列嚴峻挑戰(zhàn)，如資源、能源、環(huán)境等約束不斷增強，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級任務艱巨，市場有待進一步開發(fā)，這些問題如不很好的加以解決，將直接影響著整個行業(yè)的發(fā)展。根據(jù)筆者思考，特提出如下幾點建議。

  2.1 經(jīng)濟新常態(tài)下，應積極開發(fā)新產(chǎn)品開拓新市場

  目前，陶粒行業(yè)的下行壓力不斷加大，據(jù)不完全統(tǒng)計，2015年陶粒銷售量下降20%～30%，銷售價格下降20%～30%，應收賬款上升15%～20%左右，企業(yè)經(jīng)營困難。經(jīng)濟新常態(tài)下，陶粒行業(yè)應緊跟國家建筑業(yè)的發(fā)展趨勢，積極開發(fā)新產(chǎn)品，開拓新的市場。

  一是將陶粒進行深加工，積極開發(fā)符合建筑市場要求的陶?；炷量招钠鰤K、陶粒加氣混凝土砌塊、陶?；炷涟宀牡犬a(chǎn)品，提高陶粒的利用率和利潤率；

  二是生產(chǎn)高強陶粒，積極與科研院所、裝配式建筑構(gòu)配件生產(chǎn)企業(yè)合作，將高強陶粒用于混凝土構(gòu)配件上，滿足建筑工業(yè)化和建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的要求。即將出臺的《建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展綱要》明確提出，到2020年裝配式建筑占新建建筑的比例20%以上，計劃單列市與省會城市30%以上，到2025年裝配式建筑占新建建筑的比例占50%以上。

  輕骨料混凝土的輕質(zhì)高強、節(jié)能保溫性能，對裝配式建筑構(gòu)配件具有較強的優(yōu)勢。根據(jù)實驗結(jié)果，采用高強陶粒配制的輕骨料混凝土，抗壓強度C25～C55，其混凝土干密度為1600～1900kg/m³。陶粒行業(yè)應積極研發(fā)高強陶粒和陶粒混凝土，在裝配式建筑中占有一席之地。

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  2.2加快生產(chǎn)工藝與裝備升級改造

  自上世紀60年代生產(chǎn)制造粘土陶粒以來，經(jīng)過近50年的研究、研制、開發(fā)，我國已基本掌握了利用回轉(zhuǎn)窯、燒結(jié)機生產(chǎn)不同強度、不同堆積密度、不同粒徑的超輕、高強和普通陶粒工藝技術(shù)與裝備技術(shù)。設(shè)計制造了不同規(guī)模生產(chǎn)線所需的對輥造粒機、造粒成球盤、差速攪拌混練機、單筒回轉(zhuǎn)窯、雙筒回轉(zhuǎn)窯、點火器等設(shè)備。為我國陶粒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了裝備與服務。

  雖然陶粒生產(chǎn)技術(shù)與裝備技術(shù)有了很大進步，但總體水平不高。大部分陶粒生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)工藝裝備簡陋，裝備粗糙、裝備性能與質(zhì)量和國外先進國家或與我國水泥、磚瓦生產(chǎn)裝備相比有較大差距。自動化程度很低，不少企業(yè)還談不上機械化。

  目前，除了單筒回轉(zhuǎn)窯、雙筒回轉(zhuǎn)窯、單筒冷卻機、對輥造粒機外，其他原料處理與制備設(shè)備，如給料機、攪拌機、輪碾機、破碎與粉磨機等和成球造粒設(shè)備基本簡單借用磚瓦與水泥制造業(yè)的相關(guān)設(shè)備。這種簡單借用造成了設(shè)備的性能參數(shù)與陶粒生產(chǎn)工藝不相符、不匹配，大部分出現(xiàn)了不是大馬拉小車，就是設(shè)備產(chǎn)能達不到要求的狀況，使得陶粒的生產(chǎn)能耗加大，成本提高。更為嚴重的是設(shè)備的使用效果無法滿足陶粒工藝要求。如借用磚瓦業(yè)的雙軸攪拌機的產(chǎn)能都在15～45m³/h，而一條年產(chǎn)5萬立方米的陶粒生產(chǎn)線的小時物料處理量只有5～8 m³/h，采用這樣的攪拌機根本起不到攪拌均勻的效果，進而影響到陶粒的燒成質(zhì)量。

