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年陶粒产业调研报告2021摘要中国硅酸盐学会建筑材料分会会同西安墙体材料研究设计院于2021年5月~8月四个月的时间,对全国陶粒轻骨料行业进行了较全面调查研究涵盖了轻骨料及轻骨料混凝土相关的产业政策、陶粒生产与应用发展现状、存在的问题和产业发展前景,详细分析了当前全国及重点区域陶粒产业的生产情况,在节能建筑、装配式建筑等领域应用状况,以及在消纳处置固体废弃物、产业结构调整、工艺技术与装备水平提升、产品结构创新、节能减排与清洁生产等情况调研结果显示,目前全国陶粒产量约1620万m3,其中黏土类固废陶粒占比近85%,粉煤灰煤研石陶粒近5%o关键词陶粒产业;产业发展现状;发展前景;固废资源化利用;黏土类固废陶粒;装配式建筑陶粒在中国经过了65年的发展,经历了研究试制及工业性试验探索期(1956年~1967年)初步发展期(1975年~改革开放前)和产业规模化发展期(改革开放以后~2005年)三个阶段,2005年后我国陶粒产业步入了稳定发展的时期,全国年生产能力稳步增长,据资料显示,2004年全国陶粒年生产总量约为350万n,207年约为400万n,2011年约600万nA2016年约850万m3党的十八大以来,随着国家环保、节能、固废资源化利用等各项方针政策的强力推进,陶粒产业面临前所未有的严峻挑战,也迎来了新的发展机遇企业通过技术提升、环保改造等措施来顺应国家政策的要求,同时增加产能、节能降耗,提升陶粒生产水平,推动产业进入了新的快速发展阶段为了更好地摸清全国陶粒产业的现状,2021年6月~8月,西安墙体材料研究设计院有限公司作为中硅会房建材料分会会轻骨料专委会的挂靠单位,在分会的大力支持下,组成调研小组,对我国陶粒生产行业的生产及应用发展状况进行了深入的调查研究调研范围覆盖全国陶粒生产企业,内容包括两部分,一是与行业发展相关的产业政策,二是全国陶粒(轻骨料)产业发展及应用现状调研采取了实地走访、考察座谈、电话采访、网络查询等方式此次调研过程中,调研小组先后走访了江苏、上海、浙江、安徽、山东、湖南、湖北、四川、重庆、陕西等省市区的相关部门、协会、研究院所、企业和中硅会房建材料分会的部分委员;函调或电话采访了东北、西北、西南、内蒙古、山西、广东、福建、江西、河南等地的相关部门、企业和中硅会房建材料分会委员,通过企业填表、代表座谈等形式,对各地普通陶粒和高强陶粒轻质陶粒堆积密度<500kg/m3,具有良好的保温隔热隔音性能,品质稳定,耐久性好,应用领域广,是目前我国陶粒市场的主导产品,南方江、浙、皖、西南大部地区以及山东等所有以黏土类固废为原料的企业,基本上都以轻质陶粒为主导产品高强陶粒堆积密度600~900kg/m
3、简压强度大于4MPa、强度标号不低于25,性能指标符合GB/T
17431.1的要求,可用作结构混凝土用轻骨料高强轻骨料比强度高,是受装配式建筑部品部件青睐的材料,但因为种种原因,目前并未得到大量使用2021年全国高强陶粒产能占比约为12%o按国外经验和国内测算,当高强陶粒市场价格接近于当地碎石价格25~30倍时,高强陶粒混凝的性能和经济优势将会占领市场,应用范围和市场需求会迅速扩大随着装配式建筑的快速发展,高强陶粒未来2-5年将会得到快速发展陶粒延伸的轻质制品包括陶粒砌块、陶粒板、陶粒砖等近年来发展较快,以浙江省为龙头,陆续有15家陶粒企业配套建设了陶粒加气砌块生产线,年生产能力超过300万m3/a,产品在绿城、恒大、万科等房地产建设项目中得到广泛应用,浙江省建筑应用面积超过1亿m3浙江省的经脸证明,延伸陶粒产业链,将陶粒这种中间材料加工成终端产品,更有利于进入建筑市场其他地区如福建、山东、江苏、安徽、湖南等地都有新建生产线配套建设砌块或墙板线,截至2021年,全国约有45家企业生产陶粒制品,总产能约650万产品应用领域232陶粒性能稳定,应用领域广陶粒具有密度低、比强度高、隔热保温、隔声吸音、耐候耐火性良好、抗碱集料反应性优异等优点,利用陶粒这些优异的性能,可以将其广泛应用于建筑工程、路桥工程墙体材料、耐火保温材料、吸音材料、园艺栽植、水处理、化工、石油等领域,应用于不同方向对陶粒的性能指标要求不同工程建设用陶粒
2.321结构工程用陶粒高层、超高层建筑结构中采用陶粒轻骨料,可大幅降低建筑物自重,有利于减轻建筑荷载,降低基础乃至整栋建筑物的建造成本在公共建筑和大跨度桥梁结构中,轻骨料也具有很大的应用优势宜昌滨江国际商住楼、广州购书中心、广州珠江帝景深圳世界金融中心、深圳规划大厦、深圳世界之窗、东莞海悦大酒店、广西桂林国际会展中心、广西南宁国际会展中心、广西柳州电视台番禺星河湾、广州国际会展中心、昆明会堂等都分别在梁、柱、板等部位使用了陶粒轻集料混凝土建筑和桥梁结构工程用陶粒要求达到高强轻骨料的技术要求,依据的标准有GB/T1743L1《轻集料及其试验方法第1部分:轻集料》和T/CECS10113-2020《高强轻骨料》采用高强轻骨料混凝土建设超高层建筑、大跨度桥梁等工程在上海、天津、南京、湖北、珠海、北京、昆明等地成功应用,技术和经济指标较佳装配式建筑部品部件用陶粒轻质高强的陶粒是预制构件最佳的骨料选择,理论上装配式建筑混凝土部品部件都可用陶粒作骨料,包括预制钢筋混凝土柱、梁、墙板、叠合板、屋面板、楼梯板、阳台板、空调板等,但因为陶粒产业规模小,产能往往跟不上工程周期的要求,陶粒在装配式建筑中的应用还处于起步阶段,目前应用最多的是隔墙板,近三年江苏、河南、安徽、福建等地都建有陶粒墙板生产线,尤其是福建省,陶粒隔墙板得到建筑市场认可,引发该产业井喷式发展近三年新增了近二十家陶粒墙板企业,总产能约750万m,仍不能满足市场需求我国正在大力推进建设装配式建筑,相信随着陶粒产业的快速发展,叠合板、楼梯、外墙挂板、构造梁柱等构件的应用将越来越广泛,陶粒必将会在装配式建筑中占有一席之地公路工程用陶粒2004年宜昌的碎石型页岩陶粒就用在公路工程上,取得了良好的应用效果和经验,2009年制定了交通行业标准JT/T770-2009《公路工程高强页岩陶粒轻骨料》2021年公路工程仍是碎石型页岩陶粒和山东地区粉煤灰陶粒的主要应用方向之一建筑保温和回填工程用陶粒这是目前陶粒最主要的应用领域包括楼地面、屋面保温工程、保温隔热墙体材料(陶粒轻质隔墙板自保温陶粒建筑砌块、自保温陶粒泡沫砌块、保温干混砂浆等)以及下沉式卫生间回填等在南方大部分城市,陶粒在这一领域的市场需求呈现供不应求为了提高民用建筑围护结构热工性能,规范全轻混凝土在保温工程中的应用,以GB/T36534-2018《陶粒发泡混凝土础块》为代表的系列陶粒保温制品产品标准和应用标准先后发布,重庆市于2012年发布了地方标准DBJ50T-15-2012《全轻混凝土建筑地面保温工程技术规范》,湖北省、湖南省、浙江省也相继发布了相应的技术规范,四川省于2015年发布了14J171-TJ《全轻混凝土楼地面保温隔热建筑构造》,这些标准的发布实施为陶粒在建筑保温和回填工程的应用提供了标准依据,同时也加大了陶粒全轻混凝土在楼地面保温隔热工程中的应用推广力度产品应用领域232陶粒性能稳定,应用领域广陶粒具有密度低、比强度高、隔热保温、隔声吸音、耐候耐火性良好、抗碱集料反应性优异等优点,利用陶粒这些优异的性能,可以将其广泛应用于建筑工程、路桥工程、墙体材料、耐火保温材料、吸音材料、园艺栽植、水处理、化工、石油等领域,应用于不同方向对陶粒的性能指标要求不同工程建设用陶粒结构工程用陶粒高层、超高层建筑结构中采用陶粒轻骨料,可大幅降低建筑物自重,有利于减轻建筑荷载,降低基础乃至整栋建筑物的建造成本在公共建筑和大跨度桥梁结构中,轻骨料也具有很大的应用优势宜昌滨江国际商住楼、广州购书中心、广州珠江帝景深圳世界金融中心、深圳规划大厦、深圳世界之窗、东莞海悦大酒店、广西桂林国际会展中心、广西南宁国际会展中心、广西柳州电视台番禺星河湾、广州国际会展中心、昆明会堂等都分别在梁、柱、板等部位使用了陶粒轻集料混凝土建筑和桥梁结构工程用陶粒要求达到高强轻骨料的技术要求,依据的标准有GB/T
