水泥名企：從過去的重污染企業(yè)華麗變身為城市固廢凈化器

鄭挺穎 羅夢雁 劉國偉 許瀾馨

當下，我國傳統(tǒng)重污染行業(yè)正在迅速轉型，領跑企業(yè)所采用的科學技術也有極大進步。但是，公眾的相關認知仍嚴重滯后，對這些行業(yè)持有刻板印象，腦海里還是那種烏煙瘴氣、粉塵滿天飛、噪聲大、擾民的畫面。有鑒于此，最近幾期《環(huán)境與生活》介紹了鋼鐵廠和燃煤電廠的治污現(xiàn)狀。本期則重點關注水泥生產(chǎn)行業(yè)綠色轉型的最新進展。

12月17日，《環(huán)境與生活》記者來到金隅集團股份有限公司，專訪該公司副總經(jīng)理、教授級高級工程師王肇嘉博士。

水泥是城市建設的基石，在城市建設中必不可少

《環(huán)境與生活》：有一個說法——科學研究就是為了解決各種兩難問題。具體到水泥這種重要的建筑材料，它自身也表現(xiàn)出多個難以協(xié)調的特點，作為生產(chǎn)商你們是怎樣來解決的？能否介紹一下衡量水泥質量的標準？

王肇嘉：目前，水泥的很多科研課題都是矛盾的問題。要實現(xiàn)高強度，材料就必須硬度高、密度高，但密度高的話又給應用帶來很多麻煩，如造價高、不方便。材料如果輕，就有助于降低整個結構的造價。要實現(xiàn)強度高，又要輕質，這本身就是兩難。水泥的一個主要的應用就是做成混凝土。混凝土是一種結構材料，從攪拌站運到工地的過程中，必須保證不會發(fā)生凝固。鑒于水泥快凝的特點，所以使用中第一需要延時性，第二是到了工地以后，還能夠讓它流動起來。鋼筋那么密實，不流動的話，柱子就空了，兩米多高的柱子從上面灌下來需要流動。有些時候，泵還必須把水泥送到高處，80米、100米、200米都有，在這個抽送的過程中，管子不能堵，流動性要特別好，流到上面以后還要能及時作業(yè)。為此就要使用多種方法，用添加劑只是其中之一。

水泥有嚴格的國家標準，水泥強度是衡量水泥質量最重要的指標，包括抗壓強度、抗折強度。強度還分為3天強度、7天強度、28 天強度等等。凝結時間和強度和施工有很大關系，代表著工期。主要還是根據(jù)建造現(xiàn)場的時間節(jié)點需求，盡快凝固，盡快有支撐作用，然后就可以做第二層、第三層，否則第一層總干不了就做不了第二層。水泥面積大的話在夏天熱時，容易出現(xiàn)膨脹開裂，但是我們去年建大興機場跑道，就能夠做到不開裂，這又是一個新的功能性提升。水泥也分很多種，有普通水泥、特種水泥，特種水泥還分大壩水泥、機場水泥、海工水泥、油井水泥、核電站的防輻射水泥等。現(xiàn)在普通水泥使用最多，今后越來越多的是特種環(huán)境用的水泥，根據(jù)環(huán)境需求定制指標。作為普通水泥來看，只要是把國家規(guī)定的指標，比如3天強度達到多少兆帕，7天、28天強度達到多少兆帕，做一個試塊，3天測一次、7天測一次、 28 天測一次，再包括其他的一些檢測指標，滿足標準要求了，就是同質產(chǎn)品，和具體哪個企業(yè)生產(chǎn)的關系不大。

