2016年水泥工業(yè)科技發(fā)展報(bào)告
——水泥工業(yè)科技重要進(jìn)展和重大成果

中國水泥協(xié)會　李　琛

《2016年中國水泥工業(yè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展報(bào)告》是一份由中國水泥協(xié)會編寫的年度報(bào)告。該報(bào)告既是中國水泥協(xié)會在行業(yè)內(nèi)落實(shí)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的重要成果，又對2016年行業(yè)科技創(chuàng)新總結(jié)了有益經(jīng)驗(yàn)、提供了最新信息。報(bào)告主要闡述中國水泥行業(yè)科技戰(zhàn)線貫徹落實(shí)“創(chuàng)新驅(qū)動”的實(shí)踐，評述水泥行業(yè)科技事業(yè)的重要進(jìn)展和重大成果，敏銳把握水泥工業(yè)科技創(chuàng)新發(fā)展趨勢，緊緊抓住和用好新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的機(jī)遇。

上期系列二聚焦“水泥工業(yè)重要標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)政策制修訂工作”，本期系列三將介紹水泥工業(yè)科技重要進(jìn)展和重大成果，并進(jìn)行評述。

1 前言

科技發(fā)展主要是靠核心技術(shù)來推動。核心技術(shù)有三個特征，一是基礎(chǔ)技術(shù)、通用技術(shù)，在制定國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)具有權(quán)威性和話語權(quán)；二是非對稱技術(shù)，是人無我有、人有我精的技術(shù)；三是前沿技術(shù)，是指高技術(shù)領(lǐng)域中具有前瞻性、先導(dǎo)性和探索性的重大技術(shù)，是未來技術(shù)裝備更新?lián)Q代和高端高附加值發(fā)展的重要基礎(chǔ)。2016年通過行業(yè)和省部級單位鑒定的有關(guān)水泥行業(yè)的重要科研成果共計(jì)20余項(xiàng)，水泥行業(yè)在協(xié)同處置廢棄物、資源能源綜合利用、煙氣治理、粉磨技術(shù)與裝備、在線計(jì)量技術(shù)和測試分析方法等方面產(chǎn)生了較多科技成果。

2 國家科學(xué)技術(shù)獎

在水泥及相關(guān)領(lǐng)域，獲得2016年度國家科學(xué)技術(shù)獎的有三項(xiàng)。

華新水泥股份有限公司“水泥窯高效生態(tài)化協(xié)同處置固體廢棄物成套技術(shù)與應(yīng)用”獲2016年度國家科學(xué)技術(shù)獎——國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎，該項(xiàng)目應(yīng)對我國固體廢棄物生態(tài)化處置的重大需求，針對我國原生固廢高含水、組分復(fù)雜特點(diǎn)，首創(chuàng)超大規(guī)模固廢生態(tài)化預(yù)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模垃圾衍生燃料（RDF）高效制備；針對RDF與煤不同物理與燃燒特性，提出RDF-煤分級耦合高效燃燒模式優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，發(fā)明了對高含水、復(fù)雜形態(tài)、大尺寸RDF處置能力強(qiáng)和具有降氮減排功能的分解爐，開發(fā)了協(xié)同處置固廢水泥窯技術(shù)專家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了大替代率協(xié)同處置RDF水泥窯持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)；探明協(xié)同處置過程中二噁英等有害物的產(chǎn)生與消解機(jī)理，提升水泥窯協(xié)同處置固廢全過程的高環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)；形成了水泥窯協(xié)同處置生活垃圾、工業(yè)危廢、污染土、市政污泥和水面漂浮物等多類固廢的處置技術(shù)應(yīng)用和推廣模式。成果已在20多條生產(chǎn)線應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)固廢無害資源化終極處置，有效解決了城市垃圾圍城、長江漂浮物堵塞航道及危險(xiǎn)廢物威脅等困局，獲得顯著社會與經(jīng)濟(jì)效益，為我國水泥和環(huán)保行業(yè)科技進(jìn)步做出重要貢獻(xiàn)，項(xiàng)目已獲2014年建筑材料科技進(jìn)步一等獎。

