郑挺颖 罗梦雁 刘国伟 许澜馨
当下，我国传统重污染行业正在迅速转型，领跑企业所采用的科学技术也有极大进步。但是，公众的相关认知仍严重滞后，对这些行业持有刻板印象，脑海里还是那种乌烟瘴气、粉尘满天飞、噪声大、扰民的画面。有鉴于此，最近几期《环境与生活》介绍了钢铁厂和燃煤电厂的治污现状。本期则重点关注水泥生产行业绿色转型的最新进展。
12月17日，《环境与生活》记者来到金隅集团股份有限公司，专访该公司副总经理、教授级高级工程师王肇嘉博士。
水泥是城市建设的基石，在城市建设中必不可少
《环境与生活》：有一个说法——科学研究就是为了解决各种两难问题。具体到水泥这种重要的建筑材料，它自身也表现出多个难以协调的特点，作为生产商你们是怎样来解决的？能否介绍一下衡量水泥质量的标准？
王肇嘉：目前，水泥的很多科研课题都是矛盾的问题。要实现高强度，材料就必须硬度高、密度高，但密度高的话又给应用带来很多麻烦，如造价高、不方便。材料如果轻，就有助于降低整个结构的造价。要实现强度高，又要轻质，这本身就是两难。水泥的一个主要的应用就是做成混凝土。混凝土是一种结构材料，从搅拌站运到工地的过程中，必须保证不会发生凝固。鉴于水泥快凝的特点，所以使用中第一需要延时性，第二是到了工地以后，还能够让它流动起来。钢筋那么密实，不流动的话，柱子就空了，两米多高的柱子从上面灌下来需要流动。有些时候，泵还必须把水泥送到高处，80米、100米、200米都有，在这个抽送的过程中，管子不能堵，流动性要特别好，流到上面以后还要能及时作业。为此就要使用多种方法，用添加剂只是其中之一。
水泥有严格的国家标准，水泥强度是衡量水泥质量最重要的指标，包括抗压强度、抗折强度。强度还分为3天强度、7天强度、28 天强度等等。凝结时间和强度和施工有很大关系，代表着工期。主要还是根据建造现场的时间节点需求，尽快凝固，尽快有支撑作用，然后就可以做第二层、第三层，否则第一层总干不了就做不了第二层。水泥面积大的话在夏天热时，容易出现膨胀开裂，但是我们去年建大兴机场跑道，就能够做到不开裂，这又是一个新的功能性提升。水泥也分很多种，有普通水泥、特种水泥，特种水泥还分大坝水泥、机场水泥、海工水泥、油井水泥、核电站的防辐射水泥等。现在普通水泥使用最多，今后越来越多的是特种环境用的水泥，根据环境需求定制指标。作为普通水泥来看，只要是把国家规定的指标，比如3天强度达到多少兆帕，7天、28天强度达到多少兆帕，做一个试块，3天测一次、7天测一次、 28 天测一次，再包括其他的一些检测指标，满足标准要求了，就是同质产品，和具体哪个企业生产的关系不大。
水泥在国内外的需求相去甚远
《环境与生活》：目前，国际市场上对水泥的需求如何？国内又有哪些水泥使用大户？
王肇嘉：我国有大量的基础设施建设。钢铁、电力、水泥都是基础工业。这方面我国需求很高，投入也大，从事的研究人员也多。所以，我国水泥行业已经有不少指标处于全球领先地位了。我们去国外交流，反而发现没有那么多需求，市场很小。举个例子，全日本的水泥产量才是我们金隅的1/3。它的数量在这儿放着，而我们在全国排第三、全球排第五。从这一点就可以看到，西方国家已经进入后发展时期，没有更多的城市化需求，也没有更多的新建房子了。美国房地产交易很多是二手房，所以它就不需要盖那么多房子，不需要这么多水泥，所以市场需求量就小了。