水泥在國內外的需求相去甚遠

《環(huán)境與生活》：目前，國際市場上對水泥的需求如何？國內又有哪些水泥使用大戶？

王肇嘉：我國有大量的基礎設施建設。鋼鐵、電力、水泥都是基礎工業(yè)。這方面我國需求很高，投入也大，從事的研究人員也多。所以，我國水泥行業(yè)已經(jīng)有不少指標處于全球領先地位了。我們去國外交流，反而發(fā)現(xiàn)沒有那么多需求，市場很小。舉個例子，全日本的水泥產(chǎn)量才是我們金隅的1/3。它的數(shù)量在這兒放著，而我們在全國排第三、全球排第五。從這一點就可以看到，西方國家已經(jīng)進入后發(fā)展時期，沒有更多的城市化需求，也沒有更多的新建房子了。美國房地產(chǎn)交易很多是二手房，所以它就不需要蓋那么多房子，不需要這么多水泥，所以市場需求量就小了。

目前，國內的水泥需求大戶有如下四類。一是建筑類。建筑無非就是以下幾部分：一個是民用住宅，另一個是公共建筑，醫(yī)院、體育場、大型商場等。二是市政類。市政類包括高速公路、高鐵（高鐵的橋墩子全是水泥）。這是用量比較大的，因為這幾年建了很多高鐵、公路。三是水利工程。大壩的水泥用量是很大的，不過也不會總建大壩，沒有那么多水利資源可以開發(fā)了。四是工業(yè)企業(yè)的一些建筑（工建）。工業(yè)企業(yè)蓋的廠房、發(fā)電廠蓋的廠房、各個工業(yè)設施。但是用水泥最多的還是房地產(chǎn)、市政。

我們預計中國的城鎮(zhèn)化進程還沒有結束，實際上國內還有二三十年的城鎮(zhèn)化發(fā)展。尤其是現(xiàn)在城鎮(zhèn)化率與發(fā)達國家比還是有很大差距的。未來的城鎮(zhèn)化是離不開水泥的。作為基礎材料，水泥的市場依然很廣袤，但是像前30年那樣高速增長，就可能性不大了。我們一致認為，水泥的需求量已經(jīng)到了平臺期，但平臺期也不簡單，每年也還是有很大體量。

《環(huán)境與生活》：鋼鐵行業(yè)現(xiàn)在有所謂的頭部企業(yè)集中現(xiàn)象。水泥產(chǎn)業(yè)以前也是遍地開花，目前是否也呈現(xiàn)加速集中的態(tài)勢？

王肇嘉：在“十二五”、“十三五”期間，水泥行業(yè)確實在實現(xiàn)集約化，集中度越來越高，大企業(yè)的規(guī)模效應逐漸顯現(xiàn)。全國水泥行業(yè)有1600多家企業(yè)，但前十名的產(chǎn)能之和在全國也就占到 30%，不是特別大。水泥是一個“短腿”產(chǎn)品，它的運輸半徑只有200公里左右，別人做得再好也進不來。這也導致區(qū)域化的企業(yè)普遍存在，好多小企業(yè)控制了成片的小區(qū)域。相比之下，發(fā)達國家的水泥企業(yè)一般就一兩家。

水泥生產(chǎn)所需要的石灰石礦分布較廣

《環(huán)境與生活》：水泥企業(yè)離不開采礦支持，那國內缺少石灰石礦的地區(qū)怎么建水泥企業(yè)？國外部分缺少礦藏的國家怎么解決這個問題？

王肇嘉：水泥的確是需要礦石的，主要是石灰石。石灰石礦是水泥的必要原料。目前，誰擁有高品位的石灰石礦，誰就擁有發(fā)展的先天條件。如果礦區(qū)離城市區(qū)域比較近的話，建水泥廠是非常好的，這些地方一般都是水泥產(chǎn)業(yè)的首選區(qū)域。但是，全國不是到處都有石灰石礦，所以國內水泥廠相對集中，像國內的海螺水泥，就控制了很多優(yōu)質的石灰石礦，氧化鈣含量都在50%以上，這些都是比較好的，差一點的礦在48%至45%，氧化鈣含量過低用于燒制水泥熟料，就會存在很多的限制和障礙。石灰石礦不是特別稀有，國內西藏、青海也能找到石灰石礦，當?shù)匾矔ㄋ鄰S。金隅集團在全國有60多家水泥企業(yè)，主要分布在北方，包括京津冀、山西、內蒙、河南、東北這些地區(qū)。