17431.1《轻集料及其试验方法第1部分:轻集料》和T/CECS10113-2020《高强轻骨料》采用高强轻骨料混凝土建设超高层建筑、大跨度桥梁等工程在上海天津、南京、湖北、珠海、北京、昆明等地成功应用,技术和经济指标较佳装配式建筑部品部件用陶粒轻质高强的陶粒是预制构件最佳的骨料选择,理论上装配式建筑混凝土部品部件都可用陶粒作骨料,句括预制钢筋混凝土柱、梁、墙板、叠合板、屋面板、楼梯板、阳台板、空调板等,但因为陶粒产业规模小,产能往往跟不上工程周期的要求陶粒在装配式建筑中的应用还处于起步阶段,目前应用最多的是隔墙板,近三年江苏、河南、安徽、福建等地都建有陶粒墙板生产线,尤其是福建省,陶粒隔墙板得到建筑市场认可,引发该产业井喷式发展,近三年新增了近二十家陶粒墙板企业,总产能约750万m3,仍不能满足市场需求我国正在大力推进建设装配式建筑,相信随着陶粒产业的快速发展,叠合板、楼梯、外墙挂板、构造梁柱等构件的应用将越来越广泛,陶粒必将会在装配式建筑中占有一席之地公路工程用陶粒2004年宜昌的碎石型页岩陶粒就用在公路工程上,取得了良好的应用效果和经验,2009年制定了交通行业标准JT/T770-2009《公路工程高强页岩陶粒轻骨料》2021年公路工程仍是碎石型页岩陶粒和山东地区粉煤灰陶粒的主要应用方向之一建筑保温和回填工程用陶粒这是目前陶粒最主要的应用领域包括楼地面、屋面保温工程、保温隔热墙体材料(陶粒轻质隔墙板、自保温陶粒建筑砌块、自保温陶粒泡沫砌块、保温干混砂浆等)以及下沉式卫生间回填等在南方大部分城市,陶粒在这一领域的市场需求呈现供不应求为了提高民用建筑围护结构热工性能,规范全轻混凝土在保温工程中的应用,以GB/T36534-2018《陶粒发泡混凝土砌块》为代表的系列陶粒保温制品产品标准和应用标准先后发布,重庆市于2012年发布了地方标准DBJ50T-15-2012《全轻混凝土建筑地面保温工程技术规范》,湖北省、湖南省、浙江省也相继发布了相应的技术规范,四川省于2015年发布了14J171-TJ《全轻混凝土楼地面保温隔热建筑构造》,这些标准的发布实施为陶粒在建筑保温和回填工程的应用提供了标准依据,同时也加大了陶粒全轻混凝土在楼地面保温隔热工程中的应用推广力度水处理领域用陶粒陶粒是多孔结构材料,具有比表面积大、孔隙率高、滤速快、运行平稳、使用寿命长、反冲洗耗水低等特点,是很好的水体滤料,广泛应用于水处理工程、生态湿地建设工程、海绵城市工程等城建标准CJ/T299-2008《水处理用人工陶粒滤料》和轻工行业标准OB/T4383-2012《陶粒滤料》提出了陶粒用于水处理和水体治理工程的技术要求随着生态保护和〃水十条〃政策的推进实施,水体治理.水处理工程量逐年增加,滤料需求量也随之增长,2021年调查结果显示,滤料是陶粒大量应用的一个重要领域隔声吸音工程用陶粒陶粒轻质多孔的特点使其具有较好的降噪吸声功能早在1991年全国首次于贵黄公路上采用页岩陶粒混凝土砌块声屏障,采用了反射式及吸收式两种结构形式,取得了较好的效果,湖北宜昌也在高速公路使用了该项技术随着对轻骨料特性研究的深入,目前轻骨料已推广用于剧院、室内体育场馆的内衬隔音、吸声、降噪工程,特别是近几年随着我国高铁的快速发展,陶粒被广泛用于高铁声障屏和轨道吸音板等工程济宁泽众资源综合利用有限公司与清华大学等单位联合研发,采用其公司生产的轻质陶粒,成功研制了微孔陶静音板产品,吸声系数
0.55,吸声性能三级,为A1级不燃材料,是适用于剧院、音乐厅、博物馆等公共建筑以及病房、会议室、设备间等需要吸声降噪场所的优选材料装饰工程用陶粒人造文化石是陶粒混凝土应用于装饰领域的典型代表,它是以水泥为胶凝材料,陶粒、陶砂等为轻质骨料,辅以无机颜料及其他功能助剂制成的人造石材使用时借助粘合剂或水泥净浆、砂浆直接粘贴在基体上装修后的建筑好似天然石材砌筑而成,营造出特殊的文化氛围,故名文化石〃国内陶粒应用于文化石行业起源于2003年目前所有文化石基本全部采用陶粒为主要骨料其他应用陶粒还可用于其他如园艺栽植、耐火材料、石油、化工等领域2021年调查结果显示,目前陶粒最大的下游市场是建筑保温和回填工程,江、浙、皖地区的轻质陶粒供给长三角和长江下游地区的建筑市场:湖南永州、广西、贵州等地的超轻陶粒供给广州市、湖南、重庆等地,湖南、湖北地区的碎石型页岩陶粒主要销往湖北、湖南浙江、河南、重庆、四川及广东等地滤料也是目前陶粒的一个主要应用市场,江、浙、皖及湖北、江西等地的黏土类陶粒、山东地区的粉煤灰陶粒都有应用于此2021年全国用于建筑领域陶粒量约占总产量的55%以上,用于滤料市场约30%,其他路桥工程、文化石、隔音板、园艺陶粒等占比不到15%o重点区域陶粒产能情况
2.4长三角地区
2.
4.1借助于该区域黏土原料优良的膨胀性能,这一地区一直是我国陶粒的一个产业聚集区,2016年长三角地区陶粒产能约为230万m3占全国总产能的27%随着环保政策的推进,上海市的两家陶粒企业上海群拥陶粒制品有限公司和上海申威陶粒制品有限公司先后停产拆迁至江苏和浙江,目前上海市没有陶粒生产企业浙江省是陶粒产业发展较早且相对集中的地区,2016年浙江省是全国陶粒企业最多和总产能最大的省份,但单线产能普遍较低,均采用直径
2.5m以下的回转窑,产能约5万m3/ao在环保督察下,截至2021年8月,关停或停产改造企业6家,完成改造在产企业11家2016年后新增企业11家,在产企业总计22家,总产能256万m3/a,其中新增企业产能160万m3/a,新建陶粒厂平均规模15万m3/a,企业生产规模显著提升浙江省陶粒制品生产也走在全国的前列,2017年发布了浙江省地方标准《陶粒加气混凝土砌块应用技术规程》,陶粒加气混凝土砌块被纳入浙江省产品目录,2018年浙江省新墙材协会成立了陶粒加气砌块专业委员会,引导促进陶粒及陶粒加气混凝土砌块行业健康发展目前浙江全省陶粒加气砌块生产企业15家,年生产能力超过300万m3/a,产品在绿城、恒大、万科等房地产建设项目中得到广泛应用浙江省建筑应用面积超过1亿m3o江苏是近五年陶粒产业发展最快的省份,在原江苏大自然陶粒有限公司(已关闭拆除)的带动下,借助于当地黏土优良的膨胀性能2020~2021年江苏淮安地区先后建成中信元钧、江苏睿新世越、江劳四洲环保等为代表的6家企业12条回转窑生产线,利用工程弃土和城市污泥为原料生产超轻陶粒截至2021年8月,江苏全省陶粒生产企业12家,总产能223万m3/a,2016年以后新建企业8家,新建企业产能均大于20万m3/a,成为我国超轻陶粒的一大生产基地广东省
2.
