国内外油页岩开发利用前景及对策

张家强　王德杰

（中国地质调查局发展研究中心，北京，100037）

一、油页岩特征

油页岩（oil shale）是一种富含有机质、具有微细层理、可以燃烧的细粒沉积岩。油页岩中有机质的绝大部分是不溶于普通有机溶剂的成油物质，俗称“油母”。因此，油页岩又称“油母页岩”。

油页岩是一种能源矿产，属于低热值固态化石燃料。一般地，国际上常以每吨能产出0.25桶（即0.034吨）以上页岩油的油页岩称为“油页岩矿”，或者将产油率高于4%的油页岩称为矿。过去，我国将含油率在5%以上的油页岩定为富矿，并计算储量；含油率在5%以下的油页岩定为贫矿，不计算储量；也有将油页岩产油率低于6%者定为贫矿，高于10%者定为富矿。

（一）油页岩地质特征

油页岩外观呈浅灰至深褐色，多呈褐色；具微细层理；相对密度为1.4～2.7吨/立方米。

油页岩主要成分是有机质、矿物质和水分。油页岩中油母含量约10%～50%。油母是由复杂的高分子有机化合物组成，富含脂肪烃结构，而较少芳烃结构。有机化合物主要由碳、氢及少量的氧、氮、硫元素组成；其氢碳原子比（H:C）为1.25～1.75，要高于煤炭的有机物质H:C比。油母含量高，氢碳原子比大，则油页岩产油率高。油页岩中矿物质有石英、高岭土、粘土、云母、碳酸盐岩以及硫铁矿等，但主要是粘土矿物。油页岩中矿物质常与有机质均匀细密地混合，而且矿物质含量通常高于有机质。当油页岩含有大量粘土矿物时，往往形成明显的片理。水分含量与矿物质颗粒间的微孔结构有关，油页岩中含有4%～25%不等的水分。

用于商业开采的油页岩其有机质：矿物质之比约为0.75:5～1.5:5，低于煤炭中的有机质：矿物质比值。煤炭中该比值常大于4.75:5。

（二）油页岩成因类型

根据沉积环境，油页岩可分成陆相、湖相和海相3种基本成因类型。陆相油页岩中的有机质是由富含脂质的有机物组成，主要有树脂、孢子、蜡质表皮和那些常见于成煤湿地或沼泽的陆源植物根茎的软组织，它们埋藏后经过煤化作用，形成油页岩中的有机质，因此，这种油页岩也是一种含有较高矿物质的腐泥煤。湖相油页岩中的有机质母质主要是指生活于淡水、咸水和盐湖的低等浮游生物藻类，藻类埋藏后经腐化和煤化作用后形成油页岩中的有机质。海相油页岩中的有机质母质主要是海藻、未知单细胞微生物和海生鞭毛虫。油页岩的沉积环境范围很广，因此，油页岩具有多种有机质和矿物质。

二、油页岩用途

油页岩不但可提炼出各种燃料油类，而且还可炼制出各种合成燃料气体及化工原料，副产品还可用于制砖、水泥等建筑材料。归纳起来，油页岩有3种主要用途。

1.干馏制取页岩油及相关产品

若将油页岩打碎并加热至500℃左右，就可以得到页岩油。我国常称页岩油为人造石油。一般来说，1吨油页岩可提炼出38～378升（相当于0.3～3.2桶）页岩油。页岩油加氢裂解精制后，可获得汽油、煤油、柴油、石蜡、石焦油等多种化工产品。

2.作为燃料用来发电、取暖和运输

首先是用来发电。利用油页岩发电的形式有两种，一是直接把油页岩用作锅炉燃料，产生蒸汽发电；另一种是把油页岩低温干馏，产生气体燃料，然后输送到内燃机燃烧发电。目前普遍采用前一种形式。其次，可以利用油页岩燃烧供暖。在2001～2002年度，爱沙尼亚利用油页岩发电和向居民、工业供暖所创造的效益分别占国家税收的76%和14%，对其国民经济具有重要意义。再次，可以利用油页岩燃烧带动发动机，用于长途运输。

3.生产建筑材料、水泥和化肥

作为副产品，油页岩干馏和燃烧后的页岩灰主要用于生产水泥、砖等建筑材料。在德国，每年有30万吨油页岩用于水泥的生产。在我国，油页岩干馏和燃烧后的半焦灰渣用来制造砌块、砖、水泥、陶粒等建材产品。

此外，油页岩还可以直接用于有机肥料的生产。如我国陕西铜川市汇源实业开发总公司就拟投资1000万元，利用印台地区现有的油页岩资源，在原有5万吨磷肥生产线的基础上进行技术改造，建设年产5万吨油页岩有机复合肥的生产线。

不同国家对油页岩的用途不同。在爱沙尼亚，油页岩主要用来发电和提炼页岩油；在巴西，油页岩主要用作运输燃料；在德国，油页岩主要用于制造水泥和建筑材料；在中国和澳大利亚，油页岩主要用于提炼页岩油和用作燃料；在俄罗斯和以色列，油页岩主要用于发电。