國際上看，沒有石灰石礦的國家很少。我們援建非洲，當?shù)匾彩悄茉诘氐紫峦诘绞沂V的，一般都能找到。

水泥產(chǎn)業(yè)對消納工業(yè)固廢居功至偉

《環(huán)境與生活》：水泥的生產(chǎn)過程中哪幾個環(huán)節(jié)特別容易產(chǎn)生污染？有放射性嗎？

王肇嘉：其實，公眾應該改變一下自己對水泥行業(yè)的印象。過去的傳統(tǒng)觀念是水泥廠一開工就黑煙滾滾，但現(xiàn)在不是這樣了。現(xiàn)在，我們是花園式工廠、森林式工廠、草原式工廠，進入廠子以后都是鳥語花香的，也幾乎沒有污染。以前，水泥廠最大的污染還是因為工藝不先進、跑風漏氣、密閉性不夠。現(xiàn)在，我們的工藝改進了，使用了國際一流的新型干法、窯外預分解水泥技術。

第一，解決了物料的粉塵排放問題。生產(chǎn)過程中有粉末，特別細，要收集粉塵，對若干粉塵的排放點集中收塵，過去收塵做的不好，現(xiàn)在收塵技術非常先進了，粉塵排放已經(jīng)降低到小于10毫克/標立方米。

第二，降低氮氧化物的排放。在水泥熟料生產(chǎn)中的高溫條件下，氮會和氧結合，轉化成氮氧化物。氮氧化物是形成PM2.5的一個前體物。怎么能夠降低氮氧化物？一類對燃燒過程進行控制，降低氮氧化物的生成，另一類針對已經(jīng)生成的氮氧化物采取脫除措施。通過技術研發(fā)創(chuàng)新，不斷降低單位的排放量。

傳統(tǒng)水泥企業(yè)和燃煤電廠一樣，排放的污染物除了氮氧化物，還有二氧化硫。兩個行業(yè)用的都是煤，但是水泥廠的用煤量和燃煤電廠相比就是小巫見大巫了。再者，水泥的工藝，天然地能把二氧化硫吸附到水泥里。因為二氧化硫是酸性物質，氧化鈣是偏堿性的，在熟料燒結過程中就結合形成硫酸鈣，進而成為水泥成分的一部分，這就是水泥行業(yè)與煤炭行業(yè)相比的天然優(yōu)勢。燃煤發(fā)電行業(yè)實際就是排放粉煤灰和脫硫石膏。粉煤灰是水泥的原料。脫硫石膏就是處理二氧化硫的副產(chǎn)品，正好這又是水泥的緩凝材料。長期以來，水泥廠一直從電廠購買脫硫石膏。燃煤發(fā)電行業(yè)的粉煤灰和脫硫石膏，我們可以全部消納。鋼鐵行業(yè)排出的固體廢棄物也是水泥行業(yè)的原料之一。所以，我們水泥行業(yè)成為全國最大的消納固體工業(yè)廢棄物的行業(yè)。這幾個行業(yè)的這種合作就是循環(huán)經(jīng)濟。

從成分上講，水泥一般是鈣、鋁、鐵、硅四大元素的有機結合，主要是這些元素作為水泥的晶體組份。此外，還含有其他一些元素。這些元素怎么處理呢？首先，水泥行業(yè)有一個嚴格的水泥配料要求，作為水泥原料，必須控制一些有害成分的含量，配料之前先做化驗，確保不會出現(xiàn)超標排放，這是首先要從源頭上控制的。其次，在生產(chǎn)過程中，也有一些控制方法。在高溫條件下，有些有害成分會揮發(fā)出來，那我們就抽出來后再做單獨處理。這就需要精確的計算，通過計算從根源上解決超標問題。

你們擔心的放射性問題，我們在前端就把它排除掉了。有些沒有放射性的重金屬，比如說鎘、鉛，也好解決。因為燃燒過程中會發(fā)生化學反應，在高溫條件下就把重金屬固化了，這樣就不影響產(chǎn)品的使用。正因為有這樣的生產(chǎn)工藝，有這樣的適應性，所以水泥生產(chǎn)天然地成為消納大宗工業(yè)固體廢棄物的大胃王。其他任何一個行業(yè)都不可能有這么大的消納能力。

