高性能工程材料---磷铝酸盐特种水泥

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一、概述

21世纪所使用的材料，应该是降低资源与能源消耗，减少污染与环境相容性好，具有高性能的材料。水泥是我国实现工业现代化所必需的重要材料之一。作为最大宗的传统硅酸盐水泥，170多年来，为人类进步作出了巨大贡献，但其生产高能耗、低效、环境相容性差、环境代价高的弊病，严重违背了我国国民经济可持续发展战略。在世纪之交，本领域的国内外学者为此都在致力于改进、创新。

　　1984年以来，在吸取了国内外同行研究的基础上，济南大学开创了具有我国自主知识产权的、具有可持续发展特性的高性能磷铝酸盐凝胶材料体系，并进行了相关应用基础理论的研究。通过研究，设计出了新相，三元磷铝酸盐化含物，使磷铝酸盐新体系具有自己独特的矿物组成，其主要结晶相有：新相Lss、CA(SS)和CxP。这一组合，赋予了该新体系若干的优良胶凝特性，如：其胶砂试体具有高早强、周强及长期耐久性好。耐高温及生物活性等性能。在实验室的基础理论研究之后，研究组采用工业原料于1997年11月在我国天津水泥院实验回转窑进厅了扩大实验研究，结果十分令人满意。研究证明：磷铝酸盐特种水泥体系可以采用现行生产硅酸盐水泥的生产线，其燃烧温度比生产硅酸盐水泥低50～70℃，co2排放量小于后者的50％以上。该体系材料所用的原材料在国内储量丰富，方便易得。

　　二、技术指标及用途

高性能磷铝酸盐胶凝材料体系采用不同的工艺、组成和设计，可以形成至少六个新品种材料：高早强型；高强型；超快硬早强型；复合型；高温耐火型；医用型---精细水硬生物水泥。其技术指标及其用途分述如下：

①高早强型：6～8小时脱模；抗压强度：12小时，35～65MPa；一年后稳定在100MPa以上。

　　②高强型：1天，～55MPa；3～28大，85～95MPa：一年以后稳定在100MPa以上。

　　③超快硬早强型：硬化：5～10分钟；抗压强度：30分钟，12～14MPa；1小时，16～18MPa；3天，50MPa；28天，＞55MPa。

　　④复合型：与425”普通硅酸盐水泥复合，可使其提高至少一个标号，成本仅增加15．00～25．00元／吨。

　　⑤高温型：硬化浆体可工作温度：1350～1600OC。

　　③医用型：硬化：3～7分钟；劈裂强度：12～24MPa。

　　主要用途：可用作高层建筑承重材料、预制构件、大跨桥梁、薄壳结构、喷射工程、设备基础浇灌、道路修补；优质防渗、堵漏材料；用于机场跑道、隧道）涵洞等工程；用于矿井。坑道、油井、锚固；水工工程。军工工程；用于与硅酸盐水泥复合，改善其强度和耐久性；用作不定形耐火材料的水泥粘合剂；用作水硬性补齿、补骨水泥及牙托包埋水泥等。

　　三、生产规模及利润

估算水泥类型 产量税后利润

快硬，高强 8．01560～16000

锚固。堵漏、喷射 1．52025～3000

耐火型 0．5925～2200

精细水泥 6吨 61.6

总产量 10.006 4570～21260

四、市场

目前，我国特种水泥产量仅占水泥总量的1%，而世界上发达国家占5～10％，其中快硬、早强、高强类占0．13%.其中高标号水泥仅占0.07%.而世界上发达国家占4～8%。我国不定形耐火材料占总耐人材料量的30％，而世界上发达国家占70％左右。我国特种水泥产量不能满足特殊工程需求，而高强水泥又严重短缺。2000年，预计全国水泥需求约5．5亿吨，年底实行国际标准后，低标号水泥将压缩约0．2亿吨，缺口0．3亿吨，缺口水泥主要是高标号。高性能特种水泥。我国水泥生产在“九五”后两年及“十五”做了调整，压缩普通硅酸盐水泥，发展特种水泥，预计我国特种水泥在2003年将达到4%。

国家经贸委发布的《“九五”国家重点技术开发指南》中将高性能水泥列为国家重点开发技术。1999年10月国家经贸委又组织编制了《近期行业技术发展重点》，其中提出建材行业发展方向和重点包括“日产700～1000吨特种水泥和高性能水泥主产技术及装备。”这是为开发高性能混凝土而确立的配套技术。另外，据国家建材局1998年统计，在我国水泥总产量5．4亿吨／年中，有至少60%是立窑生产的425#OPC水泥。在水泥产业向国际市场迈进，水泥质量检测采用IS0标准，便相当一部分比例的水泥质量面临不合格危机的情况下采用PALC与0PC复合，不仅可以使OPC的质量稳定得到保证，而且复合后，水泥混瞬土的耐久性获得明显提高。仅就这3．24亿吨0PC就为PALC展示了一个极为广阔的市场。

　　五、投资估算

若按建新厂计，投资￥～7000万元，若对φ1.6m×1.9m×37m回转窑改造，需投资约￥1200.00～1500．00万元；若对φ2．4m×40m回转窑改造，需投资约￥2000.00万元。