水泥行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈持續協(xié)調發(fā)展的一個(gè)途徑
砂石骨料是水泥行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中的重要環(huán)節,現在混凝土使用的砂石是以機制砂為主要來(lái)源,為了保障產(chǎn)業(yè)鏈下游混凝土對砂石原料的長(cháng)期穩定需要,應尋求砂石骨料新的來(lái)源。
本文探討利用經(jīng)深度凈化的"建筑用海砂”來(lái)補充機制砂未來(lái)短缺問(wèn)題。文章指出,天然海砂存在的氯離子問(wèn)題已經(jīng)有較成熟的技術(shù)來(lái)進(jìn)行深度淡化,并能進(jìn)行規?;纳a(chǎn)線(xiàn)式生產(chǎn)〔1〕;假冒偽劣和劣質(zhì)的"建筑用海砂”也可以通過(guò)產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)和加強信息化管理措施加以逐步遏制〔2〕。
最后指出,水泥企業(yè)參與建筑用海砂深度凈化的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)利用后,將是砂石骨料產(chǎn)品供給和整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈持續協(xié)調發(fā)展的一個(gè)有效途徑。
關(guān)鍵詞:產(chǎn)業(yè)鏈;建筑用海砂;海砂的深度凈化。
一、前言
水泥行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈是指,水泥+砂石骨料+混凝土三位一體協(xié)調發(fā)展的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統。我國是基建大國,水泥產(chǎn)能巨大,幾近過(guò)剩;混凝土需求強勁,是機場(chǎng)、高鐵、水利工程和房屋建筑重要的建筑材料;然而這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的中間環(huán)節砂石骨料,近幾年卻是供不應求,價(jià)格高漲已到砂石難求程度!原因固然很多,不能不說(shuō)發(fā)展不平衡是原因之一。譬如,我國骨干水泥企業(yè)和混凝土上市公司的數量已近二十余家(含混業(yè)經(jīng)營(yíng)的),其中還有多家500強企業(yè)。但是我國的砂石骨料上市企業(yè)近年才開(kāi)始有兩家,而且都是機制砂石類(lèi)不大的企業(yè),僅此上市公司數量的比較,就可以看到水泥行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展狀況是不協(xié)調的。
砂石骨料的來(lái)源主要有三個(gè)方面:河砂(江砂)、機制砂(以山砂為主)和海砂。其中,河砂質(zhì)量 ,但幾十年來(lái)房屋建設的迅猛發(fā)展,河砂資源已近枯竭。多年來(lái),國家和地方為了維護生態(tài)平衡和水環(huán)境保護,出臺過(guò)不少政策措施,限制亂采濫挖河砂。特別是從今年(2021年)三月一號起“中華人民共和國長(cháng)江保護法”正式實(shí)施,其中第二十八條明確規定:“國家建立長(cháng)江流域河道采砂規劃和許可制度。長(cháng)江流域河道采砂應當依法取得有關(guān)流域水行政主管部門(mén)的許可。"顯見(jiàn),在長(cháng)江和長(cháng)江流域的水體中采挖河砂,已從政府的政策上升到國家法律層面,不可更改,必須按規劃開(kāi)采。長(cháng)江如此,估其它河流流也將參照執行,河砂作為建材砂源大量供給水泥行業(yè)已成不可能。
