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中国砖瓦行业技术装备亟待创新——写在《中国砖瓦行业新一代技术装备创新研发攻关行动方案》发布之际
2020-04-07 11:06:01来源:中国建设报    作者:艾 瑶

2020年3月31日,中国建筑材料联合会、中国砖瓦工业协会联合发布的《中国砖瓦行业新一代技术装备创新研发攻关行动方案》(以下简称《方案》)明确,烧结砖瓦工业作为我国墙体材料行业的主体,是我国建材工业的重要组成部分,是国家重要的原材料和基础工业,砖瓦产品是我国城乡建设不可或缺的材料,也是改善和保障民生、提高生活质量、保证建筑物品质和功能的重要物质支撑。

中小规模砖瓦企业

占行业主体

改革开放以来,我国砖瓦企业的结构发生了重大变化,作为行业主体的国营砖瓦企业,约有90%退出了市场,取而代之的是民营和股份制企业。20世纪80年代,在全民办建材的大形势下,由于我国广大的乡村,能够取得的资源就是黏土,乡村工业发展,砖瓦得天独厚,砖瓦工业异军突起,企业数量快速上升,到20世纪90年代后期,已达到了12万多家,确保了改革开放的建设需求,但行业整体规模结构以中小企业和低档黏土砖为主,出现了毁田制砖现象。进入21世纪,随着我国工业化进程加快,特别是在国家墙材革新与建筑节能及保护耕地等政策的推动下,以中小企业为主的我国砖瓦行业企业迅速淘汰,到2010年,已减少到7万家左右,截止到2016年年底,砖瓦企业约有5万多家(2016年年底工商登记砖瓦企业约有4.7万家)。2017年砖瓦行业环保专项执法检查开展情况通报显示,全国共排查到砖瓦企业32103家;目前,行业能够生产的企业仍有3.2万~3.5万家企业,年生产烧结制品稳定在8100多亿块(折标砖),其中,黏土实心砖约2000亿块,空心制品2600多亿块(折标砖),空心制品比2000年的200亿块增长12.5倍之多。此外,各种利废(煤矸石、粉煤灰和各种废渣)、环保等新型墙体材料产品近些年得到快速发展,年产近3500亿块(折标砖),烧结瓦400亿片,我国砖总产量稳居世界总量第一,约占全球产能的一半以上。规模以上企业目前约3052家,规模以上企业产量5300多亿块,占总产量的65.4%;规模以下企业占总产量的34.6%。

我国砖瓦工业量大面广,目前,落后的中、小规模企业仍占行业主体。近几年,生产工艺和技术装备水平较高的年产6000万块以上的中大型企业在逐年增加,年产3000万块以下的中小企业数量呈逐年快速下降趋势。

烧结砖瓦制品

是全寿命周期绿色材料

砖瓦能够吸附大量水分、释放水分,具有表面干燥不会起霉菌、不会软化、变形和强度下降等特点。科学研究发现,砖瓦制品是胶体级的片状、管状、棒状集合体黏土或黏土矿物物料,经过媒介水分子成型和800℃~1100℃高温焙烧,物料部分熔融粘结形成像成千上万亿层钢板点焊粘接为一体的多微孔粗陶结构的蜂窝海绵材料,因此,具备了绿色环保生态海绵材料的所有功能,拥有理想的吸收和释放水分的特性,在气温超过墙体或地面温度或太阳直射到墙面或地面上时液态的吸附水会蒸发为气态的水蒸气,同时带走大量的热量,大幅度降低墙体及地面温度的功能,能够保持人们非常舒适的湿度生活环境,同时,无数的微孔增强了砌体的隔热保温和隔音效果,可以有效地缓解城市热岛效应及降低墙体能耗,地表温度的降低及湿度的增加又可以有效降低大气尘埃的浮起,缓解雾霾PM2.5颗粒物发生;砖瓦制品形成的微孔通孔只有水分能够进入,尘埃无法阻塞,永久保持极佳海绵体特性,特别是在突降暴雨时,大幅度吸附水分,饱和吸水率可达20%以上,可有效地缓冲及阻滞流水泛滥,缓解暴雨气象造成城市排水不畅,是生态海绵城市建设最理想最佳的材料。