  因此，應加快研究開發(fā)符合本行業(yè)不同工藝要求的陶粒生產(chǎn)裝備，形成年產(chǎn)5萬立方米和年產(chǎn)10萬立方米成套技術(shù)與裝備，保持陶粒產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。重點研究開發(fā)和推廣的裝備技術(shù)如下：

  1、原料處理與制備設(shè)備。加快原料給料計量設(shè)備、雙軸攪拌機、差速雙軸攪拌混練機的開發(fā)制造，完善輪碾機工藝技術(shù)；研究解決破碎設(shè)備和粉磨設(shè)備的合理選型等；

  2、造粒技術(shù)與設(shè)備。完善對輥造粒技術(shù)，改進粒型，保證球狀，解決陶粒級配；完善預加水成球造粒技術(shù)與裝備；

  3、燒成與冷卻設(shè)備。加快回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)造粒技術(shù)的成熟度、開發(fā)推廣回轉(zhuǎn)窯熱交換技術(shù)；大力推廣多通道燃燒器燒成技術(shù)和回轉(zhuǎn)窯襯磚節(jié)能保溫技術(shù)，完善燒結(jié)機技術(shù)；

  4、加快開發(fā)完善節(jié)能型分層豎式預熱器和分層冷卻機的短流程回轉(zhuǎn)窯工藝與裝備技術(shù)；

  5、加快發(fā)展陶粒生產(chǎn)線自動化控制技術(shù)，采用PLC或DCS進行集中與分散控制，提高陶粒生產(chǎn)工藝的自動化水平。推廣高溫電視看火和比色溫度計監(jiān)控技術(shù)；

  6、研發(fā)實施陶粒產(chǎn)品分級、包裝技術(shù)與裝備；

  7、建議淘汰直徑φ1.6m以下的回轉(zhuǎn)窯。

  2.3積極采用節(jié)能技術(shù)，降低陶粒燒成能耗

  調(diào)研中的陶粒平均熱耗約為1150kCal/kg與國外800kCal/k陶粒的平均水平相比，高出40%，與設(shè)計能耗900kCal/kg高出27%。

  根據(jù)熱平衡計算，陶粒的生成熱只占總熱耗的20%～30%左右。大部分熱量的消耗是受工藝技術(shù)與裝備、監(jiān)控和操作水平等條件的制約，因此完善的工藝裝備、先進的監(jiān)控設(shè)備，熟練的操作水平是降低陶粒生產(chǎn)熱耗的主要因素。

  近幾年西安墻體材料研究設(shè)計院在不同規(guī)模、不同工藝與不同原料的陶粒生產(chǎn)線的研究與工程設(shè)計中，進行大量的探索與實踐，使陶粒熱耗降到900kCal/kg以下。實踐證明，只要加強工藝技術(shù)與裝備的合理設(shè)計與建設(shè)，加強節(jié)能設(shè)計與余熱循環(huán)利用，陶粒的燒成能耗一定會大幅度降低。

  然而，我國90%以上的陶粒生產(chǎn)線均未進行節(jié)能設(shè)計與建設(shè)，有的甚至連冷卻設(shè)備都沒有設(shè)置，將約1000℃的陶粒直接從回轉(zhuǎn)窯中卸出至空氣中，造成大量的能耗損失與浪費，就更談不上余熱利用和窯爐節(jié)能問題了。

  目前陶粒生產(chǎn)線的節(jié)能技術(shù)主要有：多通道燃燒器燃燒技術(shù)、提高一次風溫技術(shù)、陶粒冷卻余熱作為二次風技術(shù)、降低回轉(zhuǎn)窯散熱損失技術(shù)、回轉(zhuǎn)窯干燥預熱段熱交換技術(shù)等。