三、全球油页岩分布及开发利用现状

（一）全球油页岩分布

不完全统计表明，全球油页岩蕴藏资源量巨大，估计有10万亿吨，比煤资源量7万亿吨还多40%。表1统计了世界各国主要油页岩矿床所蕴藏的页岩油资源量。从中可以看出，全球油页岩产于寒武系至第三系，主要分布于美国、扎伊尔、巴西、意大利、摩洛哥、约旦、澳大利亚、中国和加拿大等9个国家。目前，只有美国、澳洲、瑞典、爱沙尼亚、约旦、法国、德国、巴西和俄罗斯等国的部分油页岩矿床做了详细勘探和评价工作。其他很多矿床的资源潜力有待进一步探明。如果考虑到有些国家的数据没有收集全，有些矿床的资源量没有做充分的调查和评价，那么全世界油页岩蕴藏的页岩油资源总量大体有2.6万亿桶或3662亿吨。也有估计为4110亿吨或4225亿吨。无论如何，全球油页岩含油量约比传统石油资源量2710亿吨（IEA，2002年《世界能源展望》）多50%以上。

表1　世界油页岩中的页岩油资源（Matthews 1983）

续表

注：表中中国的数据是探明储量，探明和预测储量有205800百万桶。

需要指出的是，全球油页岩可采资源量中页岩油总量可能要比估计小得多。有人估计只有282亿吨。这是因为，实际可以获得的资源量要受一些因素影响。例如，一些矿床埋藏太深以至于不能经济开采；地面上的土地利用也在很大程度上限制了有些油页岩矿床的开发，尤其是那些工业化程度高的城市。

（二）全球油页岩开发利用现状

油页岩的开发利用可以追溯到17世纪。到19世纪时，油页岩的年产规模达百万吨，已经可以从油页岩中生产一些诸如煤油、灯油、石蜡、燃料油、润滑油、油脂、石脑油、照明气和化学肥料、硫酸氨等产品。到20世纪早期，由于汽车、卡车的出现，油页岩作为运输燃料被大量开采。直到1966年，由于原油的大量开采利用，油页岩作为主要矿物能源才退出历史舞台。但是，现在油页岩的利用更加广泛，爱沙尼亚、巴西、中国、以色列、澳大利亚、德国等国对油页岩的利用已经扩展到发电、取暖、提炼页岩油、制造水泥、生产化学药品、合成建筑材料以及研制土壤增肥剂等各个方面。

油页岩产量高的国家主要有爱沙尼亚、俄罗斯、巴西、中国和德国。有数据表明，世界油页岩的产量经历了两个高峰期（见图1）。第二个高峰期是在1980年，产量达到4540万吨的历史高峰。此后产量基本上一路下滑，到2000年，产量只有1600万吨。

目前，全球油页岩主要用于发电和供暖。据统计，2000年全球开采的油页岩中有69%用于发电和供暖，25%用于提炼高收益的页岩油及相关产品，6%用于生产水泥以及其他用途。

爱沙尼亚是世界油页岩开发利用程度最高的国家。2002年，爱沙尼亚油页岩的产量达1230万吨，约占世界产量的75%。2000年，全球页岩油年产量约50万吨，爱沙尼亚就生产了23.8万吨，约占世界产量的47%。爱沙尼亚有4个装机容量为2967MW的油页岩发电厂，它们也是世界上装机容量最大的油页岩发电厂。

图1　1888～2000年爱沙尼亚、俄罗斯、巴西、中国和德国的油页岩产量（百万吨）

利用油页岩生产页岩油的国家还有巴西、中国和澳大利亚。巴西1999年生产了19.5万吨页岩油；中国2001年生产了8万吨页岩油；澳大利亚2001年生产了2.8万吨页岩油，2002年上升到6万吨。

利用油页岩发电的国家还有中国、以色列和德国。中国的油页岩发电厂装机总容量为24百万瓦；以色列的油页岩发电厂规模为12.5MW；德国的油页岩发电厂规模为9.9MW。

随着开发利用技术的进步和环保意识的增强，全球趋向于充分利用油页岩资源。目前，油页岩的利用已经更趋复合化、多元化。例如，在德国一个名叫DRZ的工厂中，油页岩既用来发电作为工厂的动力，又用作炼渣砖的燃料和原材料，生产水泥、土壤或岩石的稳固剂、填充剂和密封材料。多余的电能还可以卖给公众电网。

四、我国油页岩分布及开发利用现状

（一）我国油页岩分布

我国油页岩资源较丰富，石炭系—第三系都有产出，但主要产于第三系。我国油页岩资源未进行全面调查，还没有能反映资源全貌的较为准确的数据，各种数据差别悬殊。从表2的数据看，地质部1980年公布的截至1979年底含油率大于5%的表内油页岩储量311.7亿吨是可信的，抚顺石油研究所的预测油页岩储量4520亿吨的依据较充分，两项合计为4831.7亿吨，居世界第4位。