4.2位于珠三角地区的广东省,在原广东华穗陶粒厂的带动下,曾经是一个陶粒产业集中区,2016年产能为100万2021年在广东省严格的环保督察政策下,大部分陶粒厂被关停,目前有10家企业在产,总产能约50万m3/a徽省
2.
4.3安徽省淮南市富有膨胀性能良好的页岩、黏土资源,依托于此安徽淮南也是国内较为集中的陶粒产区2016年后在环保政策的重压下,原有小规模陶粒厂或关停或改造或重建2021年安徽全省共有10家陶粒企业,产能总计约122万m3o湖南、湖北
2.
4.4湖南、湖北是页岩陶粒的产业基地,尤其是湖北宜昌,依托于膨胀性能优良的页岩资源,2000-2010年在宜昌周边共有5家企业建设了7条回转窑,生产碎石型页岩陶粒,应用于湖北等地区的房建、公路、桥梁等工程,取得了良好的应用效果之后湖北咸宁、湖南益阳等地有4家企业先后建成了7条碎石型页岩陶粒生产线,到2016年湖南湖北破碎型页岩陶粒的产能为60万m3/a2016年后,由于种种原因,湖北咸宁和湖南益阳的两家企业先后关停,湖北长阳一条水泥窑改造生产页岩陶粒的生产线于2021年投产,截至2021年8月,两地共有5家企业生产破碎型页岩陶粒,产能总计71万m3/a除宜昌陶粒外,湖北襄阳、孝感、安陆等地利用一般固废和生活污泥生产陶粒,主要用于建筑保温、回填、滤料、湿地工程等领域目前在产约6家企业,产能总计约90万m3/a湖北省陶粒在工程领域的推广应用走在前列,部分企业着眼于建筑应用,将产业链延伸,建设了陶粒混凝土制品生产线湖南永州有丰富的铁泥资源,是生产轻质陶粒的优质原料,依托于此资源优势,2018年后永州周边新建了一批陶粒厂,形成了一个轻质陶粒的生产聚集区,企业多但规模小,主机大多采用
①
1.65m的回转窑2021年,这一地区陶粒厂总计37家,总产能约263万m3/a,分布在蓝山县、祁阳县、祁东县、以及郴州市嘉禾县等地区重庆和四川
2.
4.5重庆地处长江中上游地带,富有膨胀性能良好的页岩资源2016年川渝地区陶粒总产能130万nA约占全国总产能的15%,以页岩原料为依托,产品有碎石型页岩陶粒、圆球形页岩陶粒等2018年在环保督察中关闭了一批小产能企业,新建了一些以消纳污泥为目标的环保治理企业2021年川渝地区共10家陶粒生产企业,总产能95万m3,产品涵盖碎石型页岩陶粒,圆球形页岩-渣土陶粒,页岩-污泥陶粒京津冀地区和山东省
2.
4.6在我国陶粒产业发展初期,京津冀地区是重要的研发和生产基地2016年京津粪地区陶粒总产能130万n,截止2021年8月,京津冀陶粒总产能55万rr,以污泥等固废为主要生产原料2016年山东省陶粒30万n,2016年后有3家企业投资建设了5条瀑落式回转窑生产粉煤灰陶粒,单窑产能均为10万m3/a左右,但其中有2条窑未生产截至2021年8月,山东共有6家企业在生立,产能总计50万m3/a东北地区
2.
4.7东北地区曾是轻骨料混凝土小型砌块的研发与生产基地,2016年东北三省陶粒总产能40万m3/a,近几年由于市场及环保原因,大部分陶粒企业已关停,黑龙江省目前在生产的只有鹤岗的一家陶粒厂2018年沈阳泽众环保科技有限公司在沈阳胡台新城新建了2条陶粒回转窑生产线,产能30万m3/a,配套年产30万m的陶粒自保温砌块生产线2021年东北三省陶粒总产能约35万m3/a
02.4・8西北、内蒙古和山西2016年西北、内蒙古及山西省陶粒产量总计约50万m3方,以黏土陶粒为主2021年这一地区的陶粒厂大部分关停,仅有3家企业进行环保提升改造后继续生产,总产能29万m3o新疆陶粒轻骨料有市场需求但无产出,新疆天业集团公司新建了一条粉煤灰陶粒生产线投入运行,年产能15万m3其他地区福建省的陶粒隔墙板得到建筑市场认可,引发该产业井喷式发展近三年新增了近二十家陶粒墙板企业,总产能约750万m3,仍不能满足市场需求墙板的畅销又带动了陶粒生产企业的发展,近三年内福建省新建了约8家陶粒厂,总产能约为80万m3/a,产品为300~400kg/m3的轻质陶粒,供给墙板市场2016年,云南、河南、江西各地均分布有零星的黏土陶粒厂,2021年大部分已关停,少量经过技改后继续生产出于固废资源化利用的需求,各地均有新建陶粒企业,消纳污泥、淤泥、弃土等固体废弃物各区域2016年~2021年陶粒产能对比见图2■2016”a202116t・2・5工艺技术与装备水平自2018年起,陶粒行业正在发生着巨大的变化,一方面环保督察全面铺开,一大批小规模的传统陶粒企业被关停或进行技改,另一方面固废法的出台让更多的上游企业关注到陶粒产品,一些大型企业以消纳利用固体废弃物为目的进入陶粒行业,企业的投资主体和建设规模逐渐发生着改变,规模化建设、综合利废、清洁生产、节能减排、精准控制等理念已逐渐在业内形成共识单线生产能力与总体规模显著增大251图22016年-2021年全国各网检产能对比2010年,全国直径3m以上的回转窑只有宜昌朗天和台州方远两条生产线,窑径2m~3m的回转窑也只有屈指可数的10条左右2016年,窑径3m以上的回转窑不到10条,窑径2m以上的回转窑占比50%2021年全国直径3m以上的回转窑26条,窑径25m以上的回转窑55条,窑径
2.0m以上的回转窑132条,占全国陶粒生产窑炉总量的55%以上,全国总产能比2016年增长了约1倍,单线生产能力与总体规模显著增大更加注重清洁生产和节能减排
2.
5.2在环保政策驱动下新建企业注重生产环境的建设,从原料入场原料制备、成型造粒、烧成冷却和成品处理、燃料储运等整个生产工艺环节,设计粉尘收集处理、污泥异味处置、烟气净化处理等工艺措施,加强清洁生产,建设环境优美的工厂随着大气污染物排放监管趋严,工业窑炉排放督查不断深入,各地纷纷出台了污染物排放新标准,陶粒窑也逐渐纳入督查视野,不少地方标准已经明文将陶粒工业列进排放标准,其中包括新修订的山东省强制性标准DB3改373-2018《建材工业大气污染物排放标准》和河南新修订的《工业炉窑大气污染物排放标准(征求意见稿)》,均将陶粒工业新纳入标准,对颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氟化物做了限制规定,一方面提高了进入陶粒生产行业的门槛,另一方面也倒逼企业走规范化、绿色化发展之路,近两年新建的陶粒厂均配备了烟气脱硝、脱硫、除尘处理等污染防治系统,原有部分陶粒厂均经过烟气处理系统升级改造后得以继续生产重视固废原料的环境危害性,采用工艺手段处理污泥等固废中的有害物质,一些以污染土、污泥等固废为原料的生产线开始采用热脱附等技术处置挥发性有机物余热利用技术悄然兴起生物质燃料替代煤粉烧制陶粒技术已经成熟,并得到大面积推广在我国南方大部地区基本采用稻糠作为燃料,达到了减碳和清洁生产的目的但近年糠粉价格一路飙升,促使企业〃斤斤计较〃,采取各种工艺手段来降低热耗和燃料成本,如采用保温隔热复合耐火砖减少窑皮散热、窑内设计热交换器提高热烟气和陶粒的热交换、采用多通道燃烧器提高燃料燃烧效率、利用陶粒冷却热用于提高二次风温、回收陶粒冷却热用于干燥原料、回收烟热烘干生料球等这些节能措施大大提高了能源利用和降低了陶粒的生产能耗南京喜润发节能环保科技有限公司采用增加烘干窑或加长窑体预热段长度的工艺手段对既有生产线进行节能改造,取得了明显的效果改造后能节约糠粉10~20(kg/m陶粒精准计量和自动控制技术得到重视
2.
