浅谈水泥
前言
水泥现如今的使用情况
水泥是国民经济发展中重要的生产资料及人民生活中必不可少的生产资料，当今社会中，各项建筑工程都离不开水泥。尤其是在这个时代，房地产发展为主导的时代，水泥占了很重要的部分。整个工程的质量好坏，水泥是关键因素。从水泥的用量就可以反映出建筑行业的发展速度，所以水泥也可以反映出一个地方的经济发展速度。中国建筑也从古代的三合土到现在的各种水泥，经历了几千年的历史，尤其是现代水泥发展迅速。中国从一个没有水泥场的国家，到现今世界水泥生产第一大国，这和我国经济发展，建筑业的发展有着密切相关联系。
水泥简介
水泥，粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。cement一词由拉丁文caementum发展而来，是碎石及片石的意思。水泥的历史最早可追溯到古罗马人在建筑中使用的石灰与火山灰的混合物，这种混合物与现代的石灰火山灰水泥很相似。用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。
水泥的发展历史
在水泥发明前的数千年岁月中，建筑材料随着人类的探索创新不断发展进步。早在新石器时代的仰韶文化时期人类就懂得用“白灰面”涂抹山洞；公元前3000-2000年，古埃及人开始采用煅烧石膏作建筑胶凝材料；公元5世纪的中国南北朝时代，出现了名叫“三合土”的建筑材料；公元前2世纪，古罗马发明了“罗马砂浆”；最终于1824年在欧洲发明了波特兰水泥。
水泥是粉状水硬性无机胶凝材料，是重要的建筑材料——主要起建筑骨料的连接剂作用。加水搅拌后成浆体，能在空气中或水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起，是现代建筑中最基础和廉价的建筑材料。
1、中国最早的水泥厂——澳门青州英坭厂。始建于1886年，采用外国立窑技术。
2、中国最早的民族水泥企业——唐山细棉土场（唐山启新水泥厂的前身）。始建于1889年，利用外国立窑技术建厂。
3、采用国产设备建设立窑生产线的昆明水泥厂始建于1939年，这是中国水泥生产技术发展的第一个里程碑。
4、中国最早投产的湿法水泥厂——中国水泥厂始建于1921年，采用德国湿法技术，中国第一条湿法生产线于1923年建成。
5、采用国产设备建设湿法生产线的湖南湘乡水泥厂始建于1958年，先后建成四条“华新”湿法窑生产线，这是中国水泥生产技术的第二个里程碑。
6、1978年，中国采用全套引进设备方式建设宁国水泥厂、冀东水泥厂2条4000t/d大型窑外分解窑水泥生产线。
7、中国水泥生产技术发展的第三个里程碑——采用国产设备建设的日产2000吨熟料预分解窑新型干法生产线的江西水泥厂于1984年建成投产。
8、2002年，我国首条日产5000吨熟料国产化示范线在铜陵海螺建成，是中国水泥生产技术发展的第四个里程碑。
9、2004年6月，我国首条日产10000吨大型窑外分解窑水泥生产线在铜陵海螺建成。标志着我国水泥工业的新型干法生产技术迅速提升到国际水平。
水泥的应用
界水泥消费量由2001年的16.4亿吨猛增到2005年的23亿吨，增长了40％，其间我国的水泥年产量则相应的由6.2亿吨猛升到10.64亿吨，增长了71.6％。截至2006年底我国中国中材集团（Sinoma）和中国建材集团（CNBM）等承接的海外水泥工程项目累计已近100项，其中有32项是4000～10000t/d生产线和大型粉磨站的整套装备总承包工程。按熟料的产能计算，约占全球水泥装备市场份额的20％（不含中国市场）。从而引起世界水泥及其装备供应厂商对我国水泥行业的极大关注。
