水泥工业循环经济论文

摘要：结合循环经济、生态工业园理念，以及资源型城市黄石市工业因现状和环境问题，对黄石市构建生态工业园的必要性、可行性进行了分析。本文指出黄石市生态工业圆规划建设领导组织机构及生态工业目理论方法体系应尽快建立，并依此建立生态工业园，这对黄石市开展“两型社会”建设具有非常重要的现实意义。对黄石市在循环经济理念下建设生态工业园的具体可行措施和方法也进行了探讨。今天小编为大家推荐《水泥工业循环经济论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

水泥工业循环经济论文 篇1：

基于“物料流—价值流”企业循环经济效率评价研究

摘 要：基于“物料流-价值流”分析范式，采用主成分与DEA方法测度水泥企业循环经济效率。结果表明水泥企业废弃物排放主要集中在熟料煅烧中心，中心的内部损失成本和外部损害费用最高，改善空间最大，效果最为明显。通过采用纯低温余热发电、工业废渣替代、高效低阻粉尘回收及生活垃圾协同处置等技术，企业经济效益和环境效益获得显著提升。

关键词： 物质流；价值流；循环经济；水泥企业

一、引言

物料流和价值流的资源流研究最早起于20世纪60年代。1965年，随着沃尔曼 （Wolman）[1]《The metabolism of the city》的出版，物料流分析方法首度被提出。1969年伊瑞丝[2] 在《Material flow analysis of the》一书完善了沃尔曼（Wolman） 的物料流分析方法。将城市工业中的物质分为输入、贮存和输出三大部分，跟踪物质从输入、贮存和输出的整个过程，依据质量守恒定理探讨其利用和转化的动力机制。1994年，Bertram和Graedel [3]以英国铜业制造业为例，运用物料流分析方法，提出了对于1994年英国铜制造过程中排放的废弃物流转进行分类、量化及评价。詹姆斯·P.沃麦克（James P. Womack和丹尼尔·T琼斯（Daniel T. Jones，1998）[4]将“价值流” （Value flow或Value stream）用于企业精益生产过程中的管理，以有效降低成本，引导和响应顾客的终端需要，从而增加客户价值。Krist.ina Dahlstro&Paul Ekins（英国，2005）[5]以钢铁企业为例，追踪分析钢铁生产过程中价值流转的路径、价值流模型中各个价值活动后发现，资源价值流所提供的信息可以有效引导资源物质流向，二者可以形成相互优化的格局。

在国内，早期学者们也作出了物质流成本研究的相关尝试，主要借鉴国外已有成果结合国内状况进行理论层面的研究，如王立彦（1998）对物质流成本概念的分析[6]，陆小成（2012）对物质流成本的核算研究[7]，以及罗喜英（2015）对物质流成本应用的研究[8]。由于国内发展循环经济要求企业经济发展与环境保护相协调，此时物质流成本的单一经济核算不能满足现行经济模式评价的需要。因此国内学者展开了“经济-环境”二维统一的思考。肖序、刘三红（2014）[9] 认为在循环经济背景下，物质流成本会计应该进一步突破与创新，改变企业单一物质流成本核算功能现状。周志方、肖序（2009）[10]构建了企业资源流转核算、方程式评价、因子联动分析决策及戴明环循环管理四大模型，旨在全面有效地解释企业内部资源消耗、环境保护及价值增加之间的内在关联[11]；将资源价值流转理论应用于燃煤发电企业，以此促进燃煤发电企业的循环经济发展；熊菲，肖序（2014）[12]在材料流转的基础上，以“碳”元素流为主体，依据流程制造过程的物质流与价值流互动原理，追踪各个环节碳排放情况，确定每个生产工艺的节能减排的潜力，推动流程制造业实现低碳经济。

本文采用物质流—价值流核算方法，通过持续、动态的揭示循环经济价值流的信息，构建与物料流优化技术分析相匹配的“经济性分析方法”，解释企业内部资源消耗、环境保护及价值增加之间的内在关联，使之能更好地为水泥企业开展循环经济“技术性-经济性”一体化分析决策服务。

二、基于“物料流-价值流”的水泥企业循环经济效率评价模型构建

（一）模型构建

水泥企业的生产过程和产出过程其本质是一种“物料流-价值流”的过程，“物料流”可以代表着水泥企业的投入变量，而价值流可以代表着水泥企业的产出变出，因此，分析物料流和价值流之间的经济效率完全可以应用DEA模型来进行评价，为了综合物料流的相关信息和价值流的相关信息，提高测度两者经济效率的科学性，本研究还引入了主成分分析来增强经济效率评价信息的综合性，因此，本研究尝试用主成分分析与DEA结合的方法来构建基于“物料流-价值流”的水泥企业循环经济效率评价模型，具体过程如下：

