水泥行業產業鏈持續協調發展的一個途徑
2021-06-02
砂石骨料是水泥行業產業鏈中的重要環節，現在混凝土使用的砂石是以機制砂為主要來源，為了保障產業鏈下游混凝土對砂石原料的長期穩定需要，應尋求砂石骨料新的來源。
本文探討利用經深度凈化的"建筑用海砂”來補充機制砂未來短缺問題。文章指出，天然海砂存在的氯離子問題已經有較成熟的技術來進行深度淡化，并能進行規模化的生產線式生產〔1〕；假冒偽劣和劣質的"建筑用海砂”也可以通過產業化開發和加強信息化管理措施加以逐步遏制〔2〕。
最后指出，水泥企業參與建筑用海砂深度凈化的產業化開發利用后，將是砂石骨料產品供給和整個產業鏈持續協調發展的一個有效途徑。
關鍵詞:產業鏈；建筑用海砂；海砂的深度凈化。
一、前言
水泥行業全產業鏈是指，水泥+砂石骨料+混凝土三位一體協調發展的產業生態系統。我國是基建大國，水泥產能巨大，幾近過剩；混凝土需求強勁，是機場、高鐵、水利工程和房屋建筑重要的建筑材料；然而這個產業鏈的中間環節砂石骨料，近幾年卻是供不應求，價格高漲已到砂石難求程度！原因固然很多，不能不說發展不平衡是原因之一。譬如，我國骨干水泥企業和混凝土上市公司的數量已近二十余家(含混業經營的)，其中還有多家500強企業。但是我國的砂石骨料上市企業近年才開始有兩家，而且都是機制砂石類不大的企業，僅此上市公司數量的比較，就可以看到水泥行業的產業鏈發展狀況是不協調的。
砂石骨料的來源主要有三個方面:河砂(江砂)、機制砂(以山砂為主)和海砂。其中，河砂質量最好，但幾十年來房屋建設的迅猛發展，河砂資源已近枯竭。多年來，國家和地方為了維護生態平衡和水環境保護，出臺過不少政策措施，限制亂采濫挖河砂。特別是從今年(2021年)三月一號起“中華人民共和國長江保護法”正式實施，其中第二十八條明確規定:“國家建立長江流域河道采砂規劃和許可制度。長江流域河道采砂應當依法取得有關流域水行政主管部門的許可。"顯見，在長江和長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，必須按規劃開采。長江如此，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已成不可能。
幾年來我國骨干水泥企業為保障產業鏈的持續協調，紛紛從事砂石骨料生產，投資砂石礦山，建設機制砂生產線，這無疑是正確的產業布局。然而，混凝土對砂石骨料的需求量太大，有專家指出:混凝土中水泥與砂石的配比大約是1:6，如此大的配比，僅靠機制砂的產能怎么供應得上？何況機制砂發展的約束條件限制著機制砂產量的隨意增長。
那么，未來砂石骨料的來源在哪里呢？可能只有靠建筑用海砂來補充了。
當然，海砂是不能取之便可用的，必須達到國家相關質量標準成為“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“建筑用海砂”所需要解決的兩個具體問題，以便為水泥行業產業鏈持續協調發展提供一個新的砂石來源途徑。
二、建筑用海砂深度凈化的技術與產業化生產
2.1我國建筑用海砂開發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，海砂凈化程度不夠，質量不穩定，量小成本高。由于建筑市場對砂石的巨大需求，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、假冒偽劣和劣質建筑用海砂充斥市場，“海砂屋”嚴重威協著房屋和人們生命財產安全。盡管如此，沿海地區政府在加強監管的同時，還是在有序放開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濟發展服務。近年廣東和福建兩省已有多處砂源公告競拍就是證明。可以判斷“建筑用海砂”的開發利用高潮不久將會出現！水泥行業的機制砂事業應作好“下海”(即由生產山砂轉型為生產海砂)的準備！
考慮到水泥行業對建筑用海砂的技術和生產管理尚缺乏了解，為此先介紹新的更有效的海砂凈化技術并接著介紹生產和信息管理方法，使水泥行業開發利用建筑用海砂成為綠色生態系統做好準備
2.2船用真空吸送技術簡介筆者工作期間從事工程船舶和疏浚挖砂技術的研究，曾研發了一種"船用真空吸送技術"，它是真空技術、輸送技術和工程船舶技術相結合的綜合性施工技術。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，是當時長江上的一種主要的挖砂技術設備，為住房建設提供了大量優質河砂。
由于該技術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，決定了該技術在建筑用海砂資源開發利用中有著新的應用前景。能推廣到海砂的采吸和凈化作業中，即使對海砂作深度凈化也是可能的。這無疑是提高建筑用海砂質量和產量的一實用技術〔2〕。
2.3建筑用海砂必須實施產業化開采利用