5.3随着国家经济的快速发展,陶粒行业的工艺技术和装备水平也得到了较快发展原料处理精细、配料计量准确、造粒成球合理、全线逐步实现自动化控制生产自动化控制PLC或DCS技术越来越得到企业的重视,新建的部分生产线设计了原料计量配料、自动加水、计量入窑、燃料精确计量等自控手段以达到物料精准控制:设计窑炉自动看火、设备、窑头窑尾温度压力监测装置以达到窑炉工况可控,改变了以往依赖于烧窑工经验烧成的状况:成品系统机械包装技术趋于完善,提高了陶粒包装速度和包装质量部分企业已经基本实现全线自动化控制,一条生产线生产工人不超过10人,大大提高了劳动生产率生产装备水平进一步提高
2.
5.4原料处理与制备技术方面,固废原料的多样性和复杂性给原料处理带来了新的难度,细碎粉磨、筛除杂质、混合均化是原料处理与制备需要重点关注的技术难点,需要企业因地制宜、因材制宜采取相应的工艺技术措施来处理新建的部分企业注重改善与提高原料的精细化处理、原料均化与陈化技术的应用,保证原料的细度和颗粒级配达到工艺技术要求,提高混合效果,目前砖瓦行业普遍采用的陈化工艺逐渐被引入到陶粒行业,对提高原料的均化程度起到了较好的作用烧成与冷却技术方面,陶粒窑的产能不断增加,新建项目基本已淘汰直径
1.45m的回转窑,直径3m及以上的回转窑数量逐渐增多衬砖节能保温技术、窑内热交换技术得到广泛推广应用生物质燃料烧成技术得到广泛应用,糠粉多通道燃烧器逐渐推广应用、燃油-谷糠联合燃烧器、气-固燃料联合燃烧器开始应用余热利用技术在很多陶粒生产线中得到了推广重庆渝泽建材有限公司2条生产线采用了坚式冷却机生产工艺与装备技术得到较快发展,为下一步行业的升级改造和提质增效创造了一定的技术与装备基础新产品、新工艺、新技术不断涌现
2.
5.5陶粒是一种经过高温烧成的人造轻骨料,是极佳的砂石骨料替代材料,随着砂石骨料价格的走高和国家对骨料资源的政策性限制,人造轻骨料受到建筑市场关注和青睐,但陶粒生产成本高、能耗高、烧制过程中产生烟气,随着大气污染物排放监管趋严,环保处置费用也大幅提高、综合成本高居不下,在骨料市场的竞争缺乏价格优势面对巨大的骨料需求市场,浙江中劲环保科技有限公司会同南京理工大学共同研制并建设了非烧人造轻骨料生产线,该产品是采用粉煤灰炉渣、尾矿、钢渣、流化床尾渣等硅质与钙质固废材料经过蒸压养扩形成的硅酸盐制品,堆积密度800~1200kg/m3,简压强度6~25Mpa,导热系数<
0.38W/mK与石子相比具有轻质高强、蓄热隔热、吸音隔声等优点,可配制LC30~LC60轻骨料混凝土,该类产品的产业化生产丰富了人造轻骨料的产品类别陶粒是一种多孔材料,除轻质高强的显著特点外,还具有优良的保温隔热、吸音隔声、耐火、耐腐蚀、抗冻性好等一系列优良性能,因此除用作混凝土及制品轻骨料外,还可用作一些功能材料的原材料济宁泽众资源综合利用有限公司延伸产业链,以其生产的淤泥陶粒为主要原料,与清华大学等单位共同研发功能材料一微孔陶静音板,产品静音性能好,吸声系数
0.55以上,吸声性能三级,防火性能佳,为A1级不燃材料,环保性能优,不会溢出甲醛等挥发性有机物,兼具轻质、防腐、防渗、抗冻、耐候性佳、装饰效果佳等特性适用于剧院、音乐厅、展览馆、会议室以及工厂设备机房等需要隔声吸音降噪的场所该产品的研发不仅拓展了陶粒的应用市场,也开拓了陶粒功能性建筑应用的新思路陶粒行业采用糠粉燃料替代煤粉烧制陶粒技术已经成熟,并得到大面积推广,2021年采用稻糠为燃料的企业占生产企业总数的66%,因政策限制和经济因素,煤粉和天然气均难以大面积应用到陶粒生产中,糠粉成为目前陶粒产业所依赖的燃料但是近年糠粉价格飞涨,且糠粉储运输送过程中存在着粉尘污染和安全隐患,从清洁生产和降低成本的角度均需要开发新的燃料和燃烧技术宣城市华科陶粒有限公司采用生物质炭气联产耦合陶粒生产技术,将生物质气化技术进行炭气联产,可燃气耦合陶粒回转窑,作为陶粒窑的燃料该技术采用农林废弃物气化综合利用技术,将农林废弃物气化产生可燃气,可燃气中主要成分为一氧化碳CO、氢气H甲烷CH和不饱和烧等,具有热值和可燃性,可满足陶粒生产同时产出副产品生物质炭,可用于冶金和铸造行业的环保保温材料,需求量大,市场前景好,还可用以制备活性炭、机制炭、烧烤炭、碳基复合肥等,用途广泛该技术充分利用农林废弃物,变废为宝,不仅副产品的附加价值降低了企业综合用能成本,提高经济效益,同时燃料无灰渣排放,环保达到国家要求,符合绿色、持续、高效的环保发展理念烧成冷却是陶粒生产的核心工段,2021年陶粒烧成窑炉和冷却机开始呈现装备多样化格局回转窑窑径逐渐增大,目前最大窑径
①35m,全国窑径
①30m以上回转窑共26条,单简窑与双简窑并存:窑长不再局限于原来的区间范围,为了利用烟气余热,一些企业增加了窑炉预热段长度,利用烟热烘干湿料球,既有利于提高产量,还能降低烟气温度以利于烟气处置专用于生产粉煤灰陶粒的瀑落式回转窑,2016年仅有1条生产线,到2021年山东共有4条生产线建成运行;调研中了解到目前还有企业正在尝试用隧道窑烧制陶粒传统的单筒冷却机虽运行稳定,但冷却效果差强人意,重庆泽渝建材有限公司新建生产线采用了竖式冷却机,一些拟建生产线拟采用冷机进行冷却装备的多样性更好地适应了固废原料多样性的需求利用水泥工业产业结构调而闲置的水泥熟料生产线的设备、场地和建构筑物等设施,改造建设陶粒轻骨料生产线,既是给闲置的设备找一条再利用的出路,创造新的价值,也有利于水泥企业延伸产业链和布局新产业2021年由西安墙体材料研究设计院有限公司生产企业从原材料、燃料、工艺技术、装备、环保设施、产品类型及应用情况、地方政策等方面进行了考察、调研产业发展政策环境1绿色低碳政策助推产业高质量发展
1.1十八大以来,国家制定了三大生态文明顶层设计方案法律层面上,新颁布及修订了《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国土壤污染防治法》《中华人民共和国环境保护税法》等环境保护相关法律2013年开始,针对国家经济发展和工业化及制造业发展带来的大气污染、水污染和土地污染问题,陆续颁布的大气十条、水十条和土十条等政策,为相关领域的污染问题提供了有效处置措施,加强了国家环境保护的政策落实一系列的环保政策和措施,深刻影响到陶粒产业的发展环境和方向,相关政策梳理如下a.关于大气污染物排放治理2013年,国务院发布《大气污染防治行动计划》,提出五年内全国空气质量总体改善、重污染天气较大幅度减少的奋斗目标,并提出了各方面的具体指标要求,将大气污染治理提上日程;2014年,全国人大通过《新环保法》,给环境治理提供了更加完善的法律支持;国务院办公厅发布了《能源发展战略行动计划2014-2020年》,明确了今后一段时期我国能源发展的总体方略和行动纲领,确定了优化资源结构、发展清洁低碳能源的绿色低碳战略b.关于水污染防治2015年,国务院发布了《水污染防治行动计划》,提出了到2020年、2030年的水污染治理目标,制定了各地区、各行业的治理方向,明确了水污染治理的重要性:中共中央、国务院发布了《关于加快推进生态文明建设的意见》和《生态文明体制改革总体方案》,提出了水、土、大气等环保方面的发展目标与战略,强调了生态文明改革的重要性c.关于土壤污染治理2016年,国务院发布《土壤污染防治行动计划》,制定到2020年、2030年的土壤污染治理目标,明确了各地区、各行业的治理方向,表明了加强土壤污染防治、改善土壤环境治理的决心;国务院办公厅发布《控制污染物排放许可制实施方案》,确立了排污许可制度,明确了企事业单位承担的环境管理义务,制定了2020年全国基本完成排污许可证核发的目标;国务院、发改委制定〃十三五〃期间节能减排、石油、天然气发展等各项规划:全国人大会议通过了《中华人民共和国环境保护税法》,建立了环境保护的税收制度,规定了应税污染物为大气污染物、水污染物、固体废物和噪声d.关于环保督察2017年环保部、发改委等部门联合发布《京津冀大气污染防治强化措施2016-2017年》《京津冀及周边地区2017年大气污染防治工作方案》以及《京津冀及承担设计,将华新水泥(长阳)有限公司闲置的水泥窑进行改建为年产12万的页岩陶粒轻骨料生产线,该生产线的试产运营标志着国内首条水泥熟料生产线改产陶粒轻骨料的成功,它为众多因落后产能而闲置的水泥窑提供了一个新的解决方案技术研发与技术支撑
2.6技术研发
2.