幾年來(lái)我國骨干水泥企業(yè)為保障產(chǎn)業(yè)鏈的持續協(xié)調,紛紛從事砂石骨料生產(chǎn),投資砂石礦山,建設機制砂生產(chǎn)線(xiàn),這無(wú)疑是正確的產(chǎn)業(yè)布局。然而,混凝土對砂石骨料的需求量太大,有專(zhuān)家指出:混凝土中水泥與砂石的配比大約是1:6,如此大的配比,僅靠機制砂的產(chǎn)能怎么供應得上?何況機制砂發(fā)展的約束條件限制著(zhù)機制砂產(chǎn)量的隨意增長(cháng)。
那么,未來(lái)砂石骨料的來(lái)源在哪里呢?可能只有靠建筑用海砂來(lái)補充了。
當然,海砂是不能取之便可用的,必須達到國家相關(guān)質(zhì)量標準成為“建筑用海砂”后才能配制海砂混凝土。本文的目的就是探討生產(chǎn)“建筑用海砂”所需要解決的兩個(gè)具體問(wèn)題,以便為水泥行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈持續協(xié)調發(fā)展提供一個(gè)新的砂石來(lái)源途徑。
二、建筑用海砂深度凈化的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)
2.1我國建筑用海砂開(kāi)發(fā)利用現狀海砂是可以用于建筑和配制混凝土的,我國有嚴格的海砂使用技術(shù)標準〔3、6〕,規定:只有達到凈化標準的海砂才能成為“建筑用海砂"作為配制混凝土和作建筑材料使用。中國建材科研總院還對海砂混凝土的使用作了深入的研究〔4、5〕,指出,我國海砂淡化的基本方法仍是機械攪拌+淡水沖洗的方式生產(chǎn),海砂凈化程度不夠,質(zhì)量不穩定,量小成本高。由于建筑市場(chǎng)對砂石的巨大需求,和海砂的易于獲得,至使一些不良砂石商為追求利潤私采亂挖海砂成瘋、假冒偽劣和劣質(zhì)建筑用海砂充斥市場(chǎng),“海砂屋”嚴重威協(xié)著(zhù)房屋和人們生命財產(chǎn)安全。盡管如此,沿海地區政府在加強監管的同時(shí),還是在有序放開(kāi)海砂的采礦權和海域使用權,采取招拍掛的競爭方式出讓兩權,其目的就是要利用海砂資源為經(jīng)濟發(fā)展服務(wù)。近年廣東和福建兩省已有多處砂源公告競拍就是證明??梢耘袛?ldquo;建筑用海砂”的開(kāi)發(fā)利用高潮不久將會(huì )出現!水泥行業(yè)的機制砂事業(yè)應作好“下海”(即由生產(chǎn)山砂轉型為生產(chǎn)海砂)的準備!
考慮到水泥行業(yè)對建筑用海砂的技術(shù)和生產(chǎn)管理尚缺乏了解,為此先介紹新的更有效的海砂凈化技術(shù)并接著(zhù)介紹生產(chǎn)和信息管理方法,使水泥行業(yè)開(kāi)發(fā)利用建筑用海砂成為綠色生態(tài)系統做好準備
2.2船用真空吸送技術(shù)簡(jiǎn)介筆者工作期間從事工程船舶和疏浚挖砂技術(shù)的研究,曾研發(fā)了一種"船用真空吸送技術(shù)",它是真空技術(shù)、輸送技術(shù)和工程船舶技術(shù)相結合的綜合性施工技術(shù)。它依靠特別設計的真空吸頭在水底吸取砂粒,依靠壓力水在管道內輸送砂漿,依靠工程船舶完善的水上水下的施工方式,能安全連續地完成采砂、輸砂作業(yè),是當時(shí)長(cháng)江上的一種主要的挖砂技術(shù)設備,為住房建設提供了大量?jì)?yōu)質(zhì)河砂。
由于該技術(shù)能在很深的水下吸砂、輸砂,又能在極淺的水中吸砂、輸砂,還能在海砂處理設備間輸送海砂,決定了該技術(shù)在建筑用海砂資源開(kāi)發(fā)利用中有著(zhù)新的應用前景。能推廣到海砂的采吸和凈化作業(yè)中,即使對海砂作深度凈化也是可能的。這無(wú)疑是提高建筑用海砂質(zhì)量和產(chǎn)量的一實(shí)用技術(shù)〔2〕。
2.3建筑用海砂必須實(shí)施產(chǎn)業(yè)化開(kāi)采利用