水泥廠可做城市固廢的凈化器

《環(huán)境與生活》：現(xiàn)在我國特種水泥應用場景如何？此外，金隅水泥廠被稱為城市凈化器的說法是怎么來的？

王肇嘉：特種水泥和特種鋼鐵不太一樣。特種鋼鐵需求量比較小的話，有些時候靠進口就能解決。水泥是一個短腿產(chǎn)品，進口不一定能解決。這時候，國內的水泥企業(yè)就有文章可做。以前，水泥的生產(chǎn)線比較小，都是一兩千噸的窯，現(xiàn)在起步就是5000噸。小的生產(chǎn)線特別適合改造成特種水泥生產(chǎn)線。特種水泥的價格還高一點。普通水泥是400元/噸，特種水泥一噸能賣到500元、600元、700元。北京大興國際機場主體跑道的特種水泥都是我們供應的。

處置城市廢棄物是城市環(huán)境管理不可或缺的一個組成部分，我們提出一個理念——“做城市的凈化器和好幫手”。現(xiàn)在，如果我們的水泥企業(yè)不運行，北京的城市運行就會受到阻礙。由于我們轉型做循環(huán)經(jīng)濟，把水泥廠改造成城市的環(huán)境設施，還獲得過全國環(huán)保大獎。現(xiàn)在我們把集團下屬的“北京市琉璃河水泥有限公司”改名為“北京金隅琉水環(huán)保科技有限公司”，水泥變成副產(chǎn)品了，主營是處置廢棄物，為生產(chǎn)建設服務。

生活垃圾焚完以后，會留下飛灰，飛灰是有毒有害的，里面有二噁英、重金屬等。如果填埋，會污染環(huán)境，同時北京也沒有那么多土地。因此，我們就承擔責任，把它們變成水泥的原料，在配原料之前先進行預處理，把有害成分脫掉，同時又把無機材料變成水泥的原料。目前，北京絕大多數(shù)生活垃圾焚燒發(fā)電廠產(chǎn)生的飛灰都送到我們這里來了。我們已經(jīng)形成了一條服務鏈了，如果我們這邊停工，上游肯定受影響。對上游有影響，老百姓生活垃圾的處理就出問題了。城市離不開我們，這就是城市凈化器的意思。

北京市委的文件已經(jīng)給我們一個明確的定位，就是要讓我們北京城一南一北的兩個環(huán)保公司（北京金隅北水環(huán)保科技有限公司、北京金隅琉水環(huán)保科技有限公司），負責全北京的廢棄物的處置。

除了大宗工業(yè)固廢以外，我們還處置危險廢棄物。北京的醫(yī)療企業(yè)、高校實驗室、研究機構等單位產(chǎn)生的危廢，用水泥廠來處理是非常好的。我們的北水環(huán)保有限公司就承擔了北京90%以上的危險廢棄物處理。我們服務6000多家企業(yè)，有物流配送、衛(wèi)星定位系統(tǒng)，都是全封閉的運輸車負責收集運輸。通過視頻監(jiān)控，我們總部可以看到運輸車整個行程，包括車里的動態(tài)。另外，我們在服務過程中還建立一條完善的、安全可控的產(chǎn)業(yè)鏈，包括收集、運輸、儲運、終端處理等環(huán)節(jié)在內，任何環(huán)節(jié)都不能出現(xiàn)問題。否則中間短路了，將危廢倒進山里或者水溝里，就會對環(huán)境造成污染。我們要承擔起國企責任，北京把處置危廢的重大任務交給我們了，我們就要負責到底。此外，我們還用水泥窯來處置生活垃圾，將生活垃圾經(jīng)水泥窯焚燒后作為水泥生產(chǎn)的原料，就是其中的一項處理技術。