6.1技术研发是产业化生产的技术基础,在陶粒发展的各阶段一直不乏研发单位的支撑,在产业升级换代阶段,技术研发更为重要从研发主体来看,对于陶粒的研发主要分为三类,一是建研院和高校,研发方向主要针对陶粒轻骨料及其在工程方面的应用研究,形成了目前陶粒轻骨料工程应用的技术基础和标准文件等;二是以西安墙体材料研究设计院为代表的材料研究和工程设计单位,注重于陶粒生产全过程的技术研究和产业转化2019年~2020年西安墙体材料研究设计院针对固体废弃物制备高强陶粒进行了系统的研究,探索了固废原材料制备陶粒的增强机理,提出了高强陶粒原材料和配比设计的原则、要求等:三是企业自主研发淮南东辰集团为消纳集团产出的煤研石,建设了年产5万m煤研石陶粒试验生产线,以此为基础探索煤研石陶粒烧成制度,为煤研石陶粒的发展奠定了一定的基础:济宁泽众资源综合利用有限公司会同高校、研究单位共同研发了吸音板新产品,并建设生产线进行转化实施,是产、学、研联合研发的成功示范产业标准262目前,我国陶粒行业在原材料、节能环保要求等领域面临重大变化,以固体废弃物为原料的生产企业逐渐普及,能耗、排放等的要求逐步提高这一方面需要企业改进现有的技术工艺、提高装备水平加大环保措施,提升行业整体水平,另一方面需要产业标准的规范引导现行陶粒产业相关标准中,产品标准13项,涵盖了建筑用轻集料、陶粒砌块、陶粒墙板、陶粒轻质混凝土、水处理用陶粒滤料、公路工程用陶粒轻骨料等产品;应用标准11项,均为轻骨料混凝土及其制品的建筑和桥梁工程应用标准;陶粒生产过程技术标准3项,均为地方标准,是对污染排放等环保指标的标准规定;原材料标准只有1项,冶金部行标,对生产陶粒用的钢渣粉进行了标准规范:试验方法1项:GB/T
17431.2-2010《轻集料及其试验方法第2部分:轻集料试验方法》,该标准与GB/T
17431.1-2010《轻集料及其试验方法第1部分:轻集料》共同支撑了陶粒产品的标准体系产业发展前景3建筑用轻骨料市场需求
3.1建筑业总体需求
3.
1.1陶粒市场下游领域主要集中在建筑业,据住房和城乡建设部通报2020年度全国新开工建筑面积30亿m3其中新开工装配式建筑共计
6.3亿m3,较2019年增长50%京津冀、长三角、珠三角等重点推进地区新开工装配式建筑占全国的比例为
54.6%,其中,上海市新开工装配式建筑占新建建筑的比例为
91.7%,北京市
40.2%,天津市江苏省、浙江省、湖南省和海南省均超过30%据此测算20200年度若全国新开工建筑20%的楼地面保温工程采用全轻陶粒混凝土,则超轻陶粒需求量1680万m;若全国新开工建筑墙体30%采用陶粒混凝土,则高强陶粒用量约5亿m3,轻质陶粒混凝土墙板(或砌块)需求量为7亿m3左右:装配式建筑叠合楼板用陶粒需求量为
1.18亿m3,预制楼梯的陶粒需求量约
0.1亿r^从地区分布来看,京津冀、长三角、珠三角等重点推进地区装配式建筑走在了全国前列,这些区域正是陶粒产业聚集和快速发展的地区,这进一步说明建筑市场对陶粒产业起到了至关重要的引导作用根据2015年发布的《建筑产业现代化发展纲要》,到2025年,装配式建筑占新建建筑的比例要达至U50%以上,保障性安居工程采取装配式建造的比例要达到60%,这应用市场会愈加宽广砂石骨料市场情况
3.
1.2陶粒用于建筑业主要是代替砂石骨料用于混凝土(及制品)2020年,全国机制砂石总产量为190亿t吨左右,2021年全国陶粒产能1615万m3,若全部用于骨料市场,折算产能约800万t/a,仅能代替全国
0.85%的骨料市场,对市场影响小,就区域而言,各地区陶粒轻骨料与砂石骨料的产能及比例见表30表全国各区域机制砂石与陶粒轻骨料产能对比3堆区名体2020年机制砂行2020年机制砂石2021年同粒转骨比例产氏忆”产■/亿mV®“产16/万m/.«机制砂,“陶全国
1901191614.
573.7I华东地K6138760501中南地区
493060149.9I西南地M35221M.516151华北地IX
1710.66$1631西北地H
159.319489I东北地LK85351431it机制砂石堆积密度取16(M kg/m陶粒轻骨料制品、预制构件市场需求
3.
1.3随着政策驱动和市场内生动力的增强,装配式建筑相关产业发展迅速截至2020年,全国共创建国家级装配式建筑产业基地328个省级产业基地908个在装配式建筑产业链中,构件生产成为新的亮点陶粒轻骨料以其轻质高强的特点,能减轻构件自重,降低构建运输、吊装费用,在预制构件应用中具有独特的优势,目前陶粒制品多为墙材产品墙板和砌块,随着装配式建筑政策的推行,墙板的需求量逐渐走高,以北京市为例,据统计,2020年度北京市墙材应用总量为
799.2万m3,其中砌块应用量
582.5万m3,墙板应用量
203.8万rr^,墙板应用比例较2019年增加1209%;京津冀地区2021年陶粒总产能55万m,若全部用来生产墙板,仅能供应不足北京市墙板40%的用量,陶粒产能远远不能满足现有市场的需求而对于大型、异型预制件如叠合楼板、整体楼梯等,陶粒的减重特点具有更为明显的优势,具有巨大的市场空间综上所述,无论是从建筑市场总体需求、装配式建筑部品部件发展空间、以及与砂石骨料的产量相比,陶粒轻骨料均呈现出规模小、体量小的缺憾,2021年陶粒产业总产能约1620万rT,其中88%为轻质陶粒,高强陶粒产能不足,远不能满足建筑市场的需求行业现状存在的问题
3.2产业规模小、体量小321近五年陶粒产业规模大幅上升,较2016年增长了近一倍,但与建筑市场相比,产业规模难以支撑应用需求根据测算,2020年度若全国新开工建筑20%的楼地面保温工程采用全轻陶粒混凝土,则超轻陶粒需求量1680万n,若全国新开工建筑墙体30%采用陶粒混凝土,则高强陶粒用量约5亿m3,而2021年全国陶粒总产能1620万rr^与砂石骨料相比(表3),陶粒年产能不到砂石骨料产能的
1.5%(以体积计),即使陶粒生产聚集区华东和中南地区,陶粒年产能也仅为砂石骨料产能的2%从单线产能来看,目前陶粒最大单线产能不足10m3/a(高强陶粒),一条生产线往往很难满足o工程量与工期的要求,一旦有工程项目要用,便很快凸显产能不足的缺陷产业规模小、体量小,不能形成稳定的供给,是陶粒轻骨料推开建筑市场应用的一个瓶颈原材料的多样性带来了新的技术挑战固废资源化利用为陶粒生产提供了原材料,在政策驱动下也为企业带来税收和补贴收益,但固废原料的多样性、复杂性也带来了新的技术挑战,一方面固废原料烧制陶粒的适用技术需要探索,另一方面固废的前端处置工艺及其烧成烟气的环保处置工艺需要因材制宜,尤其是消纳危废的企业一成不变的生产工艺很难适应目前固废原料多样化的需求,工艺技术提升改造势在必行产品结构不合理,难以满足建筑市场需求