目前，国内的水泥需求大户有如下四类。一是建筑类。建筑无非就是以下几部分：一个是民用住宅，另一个是公共建筑，医院、体育场、大型商场等。二是市政类。市政类包括高速公路、高鐵（高铁的桥墩子全是水泥）。这是用量比较大的，因为这几年建了很多高铁、公路。三是水利工程。大坝的水泥用量是很大的，不过也不会总建大坝，没有那么多水利资源可以开发了。四是工业企业的一些建筑（工建）。工业企业盖的厂房、发电厂盖的厂房、各个工业设施。但是用水泥最多的还是房地产、市政。
我们预计中国的城镇化进程还没有结束，实际上国内还有二三十年的城镇化发展。尤其是现在城镇化率与发达国家比还是有很大差距的。未来的城镇化是离不开水泥的。作为基础材料，水泥的市场依然很广袤，但是像前30年那样高速增长，就可能性不大了。我们一致认为，水泥的需求量已经到了平台期，但平台期也不简单，每年也还是有很大体量。
《环境与生活》：钢铁行业现在有所谓的头部企业集中现象。水泥产业以前也是遍地开花，目前是否也呈现加速集中的态势？
王肇嘉：在“十二五”、“十三五”期间，水泥行业确实在实现集约化，集中度越来越高，大企业的规模效应逐渐显现。全国水泥行业有1600多家企业，但前十名的产能之和在全国也就占到 30%，不是特别大。水泥是一个“短腿”产品，它的运输半径只有200公里左右，别人做得再好也进不来。这也导致区域化的企业普遍存在，好多小企业控制了成片的小区域。相比之下，发达国家的水泥企业一般就一两家。
水泥生产所需要的石灰石矿分布较广
《环境与生活》：水泥企业离不开采矿支持，那国内缺少石灰石矿的地区怎么建水泥企业？国外部分缺少矿藏的国家怎么解决这个问题？
王肇嘉：水泥的确是需要矿石的，主要是石灰石。石灰石矿是水泥的必要原料。目前，谁拥有高品位的石灰石矿，谁就拥有发展的先天条件。如果矿区离城市区域比较近的话，建水泥厂是非常好的，这些地方一般都是水泥产业的首选区域。但是，全国不是到处都有石灰石矿，所以国内水泥厂相对集中，像国内的海螺水泥，就控制了很多优质的石灰石矿，氧化钙含量都在50%以上，这些都是比较好的，差一点的矿在48%至45%，氧化钙含量过低用于烧制水泥熟料，就会存在很多的限制和障碍。石灰石矿不是特别稀有，国内西藏、青海也能找到石灰石矿，当地也会建水泥厂。金隅集团在全国有60多家水泥企业，主要分布在北方，包括京津冀、山西、内蒙、河南、东北这些地区。
国际上看，没有石灰石矿的国家很少。我们援建非洲，当地也是能在地底下挖到石灰石矿的，一般都能找到。
水泥产业对消纳工业固废居功至伟
《环境与生活》：水泥的生产过程中哪几个环节特别容易产生污染？有放射性吗？
王肇嘉：其实，公众应该改变一下自己对水泥行业的印象。过去的传统观念是水泥厂一开工就黑烟滚滚，但现在不是这样了。现在，我们是花园式工厂、森林式工厂、草原式工厂，进入厂子以后都是鸟语花香的，也几乎没有污染。以前，水泥厂最大的污染还是因为工艺不先进、跑风漏气、密闭性不够。现在，我们的工艺改进了，使用了国际一流的新型干法、窑外预分解水泥技术。
第一，解决了物料的粉尘排放问题。生产过程中有粉末，特别细，要收集粉尘，对若干粉尘的排放点集中收尘，过去收尘做的不好，现在收尘技术非常先进了，粉尘排放已经降低到小于10毫克/标立方米。
第二，降低氮氧化物的排放。在水泥熟料生产中的高温条件下，氮会和氧结合，转化成氮氧化物。氮氧化物是形成PM2.5的一个前体物。怎么能够降低氮氧化物？一类对燃烧过程进行控制，降低氮氧化物的生成，另一类针对已经生成的氮氧化物采取脱除措施。通过技术研发创新，不断降低单位的排放量。