海砂是重要的國土資源,是國家和地區長(cháng)期的重要經(jīng)濟來(lái)源之一,所以政府要對海砂的開(kāi)發(fā)利用實(shí)施有效的、規范的開(kāi)發(fā)利用,故希望把這種資源的開(kāi)發(fā)利用交給專(zhuān)業(yè)的有能力的產(chǎn)業(yè)公司去實(shí)施,也就是作產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)利用。
國際上建筑用海砂開(kāi)發(fā)利用先進(jìn)的美日澳等國早已如此,發(fā)展中的東南亞諸國也逐漸走上了產(chǎn)業(yè)化的開(kāi)發(fā)道路。我國是海洋大國海砂資源豐富,雖然建筑用海砂的開(kāi)發(fā)利用還未正式起步,但海砂的濫采亂用在一些地區已泛濫成災,我國建筑用海砂的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)利用已是刻不容緩的了。
海砂開(kāi)發(fā)利用是一項大型產(chǎn)業(yè),它既需成熟的技術(shù)支撐,又需大量的資金投入,絕非民間私人小公司所能承擔得了的。況且,海砂的開(kāi)發(fā)利用決不是挖沙賣(mài)砂那樣簡(jiǎn)單,它涉及到政府、法規、環(huán)保、船舶運輸、海事安全、市場(chǎng)等等諸多環(huán)節,只有專(zhuān)業(yè)化的大產(chǎn)業(yè)公司才能履行其責任義務(wù)。當前我國建筑用海砂的開(kāi)發(fā)利用比較有條件的產(chǎn)業(yè)化公司可能就是水泥行業(yè)了。
2.4產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線(xiàn)建設采用“船用真空吸送技術(shù)",易于組建圖1所示的生產(chǎn)線(xiàn)〔1〕
這條生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)個(gè)程是:首先采用真空吸送技術(shù)把海底的砂無(wú)撓動(dòng)地吸到船上來(lái),在船上的海砂處理設備里進(jìn)行預處理(去泥和雜質(zhì))和去貝殼等初步處理,最后再進(jìn)行淡化處理至達標后的建筑用海砂產(chǎn)品。處理過(guò)程中的廢棄物回填海底,開(kāi)采和處理全過(guò)程均在船上或平臺上進(jìn)行,成一移動(dòng)式生產(chǎn)線(xiàn)。
這條生產(chǎn)線(xiàn)的特點(diǎn)是:
(1)投入少、見(jiàn)效快:砂源在哪里,便在哪里采砂,并在砂源地對海砂進(jìn)行處理處置。生產(chǎn)過(guò)程的所有設備均建在海上的船只或平臺上。隨時(shí)可在砂源地進(jìn)行開(kāi)采并在船上進(jìn)行處理處置作業(yè)。因而比在陸上建立機制砂生產(chǎn)基地大大降低了土地、基建、廠(chǎng)房的投入成本!而且投產(chǎn)更快。我國是一造船大國,閑置著(zhù)的大船或平臺很多,加以改造,裝上水泥企業(yè)常用的機制砂生產(chǎn)設備便成一海上生產(chǎn)線(xiàn)。再配備“船用真空吸取技術(shù)” 設計的吸頭,便可一邊在海底吸取海砂,一邊在處理設備間輸送海砂,則一條海砂凈化生產(chǎn)線(xiàn)便建成了。
(2)產(chǎn)量大、質(zhì)量高:海砂在海底呈松散狀態(tài),用船用真空吸送技術(shù)很易把海砂吸取到船上,甚至在遠海和深海吸取海砂都不困難,且易于作到大量的吸取。吸砂量每小時(shí)幾百方~幾千方容易實(shí)現,而且成本低,這是機制砂的產(chǎn)能難以辦到的。
(3)少污染、綠色化生產(chǎn):采砂時(shí)在海底是無(wú)擾動(dòng)的吸取,生產(chǎn)處理過(guò)程中的廢棄物直接排入海底,生產(chǎn)過(guò)程中沒(méi)有灰塵,產(chǎn)品中也沒(méi)有粉塵。這是機制砂無(wú)法實(shí)現的綠色化生產(chǎn),而且易于對海砂資源作集約節約化綜合開(kāi)發(fā)利用!