3.23近五年陶粒产业发展成效显著,主要在于超轻陶粒的发展,高强陶粒发展乏力,2021年全国高强陶粒仅占总产能的12%不到超轻陶粒只能满足建筑保温、填充等的需求,高强陶粒能满足结构保温等建筑节能和装配式建筑市场的需求相对于高强陶粒,轻质陶粒生产成本低,价格低,性能优于炉渣等轻质保温材料,具有较强的市场竞争能力从价格上看,2021年轻质陶粒价格140~220元/nA高强陶粒价格>350元/r^,但高强陶粒生产成本高,在建筑市场要与砂石骨料竞争,价格远高于骨料价格,很难形成竞争优势,呈现有价无市的态势,这一市场内生的阻力制约了高强陶粒的生产积极性和发展〃双碳〃政策背景下燃料将成为发展桎梏324在国家〃双碳行动〃等环保政策下,采用煤粉燃料已很难获批,天然气是国家鼓励的清洁燃料,但烧天然气的燃料成本是烧稻糠的2倍经济因素限制了企业很难主动去采用天然气烧制陶粒的燃料从煤粉发展为糠粉是一个重要的技术提升,是燃料利废的典范,但随着稻糠利用技术的开发和成熟,稻糠粉的价格一路走高,导致陶粒企业生产成本持续上行,陶粒企业盈利空间越来越小,在未来〃双碳〃政策背景下燃料将成为发展桎梏,陶粒行业巫须寻求新的燃料烧成技术节能降耗将成为企业的内生动力环保政策的强力推动,原材料、燃料价格的节节攀升,建设投资和技改投资不可避免的增长,〃双碳〃政策的驱动,促使企业必须“斤斤计较〃,节能降耗、降低生产成本,提升生产技术水平标准化建设成为产业的刚性需求326通过前文的标准梳理可以看出,陶粒行业现行标准体系尚不健全主要集中为产品标准和工程应用标准,涵盖范围不全面,有些标准制(修)定时间较早,已不能指导产业现阶段发展目前我国陶粒行业在原材料、节能环保等领域面临重大变化,以固体废弃物为原料的生产企业逐渐普及,能耗、排放等的要求逐步提高,企业需要通过技术改进来提升行业整体水平,这个过程离不开标准的规范引导,标准化建设将成为产业的刚性需求加快供给侧改革步伐刻不容缓纵观全国陶粒行业面临的形势,主要存在以下几个主要问题,-是总体产能小,市场开发乏力,但部分陶粒聚集区又显示产能过剩,同质化竞争激烈:二是产品质量不稳定,不能满足需求侧市场的需求因此加快供给侧改革步伐刻不容缓,提升产业整体水平和质量,夯实立业发展基石,做大做强,才能为开发建筑市场打下基础产业发展前景建议
3.3就建筑市场而言,市场空间是巨大的,陶粒轻骨料的性能也能够达到应用标准要求,但陶粒轻骨料在建筑市场并没有占有一席之地,2021年用于建筑的陶粒轻骨料占全国陶粒产量不足一半,且大多用于楼地面保温,建筑构件和装配式建筑部品部件用陶粒几近于零,归纳起来在于质〃〃量〃与〃价〃的因素在面对严峻的环保和经济下行压力的同时,固废资源化需求和装配式建筑对轻质预制构件的需求也给陶粒产业带来了发展动力和转型契机,在压力与动力的共同驱动下,希望陶粒产业经过结构调整的阵痛,行业运行趋势由数量增长型转变为质量效益型,实现产业转型步入良性发展的正循环健全标准体系,引领行业质量提升陶粒行业面对原料体系愈加复杂、应用领域要求各异的a.现状,应加强行业标准化建设,与上下游产业链协同,健全行业标准体系,包括原料标准、生产全过程标准产品标准、产品应用规程等,与国家、行业、地方相关环保、节能安全等标准接轨,提升标准质量和要求,改变〃无据可循〃的行业现状引领产业向上发展提标改造势在必行所谓标准化建设,一方面要建设标准体系文件,另一方面要依据标准文b.件进行生产、建设等在日益严格的环保政策下,面对建筑市场对〃质〃与〃量〃的需求,面对众多的上下游产业链,陶粒产业必然要进行提标改造,以标准为基础依据,把控好从原料■生产■应用全周期的技术和质量监控,提升产业整体水平和质量做大做强,为开发建筑市场打下基础产业结构转型陶粒行业在巩固已有市场的前提下,应按照国家相关产业政策要求,大力推c.进供给侧改革结构性改革,研发生产高强陶粒,积极延伸产业链,进行陶粒深加工,生产符合建筑市场要求的陶粒混凝土空心砌块、陶粒加气混凝土砌块、陶粒混凝土墙板等产品,提高陶粒的利用率和利润率,努力满足建筑节能、建筑工业化绿色建筑和海绵成等建设的要求,积极创造刚性需求,建立高强陶粒建筑应用的行业品牌研发装备与技术增加单线产能,企业之间协同发展,组成区域联合体,建立共同发展规划,避免同业竞争,促进产业总体产能快速增长,扩大产业体量,构建行业品牌竞争度加强原料检测与分析原料是产品质量的基础,面对复杂多样来源不稳定的固废原料,要想d.生产性能稳定的高质量陶粒,必须进行试验试配、试烧,确定适宜的原料配比和烧成制度新形势下企业应加强试验室建设,建立原料检测与分析体系,才能从源头控制质量更好的应对市场和用户提高企业生产经营管理水平,提高市场竞争力陶粒行业规模小、集中度低,在企业管理方e.面还比较落后陶粒生产企业应加快提高生产经营管理水平,加强掌握生产技术知识与人才培养,加强成本控制与管理,努力降低生产经营成本,提高产品在市场上的综合竞争能力f・顺应政策要求积极改进行业短板,做好环保节能技术提升,真正做到生产全过程绿色、环保、减碳,让陶粒这一优质的轻质材料进入绿色建材目录,为建筑工业化做出应有的贡献结语42021年是〃十四五〃开局之年,陶粒行业面临着产业结构转型、延伸产业链、扩大产业体量、行业整体升级等目标,要充分认识当前产业发展痛点和瓶颈,同心聚力,加强行业基础建设,共创建筑应用品牌,助力〃双碳〃目标,助力建筑工业化和现代化,携手产业链上下游,共同为国家〃十四五〃经济社会发展贡献行业力量周边地区2017-2018年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案》等“1+6〃方案,提出并严格监管执行了压煤减排、提标改造、错峰生产等一系列具体措施,力度和精细度前所未有e.关于固体废弃物资源化利用2020年9月1日,《中华人民共和国固体废物污染环境防治法修订》发布实施,配合排污许可制度和《中华人民共和国环境保护税法》,给固废综合利用带来双重助力,以效益引导企业重视综合利用,带动企业收益2018年5月15日《工业固体废物资源综合利用评价管理暂行办法》和《国家工业固体本废物资源综合利用产品目录》发布实施,明确了固废综合利用的具体实施细则,提供了更有力的实施依据,对工业固废综合利用产生巨大助推力之后工信部发文《坚决打好工业和通信业污染防治攻坚战年行动计划》,推动工业固废资源综合利用,重点指出推动工业资源综合利用:建设一批工业资源综合利用基地,大力推进长江经济带磷石膏、冶炼渣、尾矿等工业固体废物综合利用;发布再生资源综合利用规范企业名单,引导再生资源综合利用企业做大做强:指导开展工业固体废物资源综合利用评价,推动落实综合利用税收优惠政策;力争到2020年全国工业固废综合利用率达到73%,主要再生资源回收利用量达到
3.5亿tf.关于双碳”行动2021年2月,国务院印发《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》,从全局高度对建立健全绿色低碳循环发展的经济体系做出顶层设计和总体部署,用全生命周期理念厘清了绿色低碳循环发展经济体系建设过程,明确了经济全链条绿色发展要求,推动绿色成为发展的底色,使发展建立在高效利用资源、严格保护生态环境、有效控制温室气体排放的基础上,统筹推进高质量发展和高水平保护,确保实现碳达峰碳中和目标,推动我国绿色发展迈上新台阶这一系列环保节能政策的强力实施,给陶粒产业的发展带来了巨大挑战,同其他工业一样,在环保督察日益严格的严峻形势下,陶粒产业积极实施环保、节能、绿色制造技术革新,推动产业整体技术的进步水污染防治政策下,水体治理产生了大量淤泥、污泥;土壤污染防治政策下,土壤修复市场出现爆发式增长,产生了大量修复土,还有其他需要处置消纳的工业固废,丰富了陶粒的原材料资源,彰显了陶粒产业在固废综合利用中的优势大气污染防治、节能减排、双碳〃行动等政策,倒逼企业进行技术提升改造、节能减排、提产增效,为产业升级奠定了重要的基础绿色建筑和建筑工业化政策为产业提供广阔的市场空间
1.22013年起国家发布了多项政策文件,推动建筑产业现代化和建筑工业化的发展《绿色建筑行动方案》《国家新型城镇化规划
2014.2020年》《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》等政策明确提出加快推进建筑节能工作,促进建筑产业现代化,以住宅为重,以建筑工业化为核心,加大对建筑部品生产的扶持力度,推进建筑产业现代化根据2015年发布的《建筑产业现代化发展纲要》,到2025年,装配式建筑占新建建筑的比例要达到50%以上,保障性安居工程采取装配式建造的比例要达到60%o到2025年,建筑品质全面提升、节能减排、绿色发展成效明显、创新能力大幅提升,形成一批具有较强综合实力的企业和产业体系2016年9月工信部《建材工业发展规划2016-2020年》促进绿色建材的生产和应用,到2020年新建建筑中绿色建材应用比例达到40%以上发展轻质、高强、耐久、自保温、部品化产品,高孔洞率高强自保温的空心砌块和自保温砌块等烧结类产品,加气混凝土砌块防水防腐保温复合一体化装配式建筑内墙和外墙板材等非烧结类产品,以及真空绝热板等本质安全、节能、绿色的保温材料2020年7月,住建部等多部门联合印发《绿色建筑创建行动方案》,从绿色建筑设计标准、绿色建材的使用以及绿色建筑的验收等多方面都提出了明确的鼓励发展方向到2022年,当年城镇新建建筑中绿色建筑面积占比达到70%,星级绿色建筑持续增加,装配化建造方式占比稳步提升,绿色建材应用进一步扩大,绿色住宅使用者监督全面推广陶粒轻骨料具有轻质、高强的优点,用作混凝土及构件骨料可降低自重,利于构件运输和安装,是适用于装配式建筑部品部件的轻质材料,具有保温隔热、吸音隔声、减振保湿、耐火抗冻、防腐耐候、耐久性佳等优良特性,是有利于建筑物节能减排的绿色建材产业发展现状2产业规模与分布