今后，我們水泥行業(yè)主要是搞無人工廠和智能化工廠，到那時候，生產(chǎn)全是自動化。目前，一些包裝配料行當都是用人在干，未來的話我們想大量投入，努力做到從礦山到最后發(fā)料都實現(xiàn)無人化操作。

水泥廠節(jié)能大有可為

《環(huán)境與生活》：目前，水泥廠主要從哪些方面著手來降低能耗？

王肇嘉：我們不斷地降低能耗，水泥廠主要是靠燒成工藝的優(yōu)化，使之更節(jié)煤。從前端、中間段、后端把燒成工藝進一步優(yōu)化，這是一個無止境的過程。水泥廠除了用煤之外還用電。電主要用在磨機、風機，通俗來看，我們叫“兩磨一燒”。原料磨成粉之后進窯爐燒，燒出水泥熟料。最后一道工序是磨水泥。熟料出來是松散的，有大有小的顆粒狀。這樣的話再去磨機里給它磨成很細的粉，磨的過程中也可以加各種各樣的填料，包括脫硫石膏、粉煤灰等等，磨的時候就可以加進去。原料配料和最后磨水泥的時候都可以加廢棄物。

爐內的溫度控制是用傳感器來監(jiān)測，現(xiàn)在已經(jīng)自動化。過去40年，都是靠一線工人的經(jīng)驗。隨著技術進步，用電也少了。另外，我們研發(fā)新型的磨機、風機、爐子和工藝技術，這樣不斷提能源效率。另一個途徑是替代燃料，我們用城市垃圾把煤替代了，比如，把城市大件垃圾——家具一破碎就可以做成燃料，這樣可以節(jié)約化石能源，同時還可以把秋天掉的樹葉、樹枝（園林垃圾）做燃料。我們還利用了一些北汽的工業(yè)廢棄物，比如廢油漆，它是有熱值的，燒掉的同時，還可以發(fā)揮替代部分燃料的效果。

目前，我們在替代燃料方面做示范，別的城市都來學，這幾年學得差不多了，都在實施。這樣一來，整個行業(yè)就逐漸轉型升級，實現(xiàn)綠色發(fā)展。水泥轉型升級成服務業(yè)了，可以稱之為華麗的轉身吧。不過對燒垃圾這部分業(yè)務，我們更多強調的是對社會的責任，而不是看重這部分收入。因為我們的主要收入來源還是賣水泥的錢，燒垃圾只是具有更大的環(huán)保意義而已。

水泥產(chǎn)業(yè)減排的擔子很重

《環(huán)境與生活》：水泥生產(chǎn)企業(yè)的碳排放強度比較高，面對國家提出的碳中和目標，在減排上未來怎么轉型？

王肇嘉：水泥行業(yè)為什么對碳排放比較關注，這是因為水泥生產(chǎn)工藝中除了自身需要一些煤，更主要的還是石灰石的分解。碳酸鈣分解后產(chǎn)生二氧化碳，二氧化碳需要排放出去，這個行業(yè)對二氧化碳的貢獻還是比較高的。所以，實現(xiàn)碳中和對我們來講意義很大。那么，怎么去做？無非就是 CCUS 技術（碳捕集、封存、再利用的技術）。我們把它作為一個未來的技術在抓緊開發(fā)，首先是想找一些二氧化碳的收集技術，收集下來可以做一些工業(yè)級和食品級的干冰。其次，用分解出來的二氧化碳做一些化工原料。這些研發(fā)，我們是需要和大連理工大學、浙江大學合作的。第三，和建材結合起來，把二氧化碳作為混凝土制品的一個碳化材料、高性能材料，把二氧化碳引過來以后，用來養(yǎng)護混凝土制品，這樣混凝土制品的強度會更高。

這幾年，全國在逐漸推廣裝配式建筑，那就相當于在工廠做成各種各樣的混凝土制品。運到工地都是一塊兒一塊兒的，干干凈凈的，吊裝拼起來就是個房子，這就是裝配式建筑，也是水泥行業(yè)高質量發(fā)展的一個重要手段。在這個過程中，需要做各種各樣的部件，這時候如果把二氧化碳結合起來，進行碳養(yǎng)護，這樣的話，構件的強度就非常高。當然，目前這個還沒有產(chǎn)業(yè)化，卻是我們的一個研發(fā)方向。