這條生產(chǎn)線(xiàn)適用于水泥企業(yè)自己生產(chǎn)自己使用建筑用海砂,這樣更能保證建筑用海砂的質(zhì)量真正達到國家凈化標準,可以避免劣質(zhì)海砂被使用。但若對市場(chǎng)進(jìn)行銷(xiāo)售,為了防止劣質(zhì)海砂被使用,圖1的系統還需增加以下放偽功能。
三、遏制假冒偽劣和劣質(zhì)建筑用海砂的措施
盡管現在建筑砂石料供應極為緊張,但為什么建筑用海砂還是不能冠冕堂皇地進(jìn)入建筑市場(chǎng)?原因很多,主要原因是劣質(zhì)建筑用海砂假冒偽劣太容易,人們難以分辨“建筑用海砂”的真假和偽劣。高額的利潤和低風(fēng)險,驅使不法砂石商挺而走險。雖然沿海地方政府嚴令禁止亂采濫挖,屢屢發(fā)文〔6、7〕監管砂石市場(chǎng),政府疲于監管而收效還是甚微,假冒偽劣的“建筑用海砂”不僅屢禁不止反而愈演愈烈!
為了遏制假冒偽劣和劣質(zhì)海砂充斥市場(chǎng)、危害房屋安全、讓合規的建筑用海砂產(chǎn)品順利地銷(xiāo)售和管理,需采取以下信息管理措施:
3.1首先要對散裝的建筑用海砂產(chǎn)品加以“包裝”成件,
把達標的松散的建筑用海砂裝入專(zhuān)用的集裝箱內成一件一件的產(chǎn)品。以便進(jìn)行隨后的產(chǎn)品信息管理。
3.2對全部生產(chǎn)過(guò)程建檔立案,并對每件產(chǎn)品設置終端信息芯片。全部生產(chǎn)過(guò)程是指,從獲得砂源開(kāi)采權開(kāi)始,到采砂、海砂處理、凈化、檢測、裝箱成件和產(chǎn)品出廠(chǎng)的所有過(guò)程。這些過(guò)程中的主要信息,包括產(chǎn)地、生產(chǎn)批次等等能證明來(lái)源和生產(chǎn)質(zhì)量的溯源性信息,均應在企業(yè)的信息管理中心建檔立卡。其中,海砂開(kāi)采信息由砂源地政府提供;檢測結果由權威的檢測部門(mén)提供,其它開(kāi)采、處理、凈化等作業(yè)信息由生產(chǎn)企業(yè)建立每一個(gè)批次的臺賬信息。
3.3企業(yè)設立信息管理中心,負責匯總上述全部信息予以管理。并對每件產(chǎn)品建立產(chǎn)品終端的信息芯片,把此芯片置入產(chǎn)品上永久保留隨時(shí)備查。
信息管理中心通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和北斗衛星導航系統,隨時(shí)掌握每件產(chǎn)品的物流、銷(xiāo)售和用戶(hù)的用途,并終生備查!