2.1产业总体规模快速增长我国陶粒生产企业数量较多,但多为中小规模企业,产量低,总
2.
1.1体规模小2004年全国陶粒年生产总量约为350万m3,2007年约为400万m,2011年约600万r^,2016年约850万m3,2021年调研结果显示,全国陶粒生产企业约172家,总产能约1620万rr^/年,较2016年同比增长了191%,产业总体规模快速增长2004年~2021年全国陶粒产能增长趋势见图io图年~年全国陶粒总产能增长趋势120042021产业地区分布
2.
1.2陶粒是地方材料产品,产业发展依赖于原材料我国陶粒生产企业相对分散,但按照原料资源的分布,存在一定地区聚集性目前我国苏浙沪、广东、湖南湖北陶粒生产企业较多,其他地区相对分散2021年我国各地区陶粒企业及产能分布见表lo表年全国陶粒企业及产能分布12021地X企业数匾家企业数址占比飞产能万m/a产能占比/%长三角
35203547929.67珠三角
105.
81503.10四川、重庆II
6.
4094.
55.85湖南,湖北
4827.
9144327.44京津冀
105.
81553.4!山东省
74.
07503.10一东北地X
1.
16352.17西北及山西,内蒙
31.
74291.80河南、安U
1911.051821127其他
2715.701971220总计
1721614.5建陶粒厂走向规模化、环保化
2.
1.3随着大气污染物排放监管趋严,工业窑炉排放督查不断深入,各地纷纷出台了污染物排放新标准,陶粒窑也逐渐纳入督查视野,一方面提高了进入陶粒生产行业的门槛,另一方面也倒逼企业走规范化绿色化发展之路近两年,新建的陶粒厂大部分产能在10万m3以上2016年后新建陶粒厂近100家,产能大于10万m3/年的企业67家,占新建企业总数约67%:大部分新建厂配备了脱硝、脱硫、除尘处理乃至异味处理等污染防治系统,很多企业还进行了余热回收利用节能环保技术水平不断进步产业链延伸,产品结构逐渐调整
2.
1.4陶粒作为一种轻骨料用于混凝土及其制品时,具有保温、隔热、抗震、防渗、耐火、抗冻、抗碱、耐腐蚀等特点,极为适合在现代城市建设中使用,一些陶粒生产企业为了开拓建筑市场,将产业链延伸至终端墙材产品,配套建设陶粒轻质墙板、砌块、砖等制品生产线提高了企业竞争力本次调研结果显示,2021年陶粒制品生产企业约45家,陶粒制品总产能约650万rr^/年原材料与燃料
2.2原材料
2.
2.1受运输成本制约,陶粒原料多就地取材我国南方江、浙、沪、皖、赣等地区有大量的膨胀性能良好的黏土,一直是黏土陶粒的产业聚集区北方地区有大量的煤研石、粉煤灰需要处置,故粉煤灰陶粒和煤研石陶粒大多地处北方地区湖南永州有丰富的镒铁矿资源,其衍生的铁泥是生产轻质陶粒的优质原料,依托于资源优势,2018年后永州周边涌现了数十家陶粒厂,形成了一个轻质陶粒的生产聚集区2010年,我国陶粒的基本构成是黏土陶粒约占15%,粉煤灰陶粒约15%,页岩陶粒约46%,淤泥陶粒约24%2016年以前,在节约资源、保护环境的基本国策和墙材革新政策的指引下,黏土资源的使用受到限制,陶粒产业开始采用可代替黏土资源的工程弃土、淤泥等固体废弃物,走上了固废处置之路2016年单一采用黏土原料的陶粒占10%左右,以各类工程弃土、清淤淤泥为主要原料的陶粒占55%以上,页岩陶粒占30%左右,以粉煤灰和煤研石为原料的陶粒占5%2016年掺加污泥为辅料生产的陶粒,约占全国陶粒总产的30%左右,陶粒行业全国每年可以消纳污泥130万t~150万t(80%含水率)2020年新修订的《中华人民固体废物污染环境防治法》出台,排污企业迫切寻找有效处置固废的下游产业,一些须处置的固体废弃物还给予了补贴费用以吸纳处置产业对于大宗固废如工程渣土、各类尾矿、粉煤灰、煤研石、水处理废渣污泥、淤泥、土壤修复的各种污染土以及部分工业废渣,烧制陶粒都能达到资源化、无害化、减量化的处置目标在这一政策背景下,陶粒原料体系发生了结构性转变2021年单纯的黏土陶粒厂已经基本退出市场,取而代之的是工程渣土(包括建筑弃土、市政工程弃土、以及公路工程弃土等)、河道湖泊疏浚清淤产生的淤泥、水厂污泥、土壤修复的污染土等以黏土质矿物为主的固体废弃物,多以多组分配料来保证陶粒品质,这类陶粒厂在全国范围内都有,重点区域在长三角、湖南、湖北、重庆等南方地区长江中上游地区(重庆、湖北、湖南等地)富有膨胀性能优良的页岩资源,依托于此,该地区形成了一个相对稳定的碎石型页岩陶粒产业聚集区,2021年碎石型页岩陶粒产能略有增加,但相对于全国总产能,占比减少粉煤灰和煤研石由于其产品性能的局限性,市场推广难度较大远不如渣土类陶粒发展快粉煤灰陶粒主要集中在山东和山西两省,煤研石陶粒的生产企业则更少值得欣慰的是准南东辰集团公司为了消纳其产出的煤研石,于2019年建设投产了一条年产5万n的煤研石陶粒试验生产线,这条生产线可以生产全煤研石高强陶粒(密度600级~900级),也可以掺配粉煤灰、渣等其他固废生产高强陶粒和普通陶粒内蒙古和陕西相关企业正在积极推进粉煤灰和煤研石陶粒生产线建设可行性试验研究截至2021年8月,全国粉煤灰和煤研石陶粒总产能80万m3,约占全国陶粒产量的
4.95%以污泥为辅助原料生产陶粒更具有普遍性污泥包括市政污泥、造纸污泥、化工污泥、印染污泥、电镀污泥、不锈钢污泥等调查显示全国近50%的陶粒生产企业均掺加了污泥作为原料,近年一些排污企业以消纳污泥为目的投资建设了陶粒厂,如山东晨鸣纸业于2018年建设了一条年产能20万方陶粒的生产线用于消纳其排出的造纸污泥,重庆渝泽建材有限公司、重庆博洲环境治理有限公司、浙江龙游水务集团等企业建设了具有一定规模的陶粒生产线用于处置市政污泥另外如济宁泽众资源综合利用有限公司、镇江雅盛节能环保有限公司、中信元钧环保(江苏)有限责任公司、安徽畅九衢环保科技有限公司等一批企业也建设了一批协同处置市政污泥的陶粒生产线陶粒窑协同处置危险废弃物开始起步陶粒经高温烧制对重金属有害物具有固熔作用,出于危废处置的迫切需求,一些陶粒企业已经开始协同处置危废广西梧州金海不锈钢有限公司建设的年产20万m3轻集料建筑陶粒生产线可实现年综合利用6万吨危险工业固体废物,浙江昱源宁海环保科技股份有限公司建设3条
①36m的陶粒回转窑用以消纳电镀污泥在一定程度上,原材料的价格决定了陶粒企业的盈利水平甚至是企业的生存,浙江、江苏和安徽的企业积极采用各种渣土,掺配污泥生产陶粒,原料有补贴,渣土补贴价40元/t~80元/,污泥补贴价200元/t~350元八,大大激发了企业处置废弃物进而提升工艺技术的热情因而近三年新建的大规模生产线均在这一地区湖南永州依托于资源优势,2018年后形成了一个轻质陶粒的产业基地,主要原料铁泥膨胀性能佳,产出陶粒堆积密度120~150kg/m材料消耗量少,生产成本低,是支撑这一地区陶粒生产规模快速扩大的根本因素粉煤灰因其独有特性,无法生产轻质陶粒,原料价格与生产成本具有更大的相关性,在目前粉煤灰价格逐渐走高的情况下,企业难以为继,这也是粉煤灰陶粒产能紧缩的重要原因之一燃料
2.
