2016年水泥工业科技发展报告——水泥工业科技重要进展和重大成果

中国水泥协会　李　琛

《2016年中国水泥工业科学技术发展报告》是一份由中国水泥协会编写的年度报告。该报告既是中国水泥协会在行业内落实创新驱动发展战略的重要成果，又对2016年行业科技创新总结了有益经验、提供了最新信息。报告主要阐述中国水泥行业科技战线贯彻落实“创新驱动”的实践，评述水泥行业科技事业的重要进展和重大成果，敏锐把握水泥工业科技创新发展趋势，紧紧抓住和用好新一轮科技革命和产业变革的机遇。

上期系列二聚焦“水泥工业重要标准和技术政策制修订工作”，本期系列三将介绍水泥工业科技重要进展和重大成果，并进行评述。

1 前言

科技发展主要是靠核心技术来推动。核心技术有三个特征，一是基础技术、通用技术，在制定国际标准时具有权威性和话语权；二是非对称技术，是人无我有、人有我精的技术；三是前沿技术，是指高技术领域中具有前瞻性、先导性和探索性的重大技术，是未来技术装备更新换代和高端高附加值发展的重要基础。2016年通过行业和省部级单位鉴定的有关水泥行业的重要科研成果共计20余项，水泥行业在协同处置废弃物、资源能源综合利用、烟气治理、粉磨技术与装备、在线计量技术和测试分析方法等方面产生了较多科技成果。

2 国家科学技术奖

在水泥及相关领域，获得2016年度国家科学技术奖的有三项。

华新水泥股份有限公司“水泥窑高效生态化协同处置固体废弃物成套技术与应用”获2016年度国家科学技术奖——国家科学技术进步奖二等奖，该项目应对我国固体废弃物生态化处置的重大需求，针对我国原生固废高含水、组分复杂特点，首创超大规模固废生态化预处理技术，实现了大规模垃圾衍生燃料（RDF）高效制备；针对RDF与煤不同物理与燃烧特性，提出RDF-煤分级耦合高效燃烧模式优化设计方法，发明了对高含水、复杂形态、大尺寸RDF处置能力强和具有降氮减排功能的分解炉，开发了协同处置固废水泥窑技术专家系统，实现了大替代率协同处置RDF水泥窑持续稳定生产；探明协同处置过程中二噁英等有害物的产生与消解机理，提升水泥窑协同处置固废全过程的高环保标准；形成了水泥窑协同处置生活垃圾、工业危废、污染土、市政污泥和水面漂浮物等多类固废的处置技术应用和推广模式。成果已在20多条生产线应用，实现固废无害资源化终极处置，有效解决了城市垃圾围城、长江漂浮物堵塞航道及危险废物威胁等困局，获得显著社会与经济效益，为我国水泥和环保行业科技进步做出重要贡献，项目已获2014年建筑材料科技进步一等奖。

济南大学“水泥基压电复合监测材料与器件成套制备技术及在混凝土工程应用”项目获得2016年度国家科学技术奖——国家技术发明奖二等奖。本项目属无机非金属基复合材料领域，涉及水泥基压电复合监测材料的设计、制备及在混凝土工程的应用技术。项目针对混凝土工程健康监测的技术瓶颈，以研发与混凝土相容性好且能够进行损伤准确定位的监测材料为攻关目标，发明了系列水泥基压电复合监测材料和正交异性水泥基压电复合监测材料，解决了传统压电材料频带窄、声阻抗高、振动模式复杂、与混凝土相容性差，以及现有监测材料各向同性、无法识别不同方向损伤信号等技术难题，实现对混凝土工程的实时动态和主被动一体化监测，发明了基于水泥基压电复合监测材料的声发射、超声和正交异性系列传感器，突破了监测材料和封装材料与混凝土之间的耦合难题，解决了传感器强度、频率、带宽、声阻抗等力-电-声不匹配技术难题，提高了传感器用于混凝土结构监测的灵敏度、精度和耐久性。已成功应用于京沪高铁、胶州湾跨海大桥、南水北调、云南宁蒗泸沽湖机场等一批重点工程、社会效益巨大。

由东华大学、江苏奥神集团完成的“干法纺聚酰亚胺纤维制备关键技术及产业化”项目获国家科技进步二等奖。项目针对国内外生产聚酰亚胺（PI）纤维普遍采用的湿法纺丝技术路线存在的生产流程长、溶剂回收能耗大、易造成环境污染等问题，首次提出了聚酰亚胺干法成形“反应纺丝”的新原理新方法，揭示了干法纺丝动力学模型和纤维微结构调控机制，建立了大分子结构设计及聚合过程的调控方法，攻克了基于“反应纺丝”的干法纺丝成形关键技术，自主研制了国际上首套干法纺PI 纤维的成套技术与关键装备，获国家发明专利授权26项。该项目产品已成功用于耐高温滤材等领域，有效推动了高性能纤维国产化的跨越式发展，取得了显著的经济和社会效益。首期规划了年产1000吨高性能耐热型聚酰亚胺纤维的生产线，聚酰亚胺纤维作为目前广泛应用的袋式除尘器的主要滤料，在水泥厂高温恶劣工况下除尘效果优异，性价比高。