第一步，通过收集水泥企业进行循环经济改进前后的相关变量数据，用主成分的方法分别提取“物料流”变量的主成分和“价值流”变量的主成分，并以水泥企业开展循环经济改造前后“物料流”变量的主成分得分和“价值流”变量的主成分得分作为其开展经济效率评价的“物料流”变量和“价值流”变量（用DEA方法来进行经济效率评价）。提取主成分并计算主成分得分的过程描述如下（限于篇幅，介绍“物料流”变量的主成分得分计算过程）[1]。对于一个具体的进行过循环经济改进的水泥企业，假设其有p个“物料流”变量x1，x2，…xp，那么，n个水泥企业发展循环经济前后的“物料流”变量数据构成的矩阵为：

β*=min[β-ε（fTes-+fTjs+）] （6）

s.t.∑nk=1λkrk+s-=βrk0∑nk=1λkyk-s+=yk0∑nk=1λk=10≤λk，s-，s+， k=1，2….，n

BCC模型可以判定水泥企业发展循环经济前后的纯技术效率，其判定定理同CCR模型。

此外，利用CCR模型与BCC模型的计算结果，可以计算出水泥企业发展循环经济前后的规模有效性，其值为α/β。

（二）变量选取

变量选取的依据主要是水泥生产实际工作过程的“物流流”和“价值流”。水泥企业作为生产主体，各项生产活动的进行伴随着物料资源在各工序间的流动，即包含采掘、生产与制造、再加工、废物回收与循环利用等环节的原材料、燃料的输入以及产品输出和废弃物排放。与此同时，企业作为经济实体，又要核算上述物料流的成本结转、废弃物损失、外部环境治理费用、产值、利润等价值指标[13]。从流转角度看，物料流与价值流是互动的，它们相互影响着对方。物料流的路线、流向、规模决定了成本流的流量、流向及数额高低，其不同车间产生的废弃物也决定着资源损失费用的高低[14]。反之，通过成本流的计算，可以反映、追踪、计算物料每一个节点的价值构成及损失费用。以取得相关水泥业循环经济优化决策的成本-效益数据。由此，形成相互促进的动态的“技术性-经济性分析”的系统，如图1所示。

就具体企业而言，可根据企业生产车间、班组建立物料流的各个环节，设定为成本收集与核算的组织单元，一般称为物量中心。资源通过企业各物量中心（节点）进入经济系统。物料流经物量中心，输入端归集了材料流成本，而输出端则可根据流向形成资源有效利用成本和废弃物损失。资源有效利用成本（半成品的成本）进入下一物量中心（节点）继续加工，与各节点新投入的资源最终生产成为产成品。而废弃物中，一部分废弃物经过综合资源利用回到经济系统中循环流转，另一部分废弃物则经过处置排放到自然系统中，形成最终废弃物损失价值与外部环境损害费用。因此，综合上述分析，基于水泥生产各环节，从“物质流”和“价值流”的角度构建水泥企业循环经济效率评价变量体系如表1所示。

三、水泥企业循环经济效果定量评价

（一）水泥企业循环经济效果测评

在计算主成分得分基础上，利用MYDEA软件，将“物料流”和“价值流”变量的主成分得分代入上述模型中，得出水泥企业进行循环经济改善前后的经济效果，其值（θ）如表2所示。

从整体来看，受测的4个水泥企业进行循环经济改善后的各阶段经济效果平均值θ分别为1.53、2.43、2.99、3.37，呈现出上升的态势，且进行循环经济改善后其经济效果均大于1，整体DEA有效，表明水泥企业通过循环经济改造后其经济效果有了明显的提升。