传统水泥企业和燃煤电厂一样，排放的污染物除了氮氧化物，还有二氧化硫。两个行业用的都是煤，但是水泥厂的用煤量和燃煤电厂相比就是小巫见大巫了。再者，水泥的工艺，天然地能把二氧化硫吸附到水泥里。因为二氧化硫是酸性物质，氧化钙是偏碱性的，在熟料烧结过程中就结合形成硫酸钙，进而成为水泥成分的一部分，这就是水泥行业与煤炭行业相比的天然优势。燃煤发电行业实际就是排放粉煤灰和脱硫石膏。粉煤灰是水泥的原料。脱硫石膏就是处理二氧化硫的副产品，正好这又是水泥的缓凝材料。长期以来，水泥厂一直从电厂购买脱硫石膏。燃煤发电行业的粉煤灰和脱硫石膏，我们可以全部消纳。钢铁行业排出的固体废弃物也是水泥行业的原料之一。所以，我们水泥行业成为全国最大的消纳固体工业废弃物的行业。这几个行业的这种合作就是循环经济。
从成分上讲，水泥一般是钙、铝、铁、硅四大元素的有机结合，主要是这些元素作为水泥的晶体组份。此外，还含有其他一些元素。这些元素怎么处理呢？首先，水泥行业有一个严格的水泥配料要求，作为水泥原料，必须控制一些有害成分的含量，配料之前先做化验，确保不会出现超标排放，这是首先要从源头上控制的。其次，在生产过程中，也有一些控制方法。在高温条件下，有些有害成分会挥发出来，那我们就抽出来后再做单独处理。这就需要精确的计算，通过计算从根源上解决超标问题。
你们担心的放射性问题，我们在前端就把它排除掉了。有些没有放射性的重金属，比如说镉、铅，也好解决。因为燃烧过程中会发生化学反应，在高温条件下就把重金属固化了，这样就不影响产品的使用。正因为有这样的生产工艺，有这样的适应性，所以水泥生产天然地成为消纳大宗工业固体废弃物的大胃王。其他任何一个行业都不可能有这么大的消纳能力。
水泥厂可做城市固废的净化器
《环境与生活》：现在我国特种水泥应用场景如何？此外，金隅水泥厂被称为城市净化器的说法是怎么来的？
王肇嘉：特种水泥和特种钢铁不太一样。特种钢铁需求量比较小的话，有些时候靠进口就能解决。水泥是一个短腿产品，进口不一定能解决。这时候，国内的水泥企业就有文章可做。以前，水泥的生产线比较小，都是一两千吨的窑，现在起步就是5000吨。小的生产线特别适合改造成特种水泥生产线。特种水泥的价格还高一点。普通水泥是400元/吨，特种水泥一吨能卖到500元、600元、700元。北京大兴国际机场主体跑道的特种水泥都是我们供应的。
处置城市废弃物是城市环境管理不可或缺的一个组成部分，我们提出一个理念——“做城市的净化器和好帮手”。现在，如果我们的水泥企业不运行，北京的城市运行就会受到阻碍。由于我们转型做循环经济，把水泥厂改造成城市的环境设施，还获得过全国环保大奖。现在我们把集团下属的“北京市琉璃河水泥有限公司”改名为“北京金隅琉水环保科技有限公司”，水泥变成副产品了，主营是处置废弃物，为生产建设服务。
生活垃圾焚完以后，会留下飞灰，飞灰是有毒有害的，里面有二噁英、重金属等。如果填埋，会污染环境，同时北京也没有那么多土地。因此，我们就承担责任，把它们变成水泥的原料，在配原料之前先进行预处理，把有害成分脱掉，同时又把无机材料变成水泥的原料。目前，北京绝大多数生活垃圾焚烧发电厂产生的飞灰都送到我们这里来了。我们已经形成了一条服务链了，如果我们这边停工，上游肯定受影响。对上游有影响，老百姓生活垃圾的处理就出问题了。城市离不开我们，这就是城市净化器的意思。