3 行业科学技术奖

水泥及相关领域获2016年建筑材料科学技术奖的基础研究类1项；技术发明类1项；科技进步类2项；科技公益类2项。

基础研究类：清华大学完成的“水泥混凝土化学外加剂的基础理论研究”，提出了减水剂对水泥浆体微结构的调控机制，建立了完整的化学外加剂影响水泥水化进程的理论，揭示了有机分子和微纳粒子通过吸附、络合以及自组装团簇作用，来影响水泥水化的内在机制。成功将原位XRD技术应用于水泥-外加剂体系，实现了水化过程中各矿物相发展的实时测量。

技术发明类：中国建筑材料科学研究总院完成了“荷载与典型服役环境作用下混凝土耐久性评价技术与寿命预测”，发明了模拟荷载-冻融循环协同作用的混凝土耐久性测试设备与评价技术；发明了混凝土在荷载——冻融循环协同作用下的服役寿命预测方法。发明了荷载——氯盐侵蚀协同作用下混凝土耐久性测试设备及方法。

科技进步类：合肥水泥研究设计院、中建材（合肥）粉体科技装备有限公司共同完成了“基于挤压粉碎原理大规模高效处理钢渣的研究与应用”，开发出国际首条大规模、高效的钢渣超细粉磨工艺系统并成功运行，突破钢渣大规模应用于建材水泥领域的关键粉磨技术瓶颈。研发了辊压机辊面的耐磨材料、柱钉及镶嵌技术，减少了柱钉底部应力集中,提高了辊面结构的可靠性，大幅延长了压辊使用寿命；开发了骑跨式侧挡板和新型可调节进料装置，减轻了侧挡板磨损，提高料床稳定性，降低了辊压机震动冲击，提高了设备运行的安全性。本研究成果可以推广应用于金属矿石、尾矿、高炉矿渣、砂石骨料等各类脆性物料的粉磨处理，对钢渣等大宗固体废弃物的综合利用具有重要的意义。

北京可视化节能科技股份有限公司、北京市琉璃河水泥有限公司完成了“基于可视化能效管控中心的水泥企业节能减排新技术”，开发了能耗数据采集与处理系统，实现水泥企业用电量、产量等能耗相关数据的分类监控，实现了水泥生产设备的能耗分析，开发了能源绩效考核系统，提出了能效分析的循环验证方法。

科技公益类：中国建筑材料科学研究总院、中国建材检验认证集团股份有限公司、北京工业大学完成了“绿色建材产品和部品全生命周期评价技术与应用”，在国内建立了基于全生命周期的绿色建材产品评价体系；研发了建材产品和部品环境负荷数据库；率先开展了基于绿色建筑性能目标导向的绿色建材产品及部品选用技术指标体系研究，探索了用于绿色建筑的建材产品选用技术路径和方法。

中国建材工业出版社、合肥水泥研究设计院完成的《氮氧化物减排》图书，全面系统地介绍了水泥行业烟气脱硝工程技术知识；突出烟气脱硝技术在水泥行业的工程应用，重点对工程设计、安装、调试和运行维护等进行全面阐述，为水泥行业烟气脱硝的工程技术及管理人员提供直接帮助和指导，具有很强的实用性。

4 绿色化、信息化与创新驱动深度融合成为水泥行业科技发展方向

从2016年水泥行业重大科技成果转化应用来看，把绿色化、信息化做为水泥行业实施创新驱动发展战略、转型发展、结构调整的重要基点，推进绿色化、信息化与水泥及相关领域新兴技术深度融合发展逐渐成为科技发展方向。

一、绿色制造技术推动了水泥行业向价值链高端攀升。进一步发展安全、清洁、高效的现代能源技术、发展资源节约循环利用的关键技术，建立城镇生活垃圾资源化利用、再生资源回收利用、工业固体废物综合利用等技术体系，将有助于水泥行业资源节约循环利用的发展。

二、信息技术继续广泛运用于水泥行业。水泥厂将进一步利用物联网、云计算、大数据，通过广泛部署物联网传感器，实时采集流水线及生产设备的数据，最终信息系统通过对数据进行挖掘分析，使信息物理融合深化，从而提升效率，缩短工期，降低成本。

5 水泥行业科技发展的政策建议

一、切实深化科技体制改革。建立省区级水泥企业科技创新平台，强化企业创新主体作用，实现创新成果共享，推动技术研发、科技成果转移转化和推广应用。整合产业科技项目资源，形成基础研究、前沿研究、核心技术研究、产业应用研究、高层次人才队伍的支撑体系。

二、协会参与建立装备与服务需求信息平台、技术创新转化交易平台。开展核心技术的研判工作。要敏锐捕获和推广对水泥及相关领域具有重要战略影响的核心技术。

三、完善标准制修定和技术政策体系。重视标准研制工作，牵头发布国际标准，协会积极参与团体标准制修订工作。

四、增强产业政策制定的前瞻性、战略性和一致性。加强基础理论研究，提高行业科技政策制定的前瞻性。提前对产业链进行战略性部署。制定科技发展目标和配套政策措施，研究解决产业发展中的新情况、新问题。要确保产业政策制定过程中精准发力、深入调研、保证一致性、连贯性。