海砂是重要的國土資源，是國家和地區長期的重要經濟來源之一，所以政府要對海砂的開發利用實施有效的、規范的開發利用，故希望把這種資源的開發利用交給專業的有能力的產業公司去實施，也就是作產業化開發利用。
國際上建筑用海砂開發利用先進的美日澳等國早已如此，發展中的東南亞諸國也逐漸走上了產業化的開發道路。我國是海洋大國海砂資源豐富，雖然建筑用海砂的開發利用還未正式起步，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業化開發利用已是刻不容緩的了。
海砂開發利用是一項大型產業，它既需成熟的技術支撐，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，海砂的開發利用決不是挖沙賣砂那樣簡單，它涉及到政府、法規、環保、船舶運輸、海事安全、市場等等諸多環節，只有專業化的大產業公司才能履行其責任義務。當前我國建筑用海砂的開發利用比較有條件的產業化公司可能就是水泥行業了。
2.4產業化生產線建設采用“船用真空吸送技術"，易于組建圖1所示的生產線〔1〕
這條生產線的生產個程是:首先采用真空吸送技術把海底的砂無撓動地吸到船上來，在船上的海砂處理設備里進行預處理(去泥和雜質)和去貝殼等初步處理，最后再進行淡化處理至達標后的建筑用海砂產品。處理過程中的廢棄物回填海底，開采和處理全過程均在船上或平臺上進行，成一移動式生產線。
這條生產線的特點是:
(1)投入少、見效快：砂源在哪里，便在哪里采砂，并在砂源地對海砂進行處理處置。生產過程的所有設備均建在海上的船只或平臺上。隨時可在砂源地進行開采并在船上進行處理處置作業。因而比在陸上建立機制砂生產基地大大降低了土地、基建、廠房的投入成本！而且投產更快。我國是一造船大國，閑置著的大船或平臺很多，加以改造，裝上水泥企業常用的機制砂生產設備便成一海上生產線。再配備“船用真空吸取技術”專門設計的吸頭，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線便建成了。
(2)產量大、質量高：海砂在海底呈松散狀態，用船用真空吸送技術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。吸砂量每小時幾百方～幾千方容易實現，而且成本低，這是機制砂的產能難以辦到的。
(3)少污染、綠色化生產：采砂時在海底是無擾動的吸取，生產處理過程中的廢棄物直接排入海底，生產過程中沒有灰塵，產品中也沒有粉塵。這是機制砂無法實現的綠色化生產，而且易于對海砂資源作集約節約化綜合開發利用！
這條生產線適用于水泥企業自己生產自己使用建筑用海砂，這樣更能保證建筑用海砂的質量真正達到國家凈化標準，可以避免劣質海砂被使用。但若對市場進行銷售，為了防止劣質海砂被使用，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入建筑市場？原因很多，主要原因是劣質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，屢屢發文〔6、7〕監管砂石市場，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海砂充斥市場、危害房屋安全、讓合規的建筑用海砂產品順利地銷售和管理，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品加以“包裝”成件，
把達標的松散的建筑用海砂裝入專用的集裝箱內成一件一件的產品。以便進行隨后的產品信息管理。
3.2對全部生產過程建檔立案，并對每件產品設置終端信息芯片。全部生產過程是指，從獲得砂源開采權開始，到采砂、海砂處理、凈化、檢測、裝箱成件和產品出廠的所有過程。這些過程中的主要信息，包括產地、生產批次等等能證明來源和生產質量的溯源性信息，均應在企業的信息管理中心建檔立卡。其中，海砂開采信息由砂源地政府提供；檢測結果由權威的檢測部門提供，其它開采、處理、凈化等作業信息由生產企業建立每一個批次的臺賬信息。
3.3企業設立信息管理中心，負責匯總上述全部信息予以管理。并對每件產品建立產品終端的信息芯片，把此芯片置入產品上永久保留隨時備查。
信息管理中心通過物聯網技術和北斗衛星導航系統，隨時掌握每件產品的物流、銷售和用戶的用途，并終生備查！
這樣，只要在圖1的系統中增加一個產品生成和信息互聯環節，就能把圖1中的各環節聚集成一體，成為信息全程備查可追溯的信息管理系統。從而構成了一個完整的海砂生態產業系統。
這一生態產業系統的作用，就是要讓海底的海砂從開采到形成最終達標產品，以及流通使用的全過程，都是可核查可追溯的綠色生態系統。做到，讓政府放心、讓市場放心、讓用戶放心。
以此理念構成的生態產業系統由如下圖2的流程所示
這條生態系統的首端由海砂資源管理部門和質檢部門掌控，末端是最終的用戶。該系統的中間生產環節就是產業化開發過程，它們是環環相扣、節節備查、處處可追溯的。