北京市委的文件已经给我们一个明确的定位，就是要让我们北京城一南一北的两个环保公司（北京金隅北水环保科技有限公司、北京金隅琉水环保科技有限公司），负责全北京的废弃物的处置。
除了大宗工业固废以外，我们还处置危险废弃物。北京的医疗企业、高校实验室、研究机构等单位产生的危废，用水泥厂来处理是非常好的。我们的北水环保有限公司就承担了北京90%以上的危险废弃物处理。我们服务6000多家企业，有物流配送、卫星定位系统，都是全封闭的运输车负责收集运输。通过视频监控，我们总部可以看到运输车整个行程，包括车里的动态。另外，我们在服务过程中还建立一条完善的、安全可控的产业链，包括收集、运输、储运、终端处理等环节在内，任何环节都不能出现问题。否则中间短路了，将危废倒进山里或者水沟里，就会对环境造成污染。我们要承擔起国企责任，北京把处置危废的重大任务交给我们了，我们就要负责到底。此外，我们还用水泥窑来处置生活垃圾，将生活垃圾经水泥窑焚烧后作为水泥生产的原料，就是其中的一项处理技术。
今后，我们水泥行业主要是搞无人工厂和智能化工厂，到那时候，生产全是自动化。目前，一些包装配料行当都是用人在干，未来的话我们想大量投入，努力做到从矿山到最后发料都实现无人化操作。
水泥厂节能大有可为
《环境与生活》：目前，水泥厂主要从哪些方面着手来降低能耗？
王肇嘉：我们不断地降低能耗，水泥厂主要是靠烧成工艺的优化，使之更节煤。从前端、中间段、后端把烧成工艺进一步优化，这是一个无止境的过程。水泥厂除了用煤之外还用电。电主要用在磨机、风机，通俗来看，我们叫“两磨一烧”。原料磨成粉之后进窑炉烧，烧出水泥熟料。最后一道工序是磨水泥。熟料出来是松散的，有大有小的颗粒状。这样的话再去磨机里给它磨成很细的粉，磨的过程中也可以加各种各样的填料，包括脱硫石膏、粉煤灰等等，磨的时候就可以加进去。原料配料和最后磨水泥的时候都可以加废弃物。
炉内的温度控制是用传感器来监测，现在已经自动化。过去40年，都是靠一线工人的经验。随着技术进步，用电也少了。另外，我们研发新型的磨机、风机、炉子和工艺技术，这样不断提能源效率。另一个途径是替代燃料，我们用城市垃圾把煤替代了，比如，把城市大件垃圾——家具一破碎就可以做成燃料，这样可以节约化石能源，同时还可以把秋天掉的树叶、树枝（园林垃圾）做燃料。我们还利用了一些北汽的工业废弃物，比如废油漆，它是有热值的，烧掉的同时，还可以发挥替代部分燃料的效果。
目前，我们在替代燃料方面做示范，别的城市都来学，这几年学得差不多了，都在实施。这样一来，整个行业就逐渐转型升级，实现绿色发展。水泥转型升级成服务业了，可以称之为华丽的转身吧。不过对烧垃圾这部分业务，我们更多强调的是对社会的责任，而不是看重这部分收入。因为我们的主要收入来源还是卖水泥的钱，烧垃圾只是具有更大的环保意义而已。
水泥产业减排的担子很重
《环境与生活》：水泥生产企业的碳排放强度比较高，面对国家提出的碳中和目标，在减排上未來怎么转型？
王肇嘉：水泥行业为什么对碳排放比较关注，这是因为水泥生产工艺中除了自身需要一些煤，更主要的还是石灰石的分解。碳酸钙分解后产生二氧化碳，二氧化碳需要排放出去，这个行业对二氧化碳的贡献还是比较高的。所以，实现碳中和对我们来讲意义很大。那么，怎么去做？无非就是 CCUS 技术（碳捕集、封存、再利用的技术）。我们把它作为一个未来的技术在抓紧开发，首先是想找一些二氧化碳的收集技术，收集下来可以做一些工业级和食品级的干冰。其次，用分解出来的二氧化碳做一些化工原料。这些研发，我们是需要和大连理工大学、浙江大学合作的。第三，和建材结合起来，把二氧化碳作为混凝土制品的一个碳化材料、高性能材料，把二氧化碳引过来以后，用来养护混凝土制品，这样混凝土制品的强度会更高。