表2　中国油页岩资源预测总表

我国油页岩矿的含油率一般大于5%，多在6%左右。若按含油率6%折算，我国页岩油的远景地质储量达289.9亿吨。已探明的储量折算成页岩油，至少有18.7亿吨。若按抚顺石油一厂、二厂的经验数据，每33～35吨油页岩生产1吨页岩油折算，探明的油页岩储量311.7亿吨，可生产9.17亿吨油；预测储量4520亿吨，可生产132.9亿吨油，两项合计为142亿吨。我国油页岩的分布比较广泛，但分布不均匀，主要分布于内蒙古、山东、山西、吉林、黑龙江、陕西、辽宁、广东、新疆等9省。由于勘探程度较低，目前仅在14个省（区）计算了探明储量，其中吉林、辽宁和广东的储量较多，合计约占全国探明储量的90%以上。有21个省（区）做了储量预测，内蒙古、山东、山西、吉林和黑龙江等省的预测储量大（见表3）。

表3　我国部分省油页岩资源量　单位：亿吨

1.吉林省

吉林省油页岩资源量丰富，相当于100亿吨石油，分布于二叠系—第三系。其中第三系、白垩系油页岩远景资源量就达209.05亿吨。

吉林省油页岩总地质储量有499亿吨。已列入储量表的有7处矿床，总保有储量174.5亿吨，占全国油页岩储量的55%，居第一位。油页岩产地比较集中，主要分布在农安、桦甸、罗子沟3个地区。

农安油页岩资源十分丰富。从农安至登娄库7000余平方公里范围的普查获知，5个矿床的保有储量就有168.9亿吨，占全省储量的97%，占全国探明储量的一半以上，具有较大的资源优势。桦甸市油页岩保有储量30.6亿吨。汪清县罗子沟油页岩储量范围为60平方公里，远景储量4.5亿吨；已经探明储量面积为19平方公里，储量1.5亿吨，平均含油品位大于或等于8%。

2.广东省

广东省的油页岩资源也相当丰富，总地质储量约132亿吨。探明储量75.7亿吨，位居全国第二。油页岩主要集中在茂名，探明储量51亿吨。

3.辽宁省

辽宁省油页岩分布较广，主要分布于抚顺、锦州、阜新、葫芦岛、秦皇岛等市，总地质储量有109亿吨。探明储量有37亿吨。锦州凌源市五家子矿区按含油率4%以上或4%～25%计算，油页岩储量为1098万吨。

4.山西省

山西省有工业价值的油页岩，主要形成于石炭纪和二叠纪，分布于蒲县东河至洪洞三交河、保德县腰庄一带的古生代煤系地层中。山西省油页岩推测储量有430亿吨，探明储量有1.47亿吨。蒲县东河矿区D级油页岩储量为270.1万吨，含油率6%～8%；底部伴有0.4～0.6米固体石油的腐泥煤，含油率为18%～24%。洪洞县三交河矿区油页岩和含油煤的储量共有8462万吨，含油率在6%左右。此外，大同、浑源等地，也探明有腐煤泥的储藏。

5.陕西省

陕西省油页岩分布较广，铜川市宜君县、咸阳市永寿县、延河流域都有分布。其中以铜川居多，位居全省首位。

（二）我国油页岩开发利用现状

我国油页岩综合开发利用时间比较早，主要有吉林省、辽宁省和广东省。早在20世纪50年代初，我国就在广东茂名建造了油页岩制油厂，我国石油主要以人造页岩油为主。由于石油短缺，当时还出现了“是发展人造油还是发展石油”的争论，后来“发展石油”，发现了大庆油田，“人造油”才渐渐退出主要地位。

广东省茂名市石油公司油页岩矿业公司经历了半个世纪后，目前已经具备750立方米/年的采掘能力，有着丰富的干馏技术，并在油页岩综合利用方面取得可喜成果。例如，利用页岩灰渣制砖和生产水泥；从排弃沙土中回收生产优质高岭土，形成了年产高岭土精粉3万吨能力；利用页岩灰渣做陶粒、陶织、塑胶制品掺和料、填充料。1996年，广东省进行了油页岩开发利用科技攻关，对油页岩发电燃烧技术进行了应用研究，对茂名地区的油页岩开发利用做了总体规划。2001年，广东省开始重视茂名地区油页岩开发与环境保护，由环保局资助了项目《油页岩废渣场退化生态系统的生态恢复研究》。

吉林省油页岩开发利用始于1958年，在国家支持下，由延边州石油公司筹建了汪清县罗子沟炼油厂，总投资约300万元，生产页岩油40吨，由于当时设备落后及其他原因，于1960年停产。1993年，辽宁省葫芦岛龙腾投资咨询有限公司计划投资8亿元人民币，在罗子沟建设油页岩综合开发利用工程。该项工程分三期建设完成，时间跨度为2004～2007年，工程完成后可形成年产300万吨矿石、20万吨页岩油、5000公斤稀贵金属的生产规模，并建成一个5000千瓦/时余热发电厂、油页岩综合开发利用研究所、水泥厂、砖厂和稀贵金属提炼厂等相关工程。