水泥行业中，美国是最重要的水泥市场，其进口量占世界出口量的30％。美国为满足其需要2005年从加拿大、中国及泰国共进口水泥量超过3000万吨。一些水泥企业热衷于建新厂和扩大现有产能，这种热潮预计终止于2010年前，它将使产能增长超过1400万吨，预计自2006年到2007年美国国内水泥还要大量进口。 2006年的水泥与熟料进口量就达3000万吨，其中有1000多万吨是从中国进口的。
2006年～2010年间美国将新建4000万吨/a的水泥产能。另外从2007年起美国将降低已征收10余年的对墨西哥进口水泥的特别关税，由每吨26美元减少为3美元。这两个因素是否会影响到包括我国在内的向美国出口水泥的国家，例如日本、希腊、德国等，这些国家多年来每年向美国出口的水泥量虽然并不很多，但是占各该国水泥总产量的比例却不少。因而对有些国家必将会造成某种程度的影响。好在美国波特兰水泥协会（PCA）已经透露说，新建的水泥产能主要是用以淘汰那些上世纪60～70年代建设的现在已显落后的产能，而不是为了减少水泥进口。所以有些大型的水泥转运站仍在积极新建之中，意味着美国的水泥进口量仍将维持较高水平。但是目前这种水泥价格高达近80美元/吨的现象必将结束。预计美国2007年水泥需求将下降2-3％，而水泥厂商的提价空间非常小。
全球水泥制造技术分析近十年来，国际水泥界在工艺方面的大量工作主要是集中在对新型干法工艺全过程进行优化和完善提高方面。利用以信息技术为龙头的一大批高新技术对传统的水泥工业进行改造，使其成为可持续发展的绿色产业，似乎已成为世界水泥工业今后一段时期的主要发展任务。
对新型干法工艺全过程进行优化和完善提高主要取得下述成果：
1． 采用现代计算机技术，以及地质学、矿物学理论与技术，在探明原料矿山地质构成及矿物成分之后，编制矿体三维模型软件，指导矿石搭配开采，矿山开采、运储过程中预先均化，既保持入厂矿石成分尽可能的均匀，又可以有效地利用在传统开采方式下必须丢弃的废石，有效地利用了资源。
2．采用自控及机电一体化堆、取料技术，在原、燃料入厂后进一步均化，彻底改变了传统生产工艺中原、燃料储库仅可用于储存物料的原始功能。使原、燃料预均化堆场具有预均化和储存物料的双重新功能，不仅可以减少物料储期，更为原料配料、生料制备和熟料燃烧创造了均衡稳定生产的条件。储库的形式也出现了多样化趋势。
3．采用现代数学最优化理论成果以及X萤光分析仪和物料成分连续测试、计量仪表、仪器系统，并同计算机联网，编制原料配料软件程序，实现生料自动配料，解决了熟料成分均匀稳定“均匀链”中长期难以解决的课题。
4．采用粉体工程学理论成果，将传统工艺中的生料贮存库，优化为具有生料粉连续式气力均化装置，保证生料入窑燃烧前得到了充分均化。
5．利用现代流体力学，燃烧动力学，气固两相流稀相输送、热量一质量一动量传递机理，硅酸盐物理化学、胶体化学等化学工程以及热工学、热力学等现代科学理论，指导新型悬浮预热、分解炉系统的研制开发和优化工程。目前已开发出许多不同形式的高效低压损预热器和新型分解炉，以满足不同原、燃料特性和工艺特殊要求。不仅有利于提高燃料燃烧率和燃尽率，并保证物料在其中充分分散、均匀分布，提高了气固换热效率、入窑物料分解率以及全窑系统的热效率，为回转窑优质、高效、低耗提供了充分的保证。
11．根据系统工程学原理，将预分解密系统中的旋风简、换热管道、分解炉、回转窑、冷却机（简称：筒一管一炉一窑一机）五位一体全面优化，并且力求采用高级合金材料，耐热、耐磨、耐火、隔热、保温材料，电子计算机、自控信息系统、高效除尘设备及精密的装备制造技术，将全窑系统优化成为一个完整的热工系统工程体系。再辅以现代化管理，确保水泥生产中最重要的熟料燃烧热工过程实现优质、高效、节能、环保和均衡稳定生产。
12．根据破碎力学、三大粉碎原理及物料层间挤压粉碎学说，研制开发了新型立磨（roller mill）及辊压机（ roller pre）终粉磨制备生料。采用辊压机一钢球磨或立磨一钢球磨等半终粉磨系统制备水泥，辊筒磨（HoRo mill）系统也正在优化。这样，不仅改变了效率低下的管式钢球磨机在水泥工业生产中长期一统天下的局面，实现高效节能化生产，亦可保留钢球磨机对粉状物料所具有的球形化及级配合理化的功能，提高产品质量。