濟(jì)南大學(xué)“水泥基壓電復(fù)合監(jiān)測材料與器件成套制備技術(shù)及在混凝土工程應(yīng)用”項(xiàng)目獲得2016年度國家科學(xué)技術(shù)獎——國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。本項(xiàng)目屬無機(jī)非金屬基復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及水泥基壓電復(fù)合監(jiān)測材料的設(shè)計(jì)、制備及在混凝土工程的應(yīng)用技術(shù)。項(xiàng)目針對混凝土工程健康監(jiān)測的技術(shù)瓶頸，以研發(fā)與混凝土相容性好且能夠進(jìn)行損傷準(zhǔn)確定位的監(jiān)測材料為攻關(guān)目標(biāo)，發(fā)明了系列水泥基壓電復(fù)合監(jiān)測材料和正交異性水泥基壓電復(fù)合監(jiān)測材料，解決了傳統(tǒng)壓電材料頻帶窄、聲阻抗高、振動模式復(fù)雜、與混凝土相容性差，以及現(xiàn)有監(jiān)測材料各向同性、無法識別不同方向損傷信號等技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)對混凝土工程的實(shí)時(shí)動態(tài)和主被動一體化監(jiān)測，發(fā)明了基于水泥基壓電復(fù)合監(jiān)測材料的聲發(fā)射、超聲和正交異性系列傳感器，突破了監(jiān)測材料和封裝材料與混凝土之間的耦合難題，解決了傳感器強(qiáng)度、頻率、帶寬、聲阻抗等力-電-聲不匹配技術(shù)難題，提高了傳感器用于混凝土結(jié)構(gòu)監(jiān)測的靈敏度、精度和耐久性。已成功應(yīng)用于京滬高鐵、膠州灣跨海大橋、南水北調(diào)、云南寧蒗瀘沽湖機(jī)場等一批重點(diǎn)工程、社會效益巨大。

由東華大學(xué)、江蘇奧神集團(tuán)完成的“干法紡聚酰亞胺纖維制備關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目獲國家科技進(jìn)步二等獎。項(xiàng)目針對國內(nèi)外生產(chǎn)聚酰亞胺（PI）纖維普遍采用的濕法紡絲技術(shù)路線存在的生產(chǎn)流程長、溶劑回收能耗大、易造成環(huán)境污染等問題，首次提出了聚酰亞胺干法成形“反應(yīng)紡絲”的新原理新方法，揭示了干法紡絲動力學(xué)模型和纖維微結(jié)構(gòu)調(diào)控機(jī)制，建立了大分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及聚合過程的調(diào)控方法，攻克了基于“反應(yīng)紡絲”的干法紡絲成形關(guān)鍵技術(shù)，自主研制了國際上首套干法紡PI 纖維的成套技術(shù)與關(guān)鍵裝備，獲國家發(fā)明專利授權(quán)26項(xiàng)。該項(xiàng)目產(chǎn)品已成功用于耐高溫濾材等領(lǐng)域，有效推動了高性能纖維國產(chǎn)化的跨越式發(fā)展，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。首期規(guī)劃了年產(chǎn)1000噸高性能耐熱型聚酰亞胺纖維的生產(chǎn)線，聚酰亞胺纖維作為目前廣泛應(yīng)用的袋式除塵器的主要濾料，在水泥廠高溫惡劣工況下除塵效果優(yōu)異，性價(jià)比高。

3 行業(yè)科學(xué)技術(shù)獎

水泥及相關(guān)領(lǐng)域獲2016年建筑材料科學(xué)技術(shù)獎的基礎(chǔ)研究類1項(xiàng)；技術(shù)發(fā)明類1項(xiàng)；科技進(jìn)步類2項(xiàng)；科技公益類2項(xiàng)。

基礎(chǔ)研究類：清華大學(xué)完成的“水泥混凝土化學(xué)外加劑的基礎(chǔ)理論研究”，提出了減水劑對水泥漿體微結(jié)構(gòu)的調(diào)控機(jī)制，建立了完整的化學(xué)外加劑影響水泥水化進(jìn)程的理論，揭示了有機(jī)分子和微納粒子通過吸附、絡(luò)合以及自組裝團(tuán)簇作用，來影響水泥水化的內(nèi)在機(jī)制。成功將原位XRD技術(shù)應(yīng)用于水泥-外加劑體系，實(shí)現(xiàn)了水化過程中各礦物相發(fā)展的實(shí)時(shí)測量。

技術(shù)發(fā)明類：中國建筑材料科學(xué)研究總院完成了“荷載與典型服役環(huán)境作用下混凝土耐久性評價(jià)技術(shù)與壽命預(yù)測”，發(fā)明了模擬荷載-凍融循環(huán)協(xié)同作用的混凝土耐久性測試設(shè)備與評價(jià)技術(shù)；發(fā)明了混凝土在荷載——凍融循環(huán)協(xié)同作用下的服役壽命預(yù)測方法。發(fā)明了荷載——氯鹽侵蝕協(xié)同作用下混凝土耐久性測試設(shè)備及方法。

科技進(jìn)步類：合肥水泥研究設(shè)計(jì)院、中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司共同完成了“基于擠壓粉碎原理大規(guī)模高效處理鋼渣的研究與應(yīng)用”，開發(fā)出國際首條大規(guī)模、高效的鋼渣超細(xì)粉磨工藝系統(tǒng)并成功運(yùn)行，突破鋼渣大規(guī)模應(yīng)用于建材水泥領(lǐng)域的關(guān)鍵粉磨技術(shù)瓶頸。研發(fā)了輥壓機(jī)輥面的耐磨材料、柱釘及鑲嵌技術(shù)，減少了柱釘?shù)撞繎?yīng)力集中,提高了輥面結(jié)構(gòu)的可靠性，大幅延長了壓輥使用壽命；開發(fā)了騎跨式側(cè)擋板和新型可調(diào)節(jié)進(jìn)料裝置，減輕了側(cè)擋板磨損，提高料床穩(wěn)定性，降低了輥壓機(jī)震動沖擊，提高了設(shè)備運(yùn)行的安全性。本研究成果可以推廣應(yīng)用于金屬礦石、尾礦、高爐礦渣、砂石骨料等各類脆性物料的粉磨處理，對鋼渣等大宗固體廢棄物的綜合利用具有重要的意義。