目前,我国城镇PM2.5污染物超标造成严重雾霾,暑天的“热岛效应”、暴雨时“城市看海”桥洞涵洞被淹,导致城市瘫痪等城市突出问题,都与被混凝土覆盖的几乎千遍一律、高楼耸立的混凝土丛林建筑有着直接关系,混凝土沙漠环境已成为城市生态环境的顽疾,雾霾、热岛效应、城市看海等问题导致城市生态环境恶化,都与能够改变和修复城市建筑生态环境的烧结砖瓦海绵制品退出我国城市建筑市场有着密切的关系。

砖瓦制品的原料是地球上资源最丰富、最容易取得的黏土、页岩以及煤矸石、粉煤灰、建筑渣土、淤泥(江河湖淤泥)、污泥等固体废弃物,且物料焙烧不需要矿物巨大变化的制品,因此其原料范围最宽,可以大量利用煤矸石、粉煤灰、建筑渣土、淤泥(江河湖淤泥)、污泥、污染土等大宗固体废弃物,物料焙烧不需要矿物巨大变化,是所有焙烧类建筑材料中烧成温度最低、能耗最低的,废弃物和污染物排放最少,废水及固体废料都是零排放,物料及制品运输负荷最小。

由于烧结砖瓦制品经过800℃~1100℃高温焙烧,废弃物中的有机有害有毒病菌及物质已不存在,重金属等有害有毒物质被固化矿化在制品中,基本上不会释放出来,焙烧的烧结砖瓦制品PH值永远是中性的,不是人工合成的化学产物,烧结砖瓦制品经过了几千年的风吹雨淋,耐久性能无与伦比,使用寿命终结之后回归黏土也不会造成二次污染并可以再利用。烧结砖瓦制品是目前固体废弃物利用量最大、最容易、最干净、最彻底且不会产生二次污染及废弃物变废为宝的产品。

全寿命周期绿色材料的四个基本要素为:一是生产所用的原材料能够利废,主要原材料使用的一次性资源力求最小,在原材料的采集过程中不能对环境或生态造成破坏;二是生产过程中所产生的废水、废渣、废气应当符合环境保护的要求,同时生产加工过程中的能耗应尽可能少;三是使用过程中的功能应齐备(如隔热保温性能、隔声性能、使用寿命等)并应符合健康、卫生、安全、无有害气体、无有害放射性等要求;四是在其使用寿命终结之后,即废弃时不能造成二次污染并可以再利用。蜂窝多微孔粗陶结构的烧结墙体屋面及道路用建筑材料制品是目前建筑材料中唯一能够满足全寿命周期绿色材料要求。

砖瓦行业

机械自动化水平较低

中国砖瓦行业是一个传统行业,由于受长期的、没有因时因地变化的国家墙材革新等产业政策的限制,产业发展缓慢,国家及资本行业以及新产业技术基本没有介入,已远远落后于我国经济社会的发展,传统生产方式及管理模式还统治着整个行业,大多数墙体材料生产企业机械自动化水平较低,窑炉检测自控系统还未实现,还处于人工操作的生产状况。近年来,我国的砖瓦行业虽然取得了长足发展,特别是主机装备已接近发达国家的一般水平,但从整体状况看与发达国家的砖瓦行业相比仍存在较大的差距。

在生产规模方面,我国的砖瓦行业成规模的生产企业单条线年产量为2000万~12000万块;单个企业人员一般有30人~80人,人均生产量为30万块/人·年;先进国家,一般企业单条线年产量规模都在8000万块以上,多数企业生产能力在1.2亿块以上,企业人员一般都在20人左右,人均生产量400万~600万块/人·年。总体来说,先进国家生产企业的规模大致是我国生产企业的2倍~4倍,生产效率约是我国的10倍以上。

