西藏祁连山公司研发高高原低碱水泥纪实
水泥 中国建材报 2023-12-07
历经300多个不眠之夜、24次煅烧、572次化验，45人参与其中，最终克服高海拔、高寒缺氧的条件限制，创新性地研制出更加适合青藏高原地区使用的“高高原水泥”，用于各种机场、道路建设，为助力西藏经济高质量发展提供坚实的保障。
创新是引领发展的第一动力。一直以来，祁连山水泥始终注重创新驱动、内生增长，坚持以市场需求为导向，致力于生产和研发各种需求水泥产品。从适用日常基建的普通水泥到满足大中型水利工程、油井需用的特种水泥，再到机场道面水泥、高高原水泥，祁连山水泥目前可生产15个品种水泥，满足各类工程需要。
领重任：展现央企风采
市场需求催生市场机遇和企业创新能力。随着西藏自治区发改委公布的《西藏自治区通用航空发展规划（2021—2035年）》，规划至2023年新建58个通用机场。对于具有国企身份的祁连山水泥而言，能够参与到此项规划中，不仅是机遇和荣光，更是义不容辞的使命担当。
然而，由于西藏高海拔缺氧、低碱原材料紧缺，尽管当地多家老牌水泥企业能够生产低碱水泥，但批量生产后随机抽查的水泥因达不到机场低碱水泥质量标准，存在产生裂纹等质量风险，导致西藏机场使用的低碱水泥全部要从区外运进，无疑增加了运输、时间等各项成本。
如何破解这一难题？这个重担压到了西藏祁连山公司的身上。在恶劣的条件面前，祁连山人发挥永不服输、敢为人先的斗争精神，西藏祁连山公司党总支部牵头成立“高高原低碱水泥研发组”，并立下“军令状”。
万事开头难！摆在众人面前的第一道难关就是缺少合适的原材料，石灰石碱含量低于0.2%，铁质校正原材料的碱含量低于1.0%。面对开山拦路虎，西藏祁连山公司没有退缩，而是积极担当责任，展现央企风采。为了寻找符合生产低碱水泥的原材料，研发人员在公司500公里范围内开展“地毯式”搜索，寻找碱含量低于0.7%硅铝质校正原材料。
历时3个多月，最终寻找到了碱含量符合标准的火山灰。再经反复检验和理论推算，满足生产低碱水泥的需求。针对低碱水泥对石灰石碱含量低的要求，研发人员还通过对矿山石灰石开采矿脉的研判，对碱含量较低的石灰石分区开采、单独存放、进料、入库，保证碱含量满足生产需要。
全新的原材料，如何合理制作“配方”成了第二个难关。为此，研发人员反复比对测算，最终确定采用石灰石、硅质板岩、火山灰、尾矿渣（铜冶炼渣）四组分配料方案。
根据西藏祁连山公司工艺条件、原燃材料情况及试验，不仅充分考虑熟料三率值系数，又要全面考虑机场低碱水泥对抗压抗折强度、需水量、干缩率、水化热等特殊要求，在配料过程中增加了铜尾渣含量，即补充钙硅又补铁，确保煅烧有适宜的液相量和较低的液相黏度，从而有利于C3S的形成，降低熟料的f-CaO含量，也提高了C4AF含量，从而提高熟料3天、28天强度，同时对提升水泥的早期、后期强度都有显著效果。
求突破：化被动为主动
接下来，西藏祁连山公司又铆足劲开始攻克熟料煅烧的挑战。
在生产低碱水泥初期，从方案确定到材料的准备，从现场组织到配料优化和中控操作，无疑是“摸着石头过河”。生产过程控制难度之大难以想象，面对质量指标波动较大、中控操作难度大造成多次如预热器塌料、熟料结大块等工艺问题，研发人员多次开展专题讨论，改变了生产被动的局面，达到技术上进步完善。
与普通水泥熟料相比，低碱水泥指标要求高，生产难度大，配料方案不是很理想。在生产低碱熟料期间，因物料煅烧困难，窑前飞沙大，质量不合格，操作员习惯性加大系统拉风、增加头煤使用量，致使烟室、分解炉缩口温度过高，物料发黏产生大量结皮，影响系统通风及窑内煅烧。针对以上问题，研发组及时召开专题会进行探讨，制定措施，从生料细度到温度控制，燃烧器、分解炉温度、三次风阀门开度以及篦冷机相关参数调整等，需要不断优化。为此，科研组不分昼夜，加班加点。功夫不负有心人，最终，低碱水泥煅烧问题得以完美解决。