《環(huán)境與生活》：你們公司的研究院團隊您能介紹一下嗎？

王肇嘉：我們有個國家重點實驗室，叫“固廢資源化利用與節(jié)能建材國家重點實驗室”，一般來說，一個行業(yè)里只有一個重點實驗室，因為我們做環(huán)保做得不錯，所以國家授予了這個牌子，把它作為重要的平臺。另外，我們有自己的團隊，比如說目前有80多人的研發(fā)團隊聚焦在一些科研項目中。金隅集團有北京建筑材料科學研究總院，還有四個研究院，分別是綠色水泥研究院、綠色建筑技術研究院、混凝土新材料研究院、智能制造研究院。這四個研究院是屬于總院的非法人研究單位。除此之外，我們還有一些法人的研究單位，在外地也有一些機構。我們在天津有一個研究院，在河北省也有一個建材研究院。

水泥行業(yè)仍需馬不揚鞭自奮蹄

《環(huán)境與生活》：金隅水泥未來還需要在哪些方面提高自身能力？

王肇嘉：與世界500強里的水泥企業(yè)相比，我們有5個方面還需要學習：1.全球化的能力；2.管理管控，這么多年，老牌資本主義國家的管控不一樣；3.市場的服務能力也不一樣；4.超前的理念；5.碳排放布局比較早，做溫室氣體的研究比我們早很多年，至于硬件方面，中外其實差不多。

水泥企業(yè)要做大做強，不是說直接去挑戰(zhàn)對手的問題，而是要有“馬不揚鞭自奮蹄”的覺悟。自己把自己的事做好，怎么做到節(jié)能減排，怎么符合習近平總書記的生態(tài)文明思想，這是對我們的一個挑戰(zhàn)，自己給自己下的挑戰(zhàn)。現(xiàn)在，水泥行業(yè)正在實現(xiàn)綠色化、智能化、高端化、服務化和制品化，未來這個行業(yè)也是國家的基礎行業(yè)。

我們下屬的一些企業(yè)，是所在區(qū)域的稅收第一大戶。我們在河北贊皇縣建了個水泥廠，是當?shù)氐牡谝淮笥麘簦竺骖I導變更，新領導覺得污染環(huán)境，排放高。最近，我們把河北省贊皇縣的生活垃圾和污泥都處置了，給地方貢獻了財政收入，又解決了循環(huán)經(jīng)濟問題，當?shù)仡I導非常高興。另外，現(xiàn)在我們特別重視礦山的修復。“兩山”理論出來后，地方政府怕我們把礦山給破壞了，結果我們邊開采邊復綠，地方政府十分高興。

其實，我們水泥企業(yè)的工廠已經(jīng)非常好了，沒什么污染，很漂亮，唯獨現(xiàn)在有點詬病的就是礦山。為了改變這方面的面貌，我們計劃在以下3個方面有所動作：1.今后突出綠色數(shù)字化礦山，數(shù)字化也是智能化；2.運輸無人化，采用無人鏟車；3.無人破碎。

【品牌人物】

王肇嘉

博士、教授級高工、博士生導師，享受國務院政府特殊津貼專家，中國建筑材料聯(lián)合會科教委副主任，固廢資源化利用與節(jié)能建材國家重點實驗室主任、北京工業(yè)大學博士生導師、哈爾濱工業(yè)大學、武漢理工大學兼職教授。先后主持或參與“973”計劃、“863”計劃、“十二五”科技支撐計劃、“十三五”國家重點研發(fā)計劃課題20余項，獲得包括北京市科技進步一等獎、建材行業(yè)科技進步一等獎等獎項10余項。

現(xiàn)任北京金隅集團董事、副總經(jīng)理，兼任北京建筑材料科學研究總院有限公司黨委書記、執(zhí)行董事。