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隨著我國(guó)“雙碳”戰(zhàn)略的實(shí)施，傳統(tǒng)水泥產(chǎn)業(yè)面臨著巨大的資源、能源和環(huán)境負(fù)荷的挑戰(zhàn)。為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型，并在需求萎縮和競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)中取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，金隅集團(tuán)一直在不斷探索發(fā)展道路。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的布局和努力，金隅集團(tuán)按照《集團(tuán)科技創(chuàng)新攻關(guān)三年行動(dòng)計(jì)劃(2021—2023年)》的“五個(gè)一批”戰(zhàn)略部署，并根據(jù)《集團(tuán)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)（2023—2025）清單》的推進(jìn)要求，成功自主研發(fā)了多種低碳水泥熟料。同時(shí)，還逐步實(shí)現(xiàn)了技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；?，為水泥產(chǎn)品的綠色低碳化升級(jí)做好了充分的技術(shù)儲(chǔ)備。這些舉措為金隅集團(tuán)和唐山冀東水泥公司在綠色轉(zhuǎn)型方面贏得了先機(jī)，不僅能夠滿足市場(chǎng)對(duì)綠色低碳產(chǎn)品的需求，還能夠減少資源和能源的消耗，降低環(huán)境負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1.最具規(guī)?；瘧?yīng)用前景的低碳熟料——高活性貝利特水泥熟料

高貝利特水泥熟料的研究由來(lái)已久，早在1935年美國(guó)胡佛大壩就使用高貝利特水泥配制大體積混凝土。與傳統(tǒng)硅酸鹽水泥熟料相比，這種熟料具有碳排放更低、耐久性更好、原材料適用范圍更廣等優(yōu)點(diǎn)。但由于強(qiáng)度低和易磨性差的問(wèn)題，這種高貝利特熟料一直面臨著產(chǎn)業(yè)化的障礙。

為解決這些問(wèn)題，金隅集團(tuán)旗下北京建材科研究總院的研究團(tuán)隊(duì)以表面化學(xué)和量子力學(xué)理論為基礎(chǔ)，通過(guò)優(yōu)化高溫?zé)釀?dòng)力學(xué)條件和多維度缺陷設(shè)計(jì)技術(shù)，增加了硅酸二鈣礦物的水化活化點(diǎn)，改善了熟料的易磨性。經(jīng)過(guò)“活化”的高貝利特熟料，保持了水化熱低、抗裂性好、耐久性好、碳排放低等特點(diǎn)，同時(shí)其強(qiáng)度提升至早期強(qiáng)度與傳統(tǒng)硅酸鹽熟料接近、后期強(qiáng)度優(yōu)于傳統(tǒng)熟料的水平，為其替代傳統(tǒng)硅酸鹽熟料奠定了基礎(chǔ)。

高活性貝利特設(shè)計(jì)缺陷特征

2.厚積薄發(fā)的產(chǎn)業(yè)化之路

科研技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為工業(yè)化產(chǎn)品是一條漫長(zhǎng)之路，在接下來(lái)的十年里，研發(fā)項(xiàng)目組在1000t/d到4000t/d的新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯工藝系統(tǒng)上進(jìn)行了8次高活性貝利特水泥熟料試驗(yàn)，并成功完成了實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)線的技術(shù)驗(yàn)證。

2021年該項(xiàng)目被列入集團(tuán)的《科技創(chuàng)新攻關(guān)三年行動(dòng)計(jì)劃（2021—2023年）》，高活性貝利特水泥熟料技術(shù)成果轉(zhuǎn)化進(jìn)入了快車道。