13．进一步优化水泥生产过程及管理计算机控制系统。目前分散控制、集中管理系统成为主流。同时，对工况十分复杂的预分解密系统在原有表格控制、模糊逻辑控制程序的基础上，开发出专家系统软件，更有利于生产过程的稳定和节能降耗。
14．在ISO9000质量认证得到了广泛实施后，1996年9月1日又颁布了ISO1400环境管理标准，并已在许多发达国家及部分发展中国家直接采用。目前，国际水泥工业界也正采取高新科技手段，为解决社会环境与生态平衡问题积极行动。现代化水泥工厂本身也实现了“清洁生产”。
15．采用“超细粉磨”技术与装备，将同硅酸盐水泥成分近似的高炉矿渣、电厂粉煤灰、煤矸石等激活改性成为“功能调节性材料”。这样，不仅彻底改变了原来仅将这些废渣、废料作为代替和减少熟料的单纯混合材性质，亦可进一步增加废渣用量。
16.利用回转窑具有温度高（火焰与物料温度可分别达1850℃及1450℃以上），热容量大，工况稳定，气、料流在窑内滞留时间长（气体在1100℃以上高温区达4s以上，物料达30min左右）以及窑内高温气体 湍流强烈，碱性气氛等优点，可消解可燃性废料及化工、医药行业排出的危险性废弃物，如二恶英等。同时，可将废料、废渣、危险废弃物中的绝大部分重金属元素固定在熟料之中，生成稳定的盐类矿物。由于没有二次废渣和有害气体排出，避免了再次对环境的污染。
近年世界水泥行业主要发展特点
1.全球主要生产商的成长性主要是通过收购别的企业获得的：全球前五大集团1997年的产能为全球43％，而90年仅为9％。北美是高度集中的市场，集中度为75％，西欧达到65％；中国是世界上整合最少的国家，有5000个水泥生产厂。
2.2006年全球水泥行业的业绩良好，但预计2007年会有下降。价格会持续提高，但幅度小于06年的提高幅度。行业回归自然增长率(3-5％)和利润率(5-7％)，维持对行业的谨慎评级。
3.水泥行业进入壁垒很高，具有周期性，水泥生产商通过整合，议价能力提高，提高了利润率。
4.对于建材的发展约束主要来自环保法规，特别是在欧美国家。公司迫于法律的压力，需要增加对环境保护的资本投入。如：开采周期结束后需要还原当地生态。二氧化碳减排的控制，对于生产商是一个长期的挑战。中国从长远来说也将面临这个挑战。
5.能源短缺是建材行业面临的巨大挑战。
能源的消耗占生产成本的40％，对于生产商也是巨大挑战。建材生产商一方面可以通过提高产品售价(整合提高议价能力)转嫁能源价格的提升；另一方面，通过增加替代燃料、增加替代材料的使用(矿渣、煤灰等)，降低对传统能源的依赖。目前，中国煤的消耗占水泥生产中消耗总能源的90％，欧洲天然气的消耗为水泥生产中总能源的85％。总的趋势是使用替代能源。
6.全球主要水泥厂商已经完成了纵向整合。在中国目前不存在纵向整合，也许不远的将来会发生。目前仅有海螺水泥排进了世界产量前十名。
7.目前水泥生产商的策略是扩大产能，产生的现金流再进行投资。并购在全球不断发生。
水泥的发展趋势
预期西欧未来经济增长放缓，建材行业有下降趋势；美国市场保持相对稳定；新型国家市场的趋势良好：东欧市场06年表现非常好，市场由俄罗斯和波兰推动。非洲虽有很强的需求，但由于政治的不稳定，有所下降；在亚洲太平洋地区，不同国家有不同情况：中国、印度、越南增长强劲，其他缓慢。
未来全球水泥行业的特点之一是产能的不断扩大。预计在亚洲将有更多的并购案发生。中国、印度、越南以及中东地区是主要的产能推动者。中国可能会由于关闭落后工厂而导致产能下降。到2008年进出口的流向也会发生改变：水泥进口国会出现自给自足的趋势，导致全球水泥生产出现过剩，价格战或将出现。中国在其中将扮演重要的角色。
总结