在关键装备方面,以原料配料及原料处理为例,我国生产企业的原料大部分现采现用,根本不从事原料配料及原料风化处理,原料生产性能较差;国外发达国家十分注重原料的配料及原料处理,原料处理基本上都经过各类原料配料及处理,自动化智能化控制,装机总容量一般在200千瓦/小时,约为我国的2倍,其原料处理水平特别是控制水平和原料处理装备耐磨材料,均处于领先水平,这也是我国砖瓦产品质量与发达国家差距较大的重要原因之一,也是我国砖瓦行业亟待解决的攻关问题。

尽管目前我国的砖瓦行业己普遍采用真空挤出机,主机的下机装机容量一般在110千瓦/小时~250千瓦/小时,少数企业已突破300千瓦/小时,在技术性能,特别是使用寿命和易损件材料耐磨性能方面与发达国家相比差距较大。譬如,我国真空挤出机基本上以消化吸收为主,生产出的产品成型含水率在16%~20%之间,制品变形较大;发达国家的真空挤出机产品成型含水率一般在15%左右,制品相当密实,变形情况极少,其生产效率、制品密实度和质量,特别是成型真空度、挤出流变原理及模型模具的开发,都是我国砖瓦行业亟待攻关提高的。

此外,我国的制品分捡基本上采用人工分捡方式,虽然出厂产品目前已逐步采用半自动化包装,而先进国家的绝大多数企业都采用自动化分捡、产品自动打包、包装。

砖瓦行业

技术装备创新研发迫在眉睫

中国建筑材料联合会、中国砖瓦工业协会认为,巨大的挑战也是巨大的机遇。中国建筑材料联合会、中国砖瓦工业协会确定了“创新提升、超越引领”指导思想,以实现国际先进为研发目标和目的,使中国砖瓦行业新一代技术装备总体上有较大的提高,实现新的跨越,达到世界领先水平。

为此,中国建筑材料联合会、中国砖瓦工业协会明确中国砖瓦行业新一代技术装备的研发要实现“一个目标、两个升级、三个飞跃”。一个目标:中国砖瓦行业新一代技术及装备将实现“砖瓦+文化+建筑”的融合跨界发展,实现中国砖瓦的中国元素、中国制造、中国创造和中国服务并举,达到或超越国际领先水平;两个升级:从目前生产企业机械自动化水平较低,主机装备只接近国外发达国家的一般水平,窑炉检测自控系统还未实现,还是处于人工操作的生产状况的现状,提升到主要设备达到国际先进水平,整体技术与装备水平达到或部分超越国际领先水平的升级;砖瓦产品的质量、品种和功能从目前的只能适应传统的砌筑应用模式,提升到能够适应我国海绵城市、城市生态功能修复、绿色墙材、美丽乡村、特色小镇、建筑工业化、部品化的需求,中高端产品占比不低于50%的升级。三个飞跃:到2023年年底,从目前全行业较低的节能减排指标达标率,实现“砖瓦行业新兴产业占比达到30%以上,落后生产工艺基本上淘汰;全行业在生产各个环节及制品节能减排指标全部达标;部分节能减排指标达到或超越国际领先水平”的飞跃。经济技术指标实现“服务业和跨界发展产值达到1000亿元以上,利润100亿元以上;国际市场经营收入实现200亿元以上”的飞跃。智能化控制与管理水平实现“改造建成5条~8条智能制造示范线;形成3~5家及产品研发、生产、应用和推广为一体的大型企业集团;有50家以上的砖瓦企业进入国际市场”的飞跃。

中国建筑材料联合会、中国砖瓦工业协会明确,相关主要研发工作到2023年年底全部完成。

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