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隨著我國“雙碳”戰(zhàn)略的實施，傳統(tǒng)水泥產(chǎn)業(yè)面臨著巨大的資源、能源和環(huán)境負荷的挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)企業(yè)的綠色轉型，并在需求萎縮和競爭日益激烈的市場中取得競爭優(yōu)勢，金隅集團一直在不斷探索發(fā)展道路。

經(jīng)過長期的布局和努力，金隅集團按照《集團科技創(chuàng)新攻關三年行動計劃(2021—2023年)》的“五個一批”戰(zhàn)略部署，并根據(jù)《集團新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動（2023—2025）清單》的推進要求，成功自主研發(fā)了多種低碳水泥熟料。同時，還逐步實現(xiàn)了技術成果的產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；?，為水泥產(chǎn)品的綠色低碳化升級做好了充分的技術儲備。這些舉措為金隅集團和唐山冀東水泥公司在綠色轉型方面贏得了先機，不僅能夠滿足市場對綠色低碳產(chǎn)品的需求，還能夠減少資源和能源的消耗，降低環(huán)境負荷，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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高貝利特水泥熟料的研究由來已久，早在1935年美國胡佛大壩就使用高貝利特水泥配制大體積混凝土。與傳統(tǒng)硅酸鹽水泥熟料相比，這種熟料具有碳排放更低、耐久性更好、原材料適用范圍更廣等優(yōu)點。但由于強度低和易磨性差的問題，這種高貝利特熟料一直面臨著產(chǎn)業(yè)化的障礙。

為解決這些問題，金隅集團旗下北京建材科研究總院的研究團隊以表面化學和量子力學理論為基礎，通過優(yōu)化高溫熱動力學條件和多維度缺陷設計技術，增加了硅酸二鈣礦物的水化活化點，改善了熟料的易磨性。經(jīng)過“活化”的高貝利特熟料，保持了水化熱低、抗裂性好、耐久性好、碳排放低等特點，同時其強度提升至早期強度與傳統(tǒng)硅酸鹽熟料接近、后期強度優(yōu)于傳統(tǒng)熟料的水平，為其替代傳統(tǒng)硅酸鹽熟料奠定了基礎。

高活性貝利特設計缺陷特征

2.厚積薄發(fā)的產(chǎn)業(yè)化之路

科研技術成果轉化為工業(yè)化產(chǎn)品是一條漫長之路，在接下來的十年里，研發(fā)項目組在1000t/d到4000t/d的新型干法水泥回轉窯工藝系統(tǒng)上進行了8次高活性貝利特水泥熟料試驗，并成功完成了實驗室到生產(chǎn)線的技術驗證。

2021年該項目被列入集團的《科技創(chuàng)新攻關三年行動計劃（2021—2023年）》，高活性貝利特水泥熟料技術成果轉化進入了快車道。

高活性貝利特熟料產(chǎn)業(yè)化歷程

2022年以來，科研總院與冀東水泥股份有限公司、河北金隅鼎鑫水泥公司、平泉冀東水泥有限公司開展了五次高活性貝利特硅酸鹽水泥熟料規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)試驗。項目攻關團隊既要組織生料配料系統(tǒng)改造、建立新生料配料體系、建立新的燒成工藝制度，又要避免預熱器與煙室結皮堵塞、尾氣排放超標、燒成系統(tǒng)操作人員能力不足等風險。通過多層次細化生產(chǎn)試驗方案并采取有效的工藝預防措施，工業(yè)化生產(chǎn)試驗取得了成功。

高活性貝利特水泥熟料規(guī)?；慨a(chǎn)

工業(yè)實驗結果表明，高活性貝利特水泥熟料強度和易磨性得到顯著提升，可根據(jù)應用場景對硅酸二鈣和其他礦物成分進行設計形成不同組合，匹配滿足不同客戶需求。硅酸二鈣（貝利特）含量范圍控制在35%~75%時，3d強度介于15~30MPa，28d強度介于60~80MPa；28d水化熱降低30%~50%；噸熟料節(jié)約煤耗5%~15%；氮氧化物排放濃度低于30mg/Nm3條件下，節(jié)約氨水用量30%以上；噸熟料碳排放降低30~70kg。

目前鼎鑫公司和平泉公司已經(jīng)具備高活性貝利熟料規(guī)?；a(chǎn)能力，這一突破將為水泥行業(yè)的低碳轉型提供重要支持，有望推動綠色建筑材料的發(fā)展。

高活性貝利特水泥混凝土工程應用示范

3.低碳產(chǎn)品到創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)鏈

采用高活性貝利特熟料，除可以替代傳統(tǒng)熟料配制通用硅酸鹽水泥，也適用于配制中低熱硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥、海工硅酸鹽水泥、核電工程用硅酸鹽水泥、油井水泥等特種水泥，便于水泥生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)多品種生產(chǎn)、柔性定制系列“綠色水泥”。高活性貝利特系列水泥產(chǎn)品不僅能夠滿足客戶對高質量建材的需求，還能夠帶來更長久的使用壽命和更低的維護成本。

高活性貝利特系列水泥配制的C15-C100強度等級的混凝土不僅僅完全滿足現(xiàn)代混凝土施工周期要求，而且具有顯著優(yōu)于普通硅酸鹽水泥混凝土的工作性能、力學和耐久性能。除此之外，項目組也在探索以高活性貝利特系列水泥配制如水利工程、核電工程、海洋工程等特定應用場景所需的混凝土，以及導電混凝土、抗電磁輻射混凝土、納米改性超高性能混凝土、纖維增強超高性能混凝土等特種功能混凝土。采用高活性貝利特水泥配制的強度等級達300MPa的纖維增強超高性能混凝土（FRUHPC）和超耐久混凝土（UHDC），比既有市場產(chǎn)品具有更顯著的性能、質量、成本和環(huán)保優(yōu)勢，將成為建造可持續(xù)綠色低碳基礎設施的基礎材料。

高活性貝利特水泥及混凝土產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈

冀東水泥將逐步從示范區(qū)域推廣低碳高活性貝利特熟料的使用，這一舉措不僅有助于傳統(tǒng)水泥企業(yè)實現(xiàn)綠色低碳轉型，還顯著提高了資源使用效率，實現(xiàn)了高品位原生態(tài)自然資源的戰(zhàn)略儲存。金隅集團通過打造以高活性貝利特水泥為基礎的綠色低碳水泥及混凝土產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈，引領水泥與混凝土行業(yè)的綠色發(fā)展，助力實現(xiàn)國家的“雙碳”戰(zhàn)略目標，并向新型膠凝材料產(chǎn)業(yè)鏈快速轉型。