1993～1996年，在国家、省和地方政府的共同努力下，吉林省桦甸市建立了油页岩示范电厂。1999年实现了年发电量9500万千瓦/时，供热面积达到53万平方米。目前又在筹建二期工程，总体目标是：生产能力达到年耗油页岩36万吨，年发电量18000千瓦/时，年供电14400千瓦/时，年供热310万吉焦，年产建材30万立方米。到2005年，总装机达到4.3万千瓦，年发电2.75亿千瓦/时，年供热310万吉焦，总供热面积达到150万平方米，灰渣砖达到30万立方米（据吉林政府网）。

此外，桦甸热电厂也在积极招商引资，筹划项目总经费达42169万美元的工程。工程预计建设年产250万吨油页岩的矿区；利用采出的油页岩建设年产20万吨原油的炼油厂；利用炼油残渣建设10万千瓦的半焦发电厂；利用电厂半焦灰渣建设砌块、水泥、陶粒等建材产品项目。

辽宁省油页岩综合开发利用也较早。目前，抚顺是我国以油页岩为原料的大型石油加工基地之一。2003年，辽宁省科技基金资助了《油页岩高效合理利用研究》项目，目的是针对油页岩制油新方法、页岩油性质与深加工、油页岩与废旧高分子材料共炼等进行研究。

五、全球油页岩开发利用前景

（一）目前油页岩开发利用的局限性

全球油页岩资源丰富，用途广，开发利用时间也较早，但并不被大多数国家所重视。这主要有两个方面的原因。

1.生产页岩油和油页岩发电成本高

油页岩的最大使用潜力是提炼页岩油。在传统石油供给不足时，页岩油可望成为石油的替代品；或者是在那些缺少石油资源或石油资源量不足的国家，为了降低对外依存度，可以用页岩油替代石油，满足本国建设的需要。然而，就目前技术看，油页岩提炼页岩油的成本要比生产或购买石油和其他燃料产品要高。爱沙尼亚2000年的经验显示，只有当原油的进口价高于25美元/桶、重油的进口价高于95美元/吨时，生产页岩油才有经济意义，页岩油才有可能替代传统的石油，满足世界对化石能源的需求。

油页岩的第二大使用潜力是发电。爱沙尼亚2000年的经验显示，只有当煤的进口价高于40美元/吨、天然气的进口价高于3.5美元/兆英国热单位（MBTU）时，用油页岩发电才是经济的。

2.对环境的污染较大

油页岩的开采方式分地下开采和露天开采两种。无论是地下采矿还是露天采矿，都需要把地下水位降低到含油页岩层的层位以下，这样做会危害到矿山附近的耕地和森林。根据粗略估算，为了得到1立方米油页岩，一般需要抽出25立方米的地下水。抽出的地下水在沉淀水中的固体颗粒后才能排到河里。系统监测显示，采矿水在很大程度上增加了地面、地下水和湖泊中硫酸盐的含量。在巴西，地下水水位和质量就长期被油页岩采矿所扰乱。

用油页岩发电，除了采用燃烧较充分的沸腾炉外（德国、以色列掌握这种技术），还有一些采用研磨后燃烧的传统方式。研磨燃烧具有利用率低、高污染和高健康危害等不利特点，排除的气体中还有细的、可吸入的扬尘。这些扬尘中含有有毒物质，它们不仅危及电厂附近的环境，而且也影响到远离电厂的地区。另外，页岩油生产过程中放出的热、废水和半焦炭物质也可能引起环境问题。

总而言之，在目前技术条件下，对油页岩的利用存在很大的阻力。在未来若干年内，页岩油还不能代替原油、煤炭在化石燃料市场上的地位。

（二）全球油页岩开发利用前景

虽然目前油页岩的开发利用还有局限性，但是，倘若今后技术能跟上环境的要求，能满足经济条件，那么油页岩开发利用前景将是十分光明。澳大利亚、爱沙尼亚对油页岩开发利用前景十分看好，都制定出了宏伟计划。德国、以色列对充分利用油页岩资源和保护环境非常重视，开展了大量有关油页岩综合利用的研究，并掌握了先进技术。

在2002年11月爱沙尼亚首都塔林召开的《全球油页岩的利用与展望》会议上，来自13个国家的230位专家讨论认为，自1980年油页岩的产量开始减少以后，油页岩的开发利用前景在目前看来一片大好。当传统油资源变得紧缺时，当污染小和效率更高的技术得到广泛应用后，短期（2006年）、中期（2020年）及2020年以后，油页岩的产量会逐渐增大。

1.2006年

在爱沙尼亚，由于社会对电的需求量有所增大，政府决定启动“重建油页岩地区计划”。在2006年，爱沙尼亚发电厂和炼油厂将分别需要994万吨和644万吨的油页岩，其他方面的用途可能持平，稳定在74万吨左右。因此，爱沙尼亚的油页岩产量将从1230万吨增加到1700万吨。在澳大利亚，2002年页岩油的产量快速上升至6万吨，耗油页岩79万吨；预计在2006年，这两个数字将分别为55.6万吨和700万吨。受两国产量增长影响，世界油页岩的产量将由2000年的1600万吨增加到2006年的2300万吨。