這樣,只要在圖1的系統中增加一個(gè)產(chǎn)品生成和信息互聯(lián)環(huán)節,就能把圖1中的各環(huán)節聚集成一體,成為信息全程備查可追溯的信息管理系統。從而構成了一個(gè)完整的海砂生態(tài)產(chǎn)業(yè)系統。
這一生態(tài)產(chǎn)業(yè)系統的作用,就是要讓海底的海砂從開(kāi)采到形成最終達標產(chǎn)品,以及流通使用的全過(guò)程,都是可核查可追溯的綠色生態(tài)系統。做到,讓政府放心、讓市場(chǎng)放心、讓用戶(hù)放心。
以此理念構成的生態(tài)產(chǎn)業(yè)系統由如下圖2的流程所示
這條生態(tài)系統的首端由海砂資源管理部門(mén)和質(zhì)檢部門(mén)掌控,末端是最終的用戶(hù)。該系統的中間生產(chǎn)環(huán)節就是產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)過(guò)程,它們是環(huán)環(huán)相扣、節節備查、處處可追溯的。
依此,對每件產(chǎn)品可以建立起“三證”。即“出生證”、“鍵康證”和“身份證”。“出生證”由海砂資源管理部門(mén)出具,證明不是私采濫挖的是合規開(kāi)發(fā)的;“鍵康證”由權威的海砂質(zhì)檢部門(mén)出具,證明是達標的建筑用海砂產(chǎn)品;“身份證”則由企業(yè)公司的信息管理中心把所有環(huán)節的信息聯(lián)網(wǎng)歸總,為每件產(chǎn)品建檔立案、為每件產(chǎn)品設置終端信息芯片。
這樣,無(wú)論這件產(chǎn)品是哪個(gè)企業(yè)在何處開(kāi)采、生產(chǎn),凈化程度如何?以及該件產(chǎn)品的流通過(guò)程、銷(xiāo)售情況、甚至最終用戶(hù)在何工程中使用等等信息,都可通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)和北斗導航系統及時(shí)、長(cháng)期查詢(xún)追溯。
不良砂石商不僅難以建立起如此嚴格的生態(tài)系統,即使在此系統中鉆了空子,不論是生產(chǎn)過(guò)程、運輸銷(xiāo)售過(guò)程還是使用過(guò)程。如果某件劣質(zhì)建筑用海砂鉆了空子被偷偷進(jìn)入市場(chǎng)出售使用,則該件產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈便斷開(kāi)了,該件產(chǎn)品就成為不可核查不可追溯的劣質(zhì)產(chǎn)品,使用者若使用出現質(zhì)量問(wèn)題,將承擔使用劣質(zhì)海砂的責任被終生追查!
這樣,不用多久劣質(zhì)建筑用海砂將會(huì )逐步退出建材市場(chǎng),政府也會(huì )減少監管、市場(chǎng)不敢貿然銷(xiāo)售、用戶(hù)也就放心使用了。讓有“三證”的海砂產(chǎn)品驅逐“三無(wú)”的海砂產(chǎn)品,一個(gè)健康的建筑用海砂市場(chǎng)便能逐漸形成!
四、關(guān)于水泥行業(yè)“下海”開(kāi)發(fā)建筑用海砂的思考
上面的討論,闡述了解決建筑用海砂的生產(chǎn)和進(jìn)入市場(chǎng)必須解決的兩個(gè)問(wèn)題和方法。對建筑用海砂開(kāi)發(fā)利用的疑慮已基本清除,道路已開(kāi)通,那么,由誰(shuí)來(lái)實(shí)施呢?一個(gè)機遇告訴我水泥行業(yè)是建筑用海砂 的生產(chǎn)者和需要者。
我國臺灣地區早在20世紀中期就逐步開(kāi)采海砂用于建筑工程,至今仍在進(jìn)行。筆者剛退休時(shí)曾受臺灣某水泥公司的砂石供應商的邀請,去臺灣開(kāi)發(fā)淡化海砂,專(zhuān)為水泥公司提供砂石,為此還去廈門(mén)做過(guò)淡化試驗,并簽訂了合作合同。不料該老板回臺灣后突發(fā)腦溢血不幸去世,雖然筆者失了去臺灣開(kāi)發(fā)建筑用海砂的機會(huì ),但從此例了解到臺灣水泥行業(yè)對建筑海砂的需求量是很大的。由此引起了我對大陸水泥行業(yè)建筑用海砂的關(guān)注與思考。
混凝土需用的巨量沙石,僅靠機制砂石已難以為繼,天然砂石的來(lái)源只有海砂了。建筑用海砂在我國雖然還是未開(kāi)發(fā)的處女地,但日本在20世紀80到90年代,海砂的利用量占建筑用砂的比例已高達30%左右,英國海砂凈化標準和技術(shù)早已比較先進(jìn)。水泥行業(yè)“下海”開(kāi)發(fā)利用建筑用海砂已是大勢所趨,是產(chǎn)業(yè)鏈持續協(xié)調發(fā)展的一個(gè)途經(jīng)!