生产水泥之前根据碱含量的要求，确定了水泥生产方案为：89.0%熟料+5.0%石膏+6.0%石灰石。开磨前由专业人员分专业对粉磨系统所有设备进行检查，确保粉磨系统设备运行的可靠性，避免因设备跳停等原因造成水泥质量波动，根据研发组确定的水泥颗粒分布，要达到标准稠度≤25.0%、水化热≤250J/g、干缩率≤0.09%等指标，水泥粉磨环节需大幅降低成品中3μm颗粒含量等要求，水泥磨管理人员依据化验室的检验数据，跟班指导调整水泥粉磨参数，合理确定磨机的循环负荷率、选粉效率等关键数据，根据磨况及时调整操作参数，解决了产品中小于3μm颗粒过多的问题，改变水泥的分散度，使水泥的颗粒分布趋向合理，确保水泥各龄期强度的提高。
经考验：高质量交答卷
以科技赋能发展，以实干填补空白。凭着不屈不挠的精神，西藏祁连山公司终于完成了适合青藏高原的低碱水泥研发，从寻找原材料到克服一道道难关，为助力西藏经济高质量发展贡献着力量。
生产过程的质量检验更是关键环节。试生产过程中，对出磨生料、入窑生料每小时检测一次；熟料游离氧化钙每两时检验一次，检测结果高于指标1.00时增加检验频次；熟料全分析每班检测一次，根据熟料矿物组成的变化及时调整生料指标，指标控制在0.87～0.89；每班按规定留取熟料全分析样品，分班次检测碱含量；质量合格后熟料倒入低碱熟料库。水泥检验也是每小时取样，检验三氧化硫、混合材、比表面积、烧失量等指标；同时留取一个编号的物检样，混合均匀后检验碱含量（R2O）及其他物理指标。每班分别留取有代表性的一个编号和一定数量物检样品，在满足所有指标的前提后，方可入低碱水泥库。
那么，最终能否经得起市场考验呢？
高高原低碱水泥成功研发后，西藏祁连山公司积极加强与民航局和西藏大学的沟通协调，经过反复试验和检验，西藏祁连山公司生产的高高原低碱水泥各项指标不仅全部符合《民用机场水泥混凝土面层施工技术规范》（MH 5006—2015），而且各项技术指标均优于内地低碱水泥，一组组的试验结果改变了民航局对西藏生产低碱水泥的偏见，同意在机场扩建二期工程跑道试用西藏祁连山公司生产低碱水泥。
从目前试用情况看，水泥质量稳定、施工性能良好、未出现裂纹现象，特别是抗冻性和耐磨性得到民航项目部认可。根据贡嘎机场的使用情况，经民航局推荐在当雄等机场推广使用，使用结果仍然良好，质量合格率达到100%。根据机场使用情况，民航局和西藏大学开展了水泥和混凝土的收缩性能试验，并采用不同海拔地区、室内外不同温湿度环境下进行横向对比，西藏祁连山公司研发的高高原低碱水泥的收缩性能优异。
随后，民航局和西藏大学又开展了混凝土的耐久性能试验和长期暴露试验。结果显示，各项性能均非常优异，得到了一致好评和高度认可。与此同时，西藏大学、西北民航机场建设集团有限责任公司、拉萨贡嘎机场新建第二跑道工程建设指挥部联合授予西藏祁连山公司“高高原低碱水泥试验室”。
如今，西藏祁连山公司生产的高高原低碱水泥成功投放市场，填补了西藏区域高高原低碱水泥生产的空白，提升公司产品在市场上的竞争力，打破了重点工程对高原低碱水泥质量的认识，将为降低西藏机场建设成本发挥重要作用。
展望未来，西藏祁连山公司将紧紧抓住青藏地区各类大型项目建设机遇，继承和发扬祁连山水泥的技术和管理经验，做好特种水泥的研发工作，为谱写雪域高原长治久安和高质量发展新篇章作出新的更大贡献。
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