2.2020年

各国政府出台的政策和相关条例是影响油页岩竞争力的关键因素。在爱沙尼亚，规划新建一座400万吨规模的油页岩工厂。倘若爱沙尼亚发电能采用沸腾炉技术，这些项目将能够实施。届时，油页岩产量将达到2100万吨以上。在澳大利亚，先进的ATP流程（Alberta Taciuk Processor）将成功商业化，可以使页岩油的产量由2006年的55.6万吨增加到2010～2013年的717万吨/年，届时需要年开采约1.14亿吨油页岩。因此，估计到2020年，世界油页岩的消费量会有1.3亿吨。

3.2020年以后

国际能源机构在“2002年世界能源展望”中预言，2020年以后，非传统来源的石油供应量会有很大的增加，约占世界石油需求总量的8%。这部分增量很可能由部分页岩油来满足。

六、建议

我国石油供需缺口逐年加大，石油供不应求的矛盾将长期存在。幸运的是，我国还有丰富的油页岩资源。建议我国及早做好准备，迎接世界油页岩大开发的到来。通过油页岩大开发，接替部分常规油气，缓解我国能源压力。根据我国具体情况，提出以下建议。

1.开展全国新一轮油页岩资源调查和评价

自1962年抚顺石油研究所完成《中国油母页岩资源调查报告》以来，我国已多年没有对全国油页岩资源进行调查评价。现有的评价资料都比较陈旧，而且零星，计算标准也不统一。至今，我国油页岩资源家底不清，这将严重制约我国油页岩资源的开发和宏观管理。2003年启动的第三轮全国油气资源评价中，包括了油页岩评价。但是，这次评价并不投入调查工作，评价结果很难有说服力。因此，建议结合全国油气普查工作，开展我国新一轮油页岩资源调查和评价。

2.为东北危机矿山资源接替服务

油页岩矿多与煤矿共生。我国东北地区的多数煤矿及其附近存在丰富的油页岩资源。由于几十年甚至上百年的开采，东北地区的一些重要煤矿，如辽宁抚顺煤矿和阜新煤矿已经成为危机矿山和矿城；黑龙江的鹤岗、双鸭山、鸡西、七台河都存在“四矿”问题，其中鹤岗煤矿已经成为可供性危机矿山。建议加强东北危机矿山和准危机矿山及其外围油页岩资源勘查，促进油页岩资源开发利用，为东北危机矿山资源接替和转型服务。

3.在能源短缺的边缘地区开展油页岩资源勘查

在能源短缺的边缘地区，例如西藏地区，在开展油气勘查的同时，应兼顾油页岩资源勘查和开发。西藏地区多年来能源严重缺乏，已经成为阻碍社会发展的重要因素之一。西藏地区常规油气资源取得战略突破尚需10年甚至20年，在此期间能源短缺矛盾仍将存在。西藏地区有丰富的油页岩资源，在双湖东南比洛错一带、老双湖（热觉查卡）北边一带有10米厚的油页岩，丁青盆地、伦坡拉盆地有第三系油页岩。加强西藏地区油页岩资源勘查和开发，利用油页岩发电和生产页岩油，对缓解西藏能源压力和促进西藏经济、社会发展具有重要意义。

4.国家支持和护持油页岩开发利用技术研究

油页岩开发利用能否走向大规模生产，关键取决于降低成本技术和环保技术。目前，我国油页岩开发利用技术研究多是由公司、地方政府支持，研究周期和规模不大。建议国家加大油页岩综合利用技术研究的支持和扶持力度，使技术不断更新。例如，研发新的燃烧炉，让油页岩的燃烧更充分、更环保；研发更先进的页岩油提炼系统，让油页岩得到更全面、更充分的利用；研究如何做到在得到优质主产品的同时，得到附加值更大的副产品。支持和鼓励我国科学家积极参与国际合作与交流，尽快掌握先进的油页岩开发利用技术。

5.做好油页岩开发后环境修复工作

严格执行国家有关矿山开采污染及环境修复费收取制度，力争在矿山开采过程中和关闭时，破坏的生态环境能够及时修复。建立相应的监督管理体系，做到在促生产的同时，保护好环境。

6.制定油页岩勘探、开发国家标准及规范

我国各省油页岩资源勘查缺乏规范，资源评价的标准和计算方法不统一；油页岩开发的经济指标、环保指标和管理有待规范。建议参考国外经验，组织制定出油页岩勘探、开发国家标准及规范。

作者简介

[1]张家强，中国地质调查局发展研究中心，研究员。

[2]王德杰，中国地质调查局发展研究中心，实习研究员。

免烧砖、砌块生产技术革命宣言！

一，粉煤灰在免烧砖和墙体材料中科学综合利用与实际地位。

1，我国以燃煤为主的能源结构，决定了每年三亿吨的粉煤灰综合利用，是一项长期而又紧迫的任务。建材行业近十多年来，是粉煤灰利用的大户，约占总利用量的50～60％，而墙材行业又占建材行业利用量的80％。