依此，對每件產品可以建立起“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出具，證明不是私采濫挖的是合規開發的；“鍵康證”由權威的海砂質檢部門出具，證明是達標的建筑用海砂產品；“身份證”則由企業公司的信息管理中心把所有環節的信息聯網歸總，為每件產品建檔立案、為每件產品設置終端信息芯片。
這樣，無論這件產品是哪個企業在何處開采、生產，凈化程度如何？以及該件產品的流通過程、銷售情況、甚至最終用戶在何工程中使用等等信息，都可通過物聯網和北斗導航系統及時、長期查詢追溯。
不良砂石商不僅難以建立起如此嚴格的生態系統，即使在此系統中鉆了空子，不論是生產過程、運輸銷售過程還是使用過程。如果某件劣質建筑用海砂鉆了空子被偷偷進入市場出售使用，則該件產品的產業鏈便斷開了，該件產品就成為不可核查不可追溯的劣質產品，使用者若使用出現質量問題，將承擔使用劣質海砂的責任被終生追查！
這樣，不用多久劣質建筑用海砂將會逐步退出建材市場，政府也會減少監管、市場不敢貿然銷售、用戶也就放心使用了。讓有“三證”的海砂產品驅逐“三無”的海砂產品，一個健康的建筑用海砂市場便能逐漸形成！
四、關于水泥行業“下海”開發建筑用海砂的思考
上面的討論，闡述了解決建筑用海砂的生產和進入市場必須解決的兩個問題和方法。對建筑用海砂開發利用的疑慮已基本清除，道路已開通，那么，由誰來實施呢？一個機遇告訴我水泥行業是建筑用海砂最大的生產者和需要者。
我國臺灣地區早在20世紀中期就逐步開采海砂用于建筑工程，至今仍在進行。筆者剛退休時曾受臺灣某水泥公司的砂石供應商的邀請，去臺灣開發淡化海砂，專為水泥公司提供砂石，為此還去廈門做過淡化試驗，并簽訂了合作合同。不料該老板回臺灣后突發腦溢血不幸去世，雖然筆者失了去臺灣開發建筑用海砂的機會，但從此例了解到臺灣水泥行業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建筑用海砂的關注與思考。
混凝土需用的巨量沙石，僅靠機制砂石已難以為繼，天然砂石的來源只有海砂了。建筑用海砂在我國雖然還是未開發的處女地，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早已比較先進。水泥行業“下海”開發利用建筑用海砂已是大勢所趨，是產業鏈持續協調發展的一個途經！
特別是，我國水泥行業資金充沛，強大的市場優勢已形成，自己生產的砂石能被混凝土產品的巨大需求消化掉，砂石在水泥行業和建筑行業是不愁銷售的產品，至少近幾年會如此。如果水泥行業“下海”開發建筑用海砂，競標海砂開采權會將受沿海政府清睞。
水泥企業擁有豐富的資源開發經驗，有相關的生產線生產的技術和設備，現有的采礦、破碎、篩分、物料輸送和存儲技術，都可以在圖1所示的海上生產線中得到應用，新的生產設備可以由水泥企業自己設計制造。整個的建筑用海砂的產業化生產線(除相關的船舶外)基本上可由水泥企業自己來完成，所以水泥企業“下海”的成本不高，經濟效益和利潤卻比比機制砂高。這些優勢是競爭者難以企及的！
專業人士指出，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進步發展的方向。
我國淺海海砂儲量約1.6萬億噸，資源保有量極大，前述的船用真空吸送技術還具備向遠海和深海采砂發展的能力。
長期來看，水泥行業只要生產能力跟得上，砂石的來源是不會缺少的！另外，從資源利用角度來說，海砂應該進行綜合利用，作建筑用海砂雖然是主要用途，但其它用途也不少，如海岸線整治、海濱浴場建設、海底砂礦采選及各種工業和民用海砂產品等，未來都是建筑用海砂深入開發的方向。
待水泥企業“下海”經驗豐富后，再伺機進入長江和內河對河砂進行產業化開發，則會更具開發實力，甚至向海外發展也是有能力的，。
水泥行業“下海”開發利用建筑用海砂，實是水泥行業全產業鏈持續協調的一個途徑！
參考文獻
〔1〕戴國勝，海砂資源開發利用技術與生產線建設，第六屆中國國際砂石骨料大會論文集，2019，無錫。
〔2〕代以誠，戴國勝，建筑用海砂深度凈化的技術生產與產品管理，中國建材科技，2021年第1期。
〔3〕JGJ206—2010《海砂混凝土應用技術規范》。
〔4〕冷發光，海砂在建設工程應用的關鍵技術及產品開發，建設科技，2015(10)
〔5〕冷發光，海砂混凝土應用技術的若干要點，混凝土與水泥制品，2019。
〔6〕GB/T14684-2010，《建筑用砂》。
〔7〕《關于加強海砂開采運輸銷售使用管理工作的通知》2018年10月八部委發布
〔8〕《關于促進砂石行業健康有序發展的指導意見》2020年9月，15部委發布。
作者介紹:戴國勝，1944，男。長江航運科學研究所，退休，高工。曾在長江從事工程船舶和疏浚挖砂技術研究工作。
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