  2.4 提高企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理水平，提高市場競爭力

  我國陶粒工業(yè)雖然走過了50多年的發(fā)展歷程，由于行業(yè)規(guī)模小、很多企業(yè)大都自生自滅，在企業(yè)管理方面還比較落后。陶粒生產(chǎn)企業(yè)應加快提高生產(chǎn)經(jīng)營管理水平，努力降低生產(chǎn)經(jīng)營成本，提高產(chǎn)品在市場上的綜合競爭能力。

  一是加強普及與掌握生產(chǎn)技術(shù)知識與人才培養(yǎng)，提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平。陶粒生產(chǎn)企業(yè)當務之急要做的是企業(yè)應盡快培養(yǎng)懂技術(shù)、懂生產(chǎn)、會管理的綜合技術(shù)人才，否則，企業(yè)將不可持續(xù)。如在有些企業(yè)看到，生產(chǎn)制度、工藝參數(shù)基本是一成不變的，不知道如何根據(jù)不同的產(chǎn)品與情況進行科學合理的調(diào)整。當接到對陶粒不同質(zhì)量需求的訂單、或改變原材料或燃料的時候，往往一籌莫展，有的甚至放棄訂單。再比如對窯操作不按科學辦事，當結(jié)窯時不知如何盡快調(diào)整相關(guān)參數(shù)，消除結(jié)窯現(xiàn)象，而是向窯內(nèi)吹冷風，更有甚者直接用水管向窯內(nèi)噴水。這些不科學的生產(chǎn)操作與管理在陶粒企業(yè)普遍存在。因此，在企業(yè)普及生產(chǎn)技術(shù)知識是當務之急，企業(yè)老板應引起足夠的重視。

  二是加強企業(yè)實驗室的建設(shè)，培養(yǎng)實驗技術(shù)人員。由于采用淤泥、建筑廢土、污泥、各種廢棄物作為原料，大多數(shù)企業(yè)的原料來源不穩(wěn)定，市場需求的陶粒品種也越來越多，這些都需要適時調(diào)整原材料配比，才能生產(chǎn)出符合市場需求的合格產(chǎn)品；

  從陶粒市場開發(fā)的角度，陶粒生產(chǎn)企業(yè)應對自己生產(chǎn)陶粒的應用進行一些實驗室的研究，給用戶提供諸如陶粒混凝土的參考配合比，這樣可以更好的應對殘酷的市場競爭。因此，企業(yè)實驗室的建設(shè)非常必要。

  三是加強成本控制與管理。陶粒的主要生產(chǎn)成本是燃料消耗成本，其次是人員成本和電能成本。在當前節(jié)能減排的要求情況下，如何降低陶粒熱耗成本，是每一個企業(yè)老板面臨的嚴峻問題。

  四是加強市場開發(fā)，提高市場占有率。隨著社會經(jīng)濟和建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，要求陶粒的應用領(lǐng)域不斷拓展擴大，對陶粒自身的性能要求也不斷變化和提高。因此，必須加大技術(shù)創(chuàng)新和新產(chǎn)品開發(fā)，以滿足市場不斷變化、日益提高的要求。

  3 結(jié)語

  我國陶粒行業(yè)是一個傳統(tǒng)行業(yè)也是一個朝陽行業(yè)，已經(jīng)成為消納建筑廢棄土和污泥等固體廢棄物的一支生力軍。目前存在的主要問題，一是行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整缺乏政策支持，產(chǎn)業(yè)進入門檻低，淘汰落后力度不夠；二是低端產(chǎn)品占據(jù)市場主導，低質(zhì)低價的產(chǎn)品擠占中高端產(chǎn)品市場，同質(zhì)化競爭激烈；三是企業(yè)對節(jié)能減排和環(huán)保重視不夠，緊迫感不足，缺乏必要的應對措施；四是行業(yè)缺乏協(xié)調(diào)和自律，企業(yè)之間相互壓價，價格下滑嚴重，使企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營愈發(fā)困難。

  我國經(jīng)濟正由中高速增長邁向中高端水平，企業(yè)應緊緊把握陶粒及其制品的發(fā)展方向，加強對產(chǎn)業(yè)政策的研究，加大技術(shù)創(chuàng)新和新產(chǎn)品開發(fā)力度，主動加快結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級，積極開拓市場，才能在激烈的競爭中逆勢而起。