高活性貝利特熟料產(chǎn)業(yè)化歷程

2022年以來(lái)，科研總院與冀東水泥股份有限公司、河北金隅鼎鑫水泥公司、平泉冀東水泥有限公司開展了五次高活性貝利特硅酸鹽水泥熟料規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)。項(xiàng)目攻關(guān)團(tuán)隊(duì)既要組織生料配料系統(tǒng)改造、建立新生料配料體系、建立新的燒成工藝制度，又要避免預(yù)熱器與煙室結(jié)皮堵塞、尾氣排放超標(biāo)、燒成系統(tǒng)操作人員能力不足等風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)多層次細(xì)化生產(chǎn)試驗(yàn)方案并采取有效的工藝預(yù)防措施，工業(yè)化生產(chǎn)試驗(yàn)取得了成功。

高活性貝利特水泥熟料規(guī)?；慨a(chǎn)

工業(yè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高活性貝利特水泥熟料強(qiáng)度和易磨性得到顯著提升，可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)硅酸二鈣和其他礦物成分進(jìn)行設(shè)計(jì)形成不同組合，匹配滿足不同客戶需求。硅酸二鈣（貝利特）含量范圍控制在35%~75%時(shí)，3d強(qiáng)度介于15~30MPa，28d強(qiáng)度介于60~80MPa；28d水化熱降低30%~50%；噸熟料節(jié)約煤耗5%~15%；氮氧化物排放濃度低于30mg/Nm3條件下，節(jié)約氨水用量30%以上；噸熟料碳排放降低30~70kg。

目前鼎鑫公司和平泉公司已經(jīng)具備高活性貝利熟料規(guī)?；a(chǎn)能力，這一突破將為水泥行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型提供重要支持，有望推動(dòng)綠色建筑材料的發(fā)展。

高活性貝利特水泥混凝土工程應(yīng)用示范

3.低碳產(chǎn)品到創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)鏈

采用高活性貝利特熟料，除可以替代傳統(tǒng)熟料配制通用硅酸鹽水泥，也適用于配制中低熱硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥、海工硅酸鹽水泥、核電工程用硅酸鹽水泥、油井水泥等特種水泥，便于水泥生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)多品種生產(chǎn)、柔性定制系列“綠色水泥”。高活性貝利特系列水泥產(chǎn)品不僅能夠滿足客戶對(duì)高質(zhì)量建材的需求，還能夠帶來(lái)更長(zhǎng)久的使用壽命和更低的維護(hù)成本。

高活性貝利特系列水泥配制的C15-C100強(qiáng)度等級(jí)的混凝土不僅僅完全滿足現(xiàn)代混凝土施工周期要求，而且具有顯著優(yōu)于普通硅酸鹽水泥混凝土的工作性能、力學(xué)和耐久性能。除此之外，項(xiàng)目組也在探索以高活性貝利特系列水泥配制如水利工程、核電工程、海洋工程等特定應(yīng)用場(chǎng)景所需的混凝土，以及導(dǎo)電混凝土、抗電磁輻射混凝土、納米改性超高性能混凝土、纖維增強(qiáng)超高性能混凝土等特種功能混凝土。采用高活性貝利特水泥配制的強(qiáng)度等級(jí)達(dá)300MPa的纖維增強(qiáng)超高性能混凝土（FRUHPC）和超耐久混凝土（UHDC），比既有市場(chǎng)產(chǎn)品具有更顯著的性能、質(zhì)量、成本和環(huán)保優(yōu)勢(shì)，將成為建造可持續(xù)綠色低碳基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)材料。

高活性貝利特水泥及混凝土產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈

冀東水泥將逐步從示范區(qū)域推廣低碳高活性貝利特熟料的使用，這一舉措不僅有助于傳統(tǒng)水泥企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型，還顯著提高了資源使用效率，實(shí)現(xiàn)了高品位原生態(tài)自然資源的戰(zhàn)略儲(chǔ)存。金隅集團(tuán)通過(guò)打造以高活性貝利特水泥為基礎(chǔ)的綠色低碳水泥及混凝土產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈，引領(lǐng)水泥與混凝土行業(yè)的綠色發(fā)展，助力實(shí)現(xiàn)國(guó)家的“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)，并向新型膠凝材料產(chǎn)業(yè)鏈快速轉(zhuǎn)型。