特別是,我國水泥行業(yè)資金充沛,強大的市場(chǎng)優(yōu)勢已形成,自己生產(chǎn)的砂石能被混凝土產(chǎn)品的巨大需求消化掉,砂石在水泥行業(yè)和建筑行業(yè)是不愁銷(xiāo)售的產(chǎn)品,至少近幾年會(huì )如此。如果水泥行業(yè)“下海”開(kāi)發(fā)建筑用海砂,競標海砂開(kāi)采權會(huì )將受沿海政府清睞。
水泥企業(yè)擁有豐富的資源開(kāi)發(fā)經(jīng)驗,有相關(guān)的生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)的技術(shù)和設備,現有的采礦、破碎、篩分、物料輸送和存儲技術(shù),都可以在圖1所示的海上生產(chǎn)線(xiàn)中得到應用,新的生產(chǎn)設備可以由水泥企業(yè)自己設計制造。整個(gè)的建筑用海砂的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線(xiàn)(除相關(guān)的船舶外)基本上可由水泥企業(yè)自己來(lái)完成,所以水泥企業(yè)“下海”的成本不高,經(jīng)濟效益和利潤卻比比機制砂高。這些優(yōu)勢是競爭者難以企及的!
專(zhuān)業(yè)人士指出,海砂含泥量低、粒形好、細度均勻,適合配制一般用途的海砂混凝土,質(zhì)量不比用機制砂差。雖然目前還不能用于預應力混凝土中,但海砂深度凈化達到接近河砂程度后,用于高強度混凝土正是技術(shù)進(jìn)步發(fā)展的方向。
我國淺海海砂儲量約1.6萬(wàn)億噸,資源保有量極大,前述的船用真空吸送技術(shù)還具備向遠海和深海采砂發(fā)展的能力。
長(cháng)期來(lái)看,水泥行業(yè)只要生產(chǎn)能力跟得上,砂石的來(lái)源是不會(huì )缺少的!另外,從資源利用角度來(lái)說(shuō),海砂應該進(jìn)行綜合利用,作建筑用海砂雖然是主要用途,但其它用途也不少,如海岸線(xiàn)整治、海濱浴場(chǎng)建設、海底砂礦采選及各種工業(yè)和民用海砂產(chǎn)品等,未來(lái)都是建筑用海砂深入開(kāi)發(fā)的方向。
待水泥企業(yè)“下海”經(jīng)驗豐富后,再伺機進(jìn)入長(cháng)江和內河對河砂進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā),則會(huì )更具開(kāi)發(fā)實(shí)力,甚至向海外發(fā)展也是有能力的,。
水泥行業(yè)“下海”開(kāi)發(fā)利用建筑用海砂,實(shí)是水泥行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈持續協(xié)調的一個(gè)途徑!
參考文獻
〔1〕戴國勝,海砂資源開(kāi)發(fā)利用技術(shù)與生產(chǎn)線(xiàn)建設,第六屆中國國際砂石骨料大會(huì )論文集,2019,無(wú)錫。
〔2〕代以誠,戴國勝,建筑用海砂深度凈化的技術(shù)生產(chǎn)與產(chǎn)品管理,中國建材科技,2021年第1期。
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〔4〕冷發(fā)光,海砂在建設工程應用的關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)品開(kāi)發(fā),建設科技,2015(10)
〔5〕冷發(fā)光,海砂混凝土應用技術(shù)的若干要點(diǎn),混凝土與水泥制品,2019。
〔6〕GB/T14684-2010,《建筑用砂》。
〔7〕《關(guān)于加強海砂開(kāi)采運輸銷(xiāo)售使用管理工作的通知》2018年10月八部委發(fā)布
〔8〕《關(guān)于促進(jìn)砂石行業(yè)健康有序發(fā)展的指導意見(jiàn)》2020年9月,15部委發(fā)布。
作者介紹:戴國勝,1944,男。長(cháng)江航運科學(xué)研究所,退休,高工。曾在長(cháng)江從事工程船舶和疏浚挖砂技術(shù)研究工作。