所以，免烧砖、砌块产品，是粉煤灰在这一层次实现其价值的主要途径。

2，粉煤灰烧结空心砖是不适合中国国情的。

早在“八五”、“九五”“十五”期间，国家始终把粉煤灰的利用作为发展新型墙材的有效途径，在制定“十五”计划时，将“高掺灰量、高强度、高空洞率、高保温性能(四高)”的粉煤灰烧结空心砖，作为“十五”乃至今后相当长时期内发展新型墙材的主导产品之一。

多年来的实践证明：粉煤灰烧结空心砖是不合中国国情的。在制定“十一五”规划时，应当广泛吸收最新科技成果，对原有技术作彻底的修正。

原因是随着人们对绿色环保问题的日益重视，对空气质量要求的日益提高，人们不得不考虑粉煤灰、煤矸石烧结砖对大气带来的二次污染问题。

利用粉煤灰配制内燃烧结砖，造成大气污染物主要是SO2和温室气体的排放。

3，据140个中小电厂粗排灰或混排灰中SO3和C的含量调查，取其平均值以下的SO3含量为0.98％(标准规定SO3为0％～3％)；碳（C）含量为8％(目前大多数中小电厂粗排灰碳（C）含量为5％～12％，湿排沉积灰碳（C）高达15％～22％)。

据此计算：1个年产5000万块标砖掺量65％的粉煤灰烧结砖厂，每年排放S03气体为517.2吨，排放S03气体为1.9万吨；

4，而相同规模掺量65％的蒸压粉煤灰砖厂，所排放的S03气体仅有24.9吨，排放CO2气体仅有0.33万吨。可以看出，掺加相同量的同一品种粉煤灰烧结砖所排放SO2和SO2气体量分别是蒸压砖的20.8倍和5.8倍。

蒸压粉煤灰砖厂虽比粉煤灰烧结砖在有害物排放方面下降了许多。但是，生产蒸汽所用煤碳燃烧之后所排放的S03气体和排放CO2气体加起来也还是一样之多。

再说了，所需蒸汽用量加大了，也是煤碳资源所无法满足的，也是不符合绿色、生态、循环经济发展的要求。

5，再对比1个年产5000万块烧结普通实心粘土砖厂，排放SO2和CO2气体量分别为96.6吨和1.3万吨。

可见，粉煤灰烧结砖所排放的SO2和CO2气体量比普通实心粘土砖还要高，分别是它的5.4倍和1.46倍。

尤其是对于含高硫和高炭的粉煤灰和煤矸石，采用烧结工艺比烧制普通实心粘土砖对大气污染还严重，掺量越大，污染越严重。

6，建材行业是仅次于电力行业的燃煤大户，但控制SO2排放的烟气脱硫装置，尚无完全成熟的工艺装置。

因而应当贯彻国家《清洁生产促进法》，从源头控制和减少污染，改变过去末端治理污染的模式，从而实现新型墙体材料可持续发展。

二，《五条建议》——该如何发展高性能粉煤灰免烧砖及其墙体材料？

1、如何发展高性能粉煤灰砖及其墙体材料？

发展高性能粉煤灰砖，避免粉煤灰烧结砖燃烧时所排放SO2和CO2对大气的“二次污染”。

因此，既要大量科学利用好粉煤灰，发展节能、节土、改善建筑功能的新型墙材代替实心粘土砖；又要贯彻《清洁生产促进法》，实现环保产业真正的绿色化。

因此，高性能粉煤灰砖比一般新型墙材产品具有更显著的社会经济意义。

一个年产5000万块标砖的工厂，按掺量30～40％计，每年吃灰量可3～5万吨，即1万块标砖每年可吃灰10～12吨，这是当今所有新型墙材中，吃灰量最大的产品，每个工厂每年可减排SO2约480吨，减排CO2气体1.4万吨。

中国每年尚要排放粉煤灰三亿吨，由于不合理、不科学的应用，而浪费了许多宝贵的粉煤灰资源。

中国尚有十万家烧结砖厂，总产量约有5000亿块～7000亿块粘土砖。

如果按上述情况测算，中国杏花村高性能免烧砖专利生产技术能在全国范围推开，其节能、节电、节约土地资源的经济与社会效益，不能不说是巨大的天文数字。

2、当前全国大都在采用振动成型的混凝土免烧砖和砌块设备，粉煤灰掺量不应过高，一般不宜超过40％。

这是由于粉煤灰容重轻而松软，含有大量空气，采用振动成型，会引起比重较大的砂集料、骨料和水泥中的硅酸三钙等重质矿物颗粒下沉，而容重较轻的粉煤灰和飞灰会上浮于表面，造成物料分层，上、中、下各层面造成不同程度的离析、泌水、起粉、泛碱等毛病，导致砖体矿物颗粒水化不充分，成品强度下降，特别是无法满足建筑建材耐久性要达到50年的设计标准。