这几年，全国在逐渐推广装配式建筑，那就相当于在工厂做成各种各样的混凝土制品。运到工地都是一块儿一块儿的，干干净净的，吊装拼起来就是个房子，这就是装配式建筑，也是水泥行业高质量发展的一个重要手段。在这个过程中，需要做各种各样的部件，这时候如果把二氧化碳结合起来，进行碳养护，这样的话，构件的强度就非常高。当然，目前这个还没有产业化，却是我们的一个研发方向。
《环境与生活》：你们公司的研究院团队您能介绍一下吗？
王肇嘉：我们有个国家重点实验室，叫“固废资源化利用与节能建材国家重点实验室”，一般来说，一个行业里只有一个重点实验室，因为我们做环保做得不错，所以国家授予了这个牌子，把它作为重要的平台。另外，我们有自己的团队，比如说目前有80多人的研发团队聚焦在一些科研项目中。金隅集团有北京建筑材料科学研究总院，还有四个研究院，分别是绿色水泥研究院、绿色建筑技术研究院、混凝土新材料研究院、智能制造研究院。这四个研究院是属于总院的非法人研究单位。除此之外，我们还有一些法人的研究单位，在外地也有一些机构。我们在天津有一个研究院，在河北省也有一个建材研究院。
水泥行业仍需马不扬鞭自奋蹄
《环境与生活》：金隅水泥未来还需要在哪些方面提高自身能力？
王肇嘉：与世界500强里的水泥企业相比，我们有5个方面还需要学习：1.全球化的能力；
2.管理管控，这么多年，老牌资本主义国家的管控不一样；
3.市场的服务能力也不一样；
4.超前的理念；
5.碳排放布局比较早，做温室气体的研究比我们早很多年，至于硬件方面，中外其实差不多。
水泥企业要做大做强，不是说直接去挑战对手的问题，而是要有“马不扬鞭自奋蹄”的觉悟。自己把自己的事做好，怎么做到节能减排，怎么符合习近平总书记的生态文明思想，这是对我们的一个挑战，自己给自己下的挑战。现在，水泥行业正在实现绿色化、智能化、高端化、服务化和制品化，未来这个行业也是国家的基础行业。
我们下属的一些企业，是所在区域的税收第一大户。我们在河北赞皇县建了个水泥厂，是当地的第一大盈利户，后面领导变更，新领导觉得污染环境，排放高。最近，我们把河北省赞皇县的生活垃圾和污泥都处置了，给地方贡献了财政收入，又解决了循环经济问题，当地领导非常高兴。另外，现在我们特别重视矿山的修复。“两山”理论出来后，地方政府怕我们把矿山给破坏了，结果我们边开采边复绿，地方政府十分高兴。
其实，我们水泥企业的工厂已经非常好了，没什么污染，很漂亮，唯独现在有点诟病的就是矿山。为了改变这方面的面貌，我们计划在以下3个方面有所动作：1.今后突出绿色数字化矿山，数字化也是智能化；
2.运输无人化，采用无人铲车；
3.无人破碎。
【品牌人物】
王肇嘉
博士、教授级高工、博士生导师，享受国务院政府特殊津贴专家，中国建筑材料联合会科教委副主任，固废资源化利用与节能建材国家重点实验室主任、北京工业大学博士生导师、哈尔滨工业大学、武汉理工大学兼职教授。先后主持或参与“973”计划、“863”计划、“十二五”科技支撑计划、“十三五”国家重点研发计划课题20余项，获得包括北京市科技进步一等奖、建材行业科技进步一等奖等奖项10余项。
现任北京金隅集团董事、副总经理，兼任北京建筑材料科学研究总院有限公司党委书记、执行董事。