北京可視化節(jié)能科技股份有限公司、北京市琉璃河水泥有限公司完成了“基于可視化能效管控中心的水泥企業(yè)節(jié)能減排新技術(shù)”，開發(fā)了能耗數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水泥企業(yè)用電量、產(chǎn)量等能耗相關(guān)數(shù)據(jù)的分類監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了水泥生產(chǎn)設(shè)備的能耗分析，開發(fā)了能源績效考核系統(tǒng)，提出了能效分析的循環(huán)驗(yàn)證方法。

科技公益類：中國建筑材料科學(xué)研究總院、中國建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司、北京工業(yè)大學(xué)完成了“綠色建材產(chǎn)品和部品全生命周期評價(jià)技術(shù)與應(yīng)用”，在國內(nèi)建立了基于全生命周期的綠色建材產(chǎn)品評價(jià)體系；研發(fā)了建材產(chǎn)品和部品環(huán)境負(fù)荷數(shù)據(jù)庫；率先開展了基于綠色建筑性能目標(biāo)導(dǎo)向的綠色建材產(chǎn)品及部品選用技術(shù)指標(biāo)體系研究，探索了用于綠色建筑的建材產(chǎn)品選用技術(shù)路徑和方法。

中國建材工業(yè)出版社、合肥水泥研究設(shè)計(jì)院完成的《氮氧化物減排》圖書，全面系統(tǒng)地介紹了水泥行業(yè)煙氣脫硝工程技術(shù)知識；突出煙氣脫硝技術(shù)在水泥行業(yè)的工程應(yīng)用，重點(diǎn)對工程設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)等進(jìn)行全面闡述，為水泥行業(yè)煙氣脫硝的工程技術(shù)及管理人員提供直接幫助和指導(dǎo)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

4 綠色化、信息化與創(chuàng)新驅(qū)動深度融合成為水泥行業(yè)科技發(fā)展方向

從2016年水泥行業(yè)重大科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用來看，把綠色化、信息化做為水泥行業(yè)實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略、轉(zhuǎn)型發(fā)展、結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要基點(diǎn)，推進(jìn)綠色化、信息化與水泥及相關(guān)領(lǐng)域新興技術(shù)深度融合發(fā)展逐漸成為科技發(fā)展方向。

一、綠色制造技術(shù)推動了水泥行業(yè)向價(jià)值鏈高端攀升。進(jìn)一步發(fā)展安全、清潔、高效的現(xiàn)代能源技術(shù)、發(fā)展資源節(jié)約循環(huán)利用的關(guān)鍵技術(shù)，建立城鎮(zhèn)生活垃圾資源化利用、再生資源回收利用、工業(yè)固體廢物綜合利用等技術(shù)體系，將有助于水泥行業(yè)資源節(jié)約循環(huán)利用的發(fā)展。

二、信息技術(shù)繼續(xù)廣泛運(yùn)用于水泥行業(yè)。水泥廠將進(jìn)一步利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)，通過廣泛部署物聯(lián)網(wǎng)傳感器，實(shí)時(shí)采集流水線及生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)，最終信息系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，使信息物理融合深化，從而提升效率，縮短工期，降低成本。

5 水泥行業(yè)科技發(fā)展的政策建議

一、切實(shí)深化科技體制改革。建立省區(qū)級水泥企業(yè)科技創(chuàng)新平臺，強(qiáng)化企業(yè)創(chuàng)新主體作用，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新成果共享，推動技術(shù)研發(fā)、科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用。整合產(chǎn)業(yè)科技項(xiàng)目資源，形成基礎(chǔ)研究、前沿研究、核心技術(shù)研究、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究、高層次人才隊(duì)伍的支撐體系。

二、協(xié)會參與建立裝備與服務(wù)需求信息平臺、技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化交易平臺。開展核心技術(shù)的研判工作。要敏銳捕獲和推廣對水泥及相關(guān)領(lǐng)域具有重要戰(zhàn)略影響的核心技術(shù)。

三、完善標(biāo)準(zhǔn)制修定和技術(shù)政策體系。重視標(biāo)準(zhǔn)研制工作，牽頭發(fā)布國際標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)會積極參與團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作。

四、增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)政策制定的前瞻性、戰(zhàn)略性和一致性。加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究，提高行業(yè)科技政策制定的前瞻性。提前對產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行戰(zhàn)略性部署。制定科技發(fā)展目標(biāo)和配套政策措施，研究解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的新情況、新問題。要確保產(chǎn)業(yè)政策制定過程中精準(zhǔn)發(fā)力、深入調(diào)研、保證一致性、連貫性。