如果粉煤灰用量超过40%，需水量偏大，每两个矿物颗粒之间所因水分子结合干燥蒸发后，留下较多空隙，是砖体表面产生裂纹，和砖体深度密实性变差的重要原因。

3，混凝土免烧砖、砌块产品（人造水泥石）的科学规律表明：同质材料过多、矿物配料不均衡造成某种矿物过饱和，是不利于化学化合反应的。

水泥石的基本矿物，必须具备硅、铝、铁、钙四大矿物的化学平衡。

“化学平衡”是永恒的技术难题。

粉煤灰掺量过大，带进砖体中来的主要是硅、铝矿物，从而与之相匹配的其它矿物短缺。从根本意义上就不符合化学平衡的科学规律。

4，混凝土免烧砖、砌块产品（人造水泥石）的科学规律还表明：同质材料过多，增加了影响砖体耐久性的诸多不利因素。

如果粉煤灰掺量过多，也就是说，高温、过细颗粒的轻质材料掺量过多，这不利于“颗粒级配”和“比重级配”的合理性。所以就增加了影响砖体耐久性的诸多不利因素。

5，在制砖设备选择的问题上，要慎重考虑。

若要刻意提高粉煤灰的掺量，势必增加水泥掺量和提高水泥标号，或掺加无机或有机的化学产品粘结剂才能达到早期强度要求，这样不但成本增加，而且造成长期耐久性、抗风化性能和大气稳定性不良，干燥收缩和蠕变值也会增大。

因此，在制砖设备的选择问题上，要慎重考虑。因为，采用振动方式成型，虽然具有多种产品的服务功能，但是，对于“承重外墙免烧砖”的生产质量稳定性、耐久性是不利的。不仅粉煤灰掺量是有限量的，而且势必增加水泥与外加剂的用量，扩大生产成本。

三，该如何选择和如何生产适合中国国情和民众实用的免烧砖设备？

根据目前国内工业性试验和生产实践，证明：开发高性能粉煤灰砖的生产设备，主要应是采用先进、合理的压制成型工艺技术。

目前国内除引进国外装备外，已有多家设备制造厂开发和试制这类压制成型的制砖装备。

实践表明，采用液压固定式可控加压程序的压砖机可以满足粉煤灰砖的成型要求。在加压程序上，能自动调节加压时间和控制加压过程，采取低压预压——缓慢加压——保持恒定100吨左右的成型压力，以尽可能排出砖坯中空气、水份，有利于各种级配、各种颗粒间的交互搭接，使砖坯达到较高的密实度和强度，从而保证产品获得优良性能。

这里特别需要提醒的是，国外并没有成熟的粉煤灰及废渣压砖机，绝大多数都是在成型灰砂砖、耐火材料或陶瓷产品压力机上改进而成的，国内也是处于试制阶段，无论引进国外设备或国内试制，都必须根据我国粉煤灰及废渣原料状况进行合理改进和设计，才有可能符合要求。

据鉴定，这种设备生产的粉煤灰砖，容量可达1360千克/立方米，强度为10～30兆帕，干缩值为0.26～0.30毫米/米，冻融循环质量损失0.18％～0.28％。

这些技术性能不仅超过了建材行业标准《粉煤灰砖》、国家标准《烧结普通砖》的性能指标，而且，某些性能比高掺量粉煤灰烧结砖还好。尤其是低收缩值性能是目前所有墙体材料中最低的产品之一，保温、冻融循环等建筑性能也明显优于其他产品。

这种高密度的免烧粉煤灰砖，不但可用于承重结构，而且在潮湿环境下强度继续增长，特别适用于地下基础潮湿地方，用于建筑物勒脚、基础和排水沟等处。

四，该如何选择免烧砖、砌块产品的原材料和配料技术？

杏花村专利技术指出：对目前全国通用的传统选材与配料习惯，要全力推进其技术用料和配料的革新改造。

例如，以下粉煤灰砖的选料就暴露出很多的技术误区。

对粉煤灰的品质要求：

化学成份（%） SiO2 ——49 ， Fe2O3 ——.36 ， AL2 O3——14.41 CaO ——18.42，MgO—— 6.66 ， K2 O—— 0.97 ，Na2 O ——1.07 ， SO3——0.14。

细 度0.08mm方孔筛的筛余量（%） 不大于12.5 ，

烧失量 5.89，

掺量45～65% 。有的甚至片面提高到80%以上。

一，这是不符合免烧砖即是人造水泥石的各矿物之间的化合与生成规律的配料；

二，这样的产品粗制滥造，寿命短，应用领域窄，资源浪费太大；

三，这样做加大了水泥与外加剂胶凝材料的用量，在市场中无法与传统红砖竟争。

四，对现实客观存在的废渣资源（粉煤灰）无法做到彻底利用，就算用了符合品质要求的废渣之后，还要剩下不符合品质的难以再用的废渣，还要另找出路，一种废渣资源，经过如此挑拣循环，不更是劳民伤财吗？这不叫科学应用。

之所以叫做科学制砖，就是说，对于地球上的一切废渣资源，第一步，当人们将在这些废渣资源经过百般挑剔，提取了一批用于生产“矿物外加剂”去了之后；第二步，人们又将“第一步”没有被选上的废物，用于生产水泥了；第三步，人们又将第一步、二步都没有被选上的废物大部分用于生产混凝土了。这时你还要对这残余废物，再进行百般挑剔，你的制砖材料可能还选中许多，但是，这个时候，其价值价格你能否还承受得了。