2.2陶粒行业自2010年代开始采用植物和农作物的秸秆、稻壳、木屑等生物质燃料替代煤粉烧制陶粒,目前采用稻糠粉燃烧技术已经成熟,并得到大面积推广2021年调查显示,采用稻糠为燃料的企业占生产企业总数的66%,部分新建规模较大的企业采用天然气,湖南贵州等地区的一些小规模企业采用煤粉生产山东科立德环保科技有限公司采用其集团公司排放的化工尾气为燃料,安徽宜城陶粒科技有限公司采用了一种新的燃料,将生物质燃料制碳产生的燃气用作陶粒烧成燃料近几年稻糠粉的价格一路走高,导致陶粒企业生产成本持续上升2016年稻糠粉到厂价约500元八左右,2019年550元八~600元/t,2021年750元八~850元八,重庆等地稻糠价格达到900元/,这一因素导致陶粒生产成本居高不下据测算,稻糠粉的成本占到了陶粒生产成本的50%~60%,大大制约了陶粒产品在建筑市场的竞争力,陶粒企业盈利空间越来越小,在环保等政策倒逼产业技术提升的大环境下很多传统的小规模企业难以为继从国家〃双碳行动〃和〃环保督察〃政策的角度,采用煤粉燃料已很难获批,天然气是国家鼓励的清洁燃料,但烧天然气的燃料成本是烧稻糖的2倍,经济因素限制了企业很难主动去采用天然气,陶粒行业吸须寻求新的燃料烧成技术固废资源化与陶粒生产原材料、燃料223《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》施行,为陶粒产业带来了转型发展的机会,由于陶粒工业在资源化利用固废的特有优势必将在固废资源化利用中发挥一定的作用对于以黏土质矿物组分为主的一般固废(如工程渣土、污染土、部分尾矿、淤泥、污泥、油泥等黏土质矿物为主要原料的固体废弃物),陶粒的处置技术已相对稳定,是协同处置这类固废的一种行之有效的技术途径随着固废陶粒产能规模的不断壮大,陶粒窑成为继水泥窑后,又一利用高温焙烧有效处置固废的资源化技术方案另一方面,陶粒工业处置固体废弃物也给上游排污企业解决了后顾之忧,为提高固废资源化利用率、助力〃无废城市〃建设贡献了一分力量因此,积极推动上下游产业链协同发展,给予固废再生陶粒企业相应的经济支持,助力陶粒产业转型升级,是利国利民、合作共赢的有力举措与水泥窑协同处置固废不同,陶粒工业处置固体废弃物有其独有的特点,可利用固废种类多,利用率高,可以做到全固废原材料生产,采用的稻糠燃料亦属于农业固废资源化利用正是因为此特点,固废的利用又给陶粒产业带来了新的技术挑战,固体废弃物种类多、来源复杂、性能各异,西安墙材院近年来对固废制备陶粒配比技术的研究结果显示,单一固废材料很难烧成达到标准要求的陶粒,多组分配比是固废材料生产陶粒的必要条件因此,陶粒产业以固废为原材料一定要从源头把关,全周期把控,做好原料的检测分析和配比试验,充分了解上游产业排出废渣的特性、生产陶粒的适应性以及废渣的毒害性,在生产中有针对性地采取相应的工艺技术措施予以解决,产品除常规检测外,对固废原料可能引发的有害性能做重点检测,这样才能保证陶粒产品质量,达到无害化处置产品品种与应用23产品品种及分布陶粒按主要原料的不同分为黏土陶粒、页岩陶粒、粉煤灰陶粒煤研石陶粒、尾矿陶粒等按产品堆积密度分为超轻陶粒、普通陶粒、高强陶粒,高强陶粒可用于建筑结构(构件),轻质陶粒和普通陶粒可用于建筑(结构)保温按陶粒形状分,有圆球形陶粒和碎石型陶粒,圆球形陶粒要经过原料破碎(粉磨)和造粒成球工艺,大部分陈粒如黏土类陶粒、粉煤灰陶粒等均为圆球形陶粒,碎石型陶粒不需要成球,是由具有自膨胀性能的块状原料生产的,目前国内生产成熟的是碎石型页岩陶粒碎石型页岩陶粒产地集中在长江中上游地区的湖北、湖南区域重庆地区近年也探测到丰富的自膨胀页岩矿藏,重庆金诚矿业公司规划利用该地区页岩建设年产100万方规模的陶粒产业基地,以供应支撑周边地区装配式建筑的市场需求该项目的建设必将大大增加破碎型陶粒行业的规模力量,促进陶粒产品推向建筑市场需要特别指出的是一种未经过烧制的人造轻骨料产品,一种以粉煤灰等固废为主要原料,经过蒸压养护或蒸汽养护制成的圆球形硅酸盐制品,市面上有云殓石、金豆石等称谓,其功能、应用领域和陶粒轻骨料相似,以浙江中劲环保科技有限公司为代表,近年来成为人造轻骨料行业的一支新生力量2021年陶粒市场主要品种有:
①黏土(页岩)陶粒;
②黏土类固废陶粒(包括采用工程渣土、污染土、尾矿、淤泥、污泥、油泥等黏土质矿物为主要原料,经过成球造粒烧制的陶粒);
③粉煤灰、煤研石陶粒;
④碎石型页岩陶粒;
⑤非烧人造轻骨料各类产品产能占比见表2表年全国各品种陶粒产能22021种产能占比;%产谁占W2016”黏土(页岩)触,7043410黏卜类固邮^
1355.5«.%55粉煤灰.煤肝小两粒
804.965碎/用虫陶粒
815.0230本烧人造轻件料
281.730总计
1614.5表2中可以看出,近五年单纯的黏土陶粒和页岩陶粒已基本退出市场,黏土类固废陶粒的产能大幅增长,是带动总产能增加的主导产品,市场占比大幅提升碎石型页岩陶粒和粉煤灰陶粒总体产能变化不大但在总产能大幅增长的情况下,占比均有所下降非烧人造轻骨料以消纳粉煤灰为主,因其粉煤灰消纳量大、不需要烧成,生产成本相对较低、环保压力小,近年受到了一些粉煤灰处置企业的高度关注,在浙江、贵州、福建、山东等地开始有生产线建成,2021年总产能约30万m3/a,在建和拟投产生产线规模30万m3/ao从陶粒轻骨料应用角度来看,按照轻骨料的堆积密度和强度指标,将陶粒分为超轻陶粒、。
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