墙体产品，是所有大宗建筑建材产品中最大宗产品，也是建筑建材产品消纳废渣资源最后一个环节了。你没有技术，而对废渣资源百般挑剔，你就无法做到循环经济与可持续发展。

科学制砖就在于尊重这些废渣资源的原始特征特性，因材施用，科学配料，取长补短，优势叠加，这就是下面所隆重推出的——将所有的废渣资源，分门别类，科学组合，多元复合，相互活化与激发，相互调节与补充。

最终结果是——将废渣变成低标号胶凝粉体材料。

在这样的工作基础上，你再用压力机，挤压成型，生产无数种墙体及建筑建材材料与产品，其质量与耐久性能还有问题吗。

所以说，免烧砖和墙体材料的生产，是地球上最后一道净化绿色生态地球的防线，是消化一切人为的、自然的污泥浊水并使它们变成宝贵资源，实现“寸渣寸金”的保证。

五，全国应大力推广用于免烧砖与砌块产品的生产。

为什么说：免烧砖行业是实现“寸渣寸金”的生态链最后一道环节的基地？

一是，的天职是要彻底消纳各种废渣资源的。

无论你是用于水泥、混凝土及水泥制品后所剩下来不好用的废渣之废渣，还是建筑垃圾，都不讲条件地一概消纳，变废物为新型墙体材料。

这靠的是什么？是靠科学、靠技术、靠发明，这才算是真正的循环经济。

二是，不主张就某一种废渣错误地强调所谓“高掺量”。

任何一种废渣资源，它只能是根据如何适应“人造水泥石”的矿物合成的化学与物理平衡的需求，选择不同种类的废渣来与其进行复合。

不是完全依赖水泥与外加剂的胶凝作用来形成砌块和免烧砖的，而是完全依靠组成砖体砌块的每个颗粒粉体能否都参与其化学与物理的共同作用。也就是说，经过多元废渣资源的匹配复合后，它就成为一种低标号的水泥与外加剂的复合体。在这样的优质品位复合体的基础上，再通过一定压力的成型机，制得新型墙体产品。同时，也从全国、全球意义上，彻底清理和消纳了各种废渣污染源。

六，在免烧砖行业中，比现行的化学外加剂有着更好的特殊服务功能。

其优势有如下几点：

第一，能特别好地从“治本强身”的角度，来改善水泥与混凝土产品的耐久性。

第二，在未经粉磨前，大多数粉体矿物就具有100～200目的细度，在生产中，比其它废渣资源更能节能、省电、节约原生态资源，有利于将免烧砖、砌块厂建设成绿色环保产业基地。

第三，掺加生产的水泥最适应配置高强、超高强、高耐久性能混凝土产品，这是已经进入成熟阶段的国家重大发明专利技术。

因此，更有技术能力保证使得免烧砖、砌块系列产品，如同水泥、混凝土产品一样，实现节能、节资源、节电、低成本目标。

一是因为免烧砖的可利用废渣资源更加广泛了；

二是就地取材的广度扩大了，材料成本才有可能降到最低限度；

三是由于材料资源的广泛，多元材料复合成低标号水泥粉体的可能性增加，对免烧砖的质量及后期强度的递增，带来更广阔的前途。

第四，掺加生产的水泥、混凝土，现在已进入了水泥发展史上的一个最新阶段——因为中所配置的丰富的化合与调节矿物，能有效地赋予现有产品更多的满足工程施工要求的特殊功能，这些特性、特征同样适用于免烧砖。

第五，中的所有废渣矿物，都是就地取材（方园不过百里），节省运费，消除污染，操作简易，价格低廉，无负面作用，可在任意地区，广泛应用。也就是说，可在任何一种建筑建材产品中应用。

第六，就是为走好主要依靠的活化功能，用以取代化学外加剂、或部分取代、或部分结合应用少量外加剂的节能、节电、节约资源的绿色光明大道，作出了开拓性的、基础建设性的贡献。

七，该如何控制免烧砖、砌块产品生产中最为重要的“四大环节”？

第一，预处理与科学活化 。

根据当地不同资源的来源价格、储量和运输情况，确定不同的处理方法。从多种角度加大对制砖原材料的活化力度。以实现不用或少用化学外加剂，降低生产材料成本。

第二，混合、搅拌、碾压、陈化、有序编号、先堆先用。

①混合、搅拌是基础，事关物料均化程度高低。

②碾压，尤其是高温轻质废渣材料，如：磷石膏、粉煤灰、石灰渣等，由于压缩比偏大，在搅拌后，需用碾压技术措施，调节其压缩比。

③陈化是提高，这一步是在第一步基础上，实现预化合与化学反应的提高阶段。陈化到发热即可。

④有序编号、先堆先用，堆放陈化时间，视物料中部是否温度上升而定。有序生产，稳定质量。

第三，控制水料比。

用水少了，矿物反应不充分，用水大了，不易成型，水气蒸发后，留下空隙多。控制水料比，水料比不能大也不能小。

第四，自然养护。

免烧免蒸，关键在养护。视情浇水养护，是混凝土砖的特殊要求，尤其是成型后的前三天，前七天，应特别细心养护。

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