（二）水泥企业循环经济效果分析

从上述分析可以看出，水泥企业循环经济改善前后效率发生了很大的变化，综合起来看，可以从改善前后的“物质流”和“价值流”来进行剖析。

改善前水泥企业物质流和价值流分析。水泥工业是典型的高能耗重工业，以第一个企业为例，其生产过程中粉磨和煅烧环节需要大量电力资源保障设备运行，其设备运行电力成本合计7308.062万元，占总成本的46.1%。其次，水泥工业生命周期中生产过程主要化学反应都在封闭窑内进行，所以大部分废弃物主要是由窑内化学反应形成的废弃以及破碎、磨粉、运输等环节造成少量粉尘排放。结合这一特点，综合各物量中心资源损失价值和外部环境损害费用计算结果，比较分析可得：第一，水泥企业废弃物排放主要集中在熟料煅烧中心，该中心内部损失成本和外部损害费用分别为5388.847万元和12505.44万元。这其中以CO2的排放量最大，为97.031万吨，外部损害费用高达10130.04万元。第二，从粉尘排放绝对量来看，生料粉磨、煤粉制备和水泥粉磨中心的外部损害费用分别为1274.40万元、283.02万元和495.60万元，这都是企业外部环境成本的重要组成。第三，水泥企业能源节约、废弃物减量将是此后循环经济开展的重点。由于熟料煅烧中心的内部损失成本和外部损害费用最高，改善空间最大，效果最为明显将作为第一改造中心。各粉磨中心单从企业内部管理效率而言，改进空间不大，就“经济-环境”二维角度考虑，企业尽量使其向零排放移动。考虑到生料粉磨、煤粉制备和水泥粉磨中心的废弃物损失比率依次为0.009%、0.029%和0.006%（表1），根据其大小顺序按照煤粉制备、生料粉磨和水泥粉磨先后改造。熟料库中心基于可能的熟料产品而划分，基本没有内部损失和外部损害成本，但在运输、转移过程中仍要主要无组织的粉尘排放。

改善后水泥企业物质流和价值流分析。在生产同样产量水泥的前提下，通过采用纯低温余热发电、工业废渣替代、高效低阻粉尘回收及生活垃圾协同处置等循环经济技术，使得水泥企业的经济效益和环境效益都得到了明显改善。一是纯低温余热发电。即通过新型干法生产工艺，熟料煅烧中心中预热分解窑尾、冷却剂窑头排放废气温度达340℃-360℃，故可以对其加以利用不仅可以减轻企业受外购电力价格波动的限制，而且由于该热能转电能的成本远低于外购电力成本，亦可起到降低能源成本的作用。根据计算可知，采用8MW的纯低温余热发电技术，年发电量达到4896万kwh，除去10%发电设备自身运转保证用电，其余4406.4kwh电量将全部用于干法水泥生产。据推算，改善后的该规模水泥生产整体电力需求量为8199.585kwh，故得该低温余热发电比率为53.7%，达到国内一般水平。按照外购电价0.5kwh/元估算，扣除余热发电成本0.15kwh/元，创造直接经济效益1713.6万元。火力发电按360gce/kWh计，该组余热发电量相当减排CO24.393万吨；利用清洁发展机制项目（CDM）企业可获得额外的收入，按目前国际平均价格10欧元计，该余热发电潜在CDM增收439.3万元。二是粒化高炉渣生料配料替代。石灰石是传统水泥原料的重要组成部分，其主要成分CaCO3在水泥熟料煅烧阶段会分解释放出二氧化碳，这也是水泥生产阶段二氧化碳排放的一个重要来源。由于矿渣、粉煤灰、煤矸石、硫铁渣等工业废渣成分中含有的CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等成分从而符合制备水泥的要求。[18]文以50%的生料替代率作为基准，致使生料耗用量由改善前193.59万吨降低到49.547万吨，传统不可再生资源减量使用明显。与此同时，价值链前端石灰石原料的投入减少将引发价值链后端化石资源使用和二氧化碳排放的减量化：煤粉使用减少，煤粉使用量降低到改善后的2.867万吨，节约资源成本973.469万元，经济效益显著提高；二氧化碳排放减量，石灰石和烧成煤的使用减少，使得CO2的排放量由过去的97.031万吨减低为现在的10.637万吨（表2），同时废弃物外部损害费用降低9019.33万元，降低89%，环境效益显著改善。三是可进行生活垃圾协同处置。水泥回转窑具有容量大、热量高、工况稳定、煅烧温度高、废料在窑内停留时间长等特点，故其在处理城市生活垃圾、污水厂物理、危险废弃物、废弃橡胶塑料等方面具有减量、无害的优势[19]。本文主要借鉴铜陵海螺公司的CKK生活垃圾系统处置技术，预计单台设备年处理能力9万吨生活垃圾。如表3所示，循环经济改善后的企业资源价值流总成本为12905.899万元，较改善前降低2952.637万元，降低18%。其中，生料粉磨、煤粉制备、熟料煅烧和水泥粉磨的中心采用高效低阻袋式技术致使粉尘100%回收，粉尘生产过程资源内部损失率为0%，环境效益高达2336.4万元。此外，改善后的熟料煅烧中心资源内部损失率由46.9153%减低为17.38%，降低62.9%，外部损害成本亦由于废弃物的减量排放，由12505.44万元降低为1637.99万元，减低86.9%，环境经济效益改善明显。

四、结 论

本文利用“物料流-价值流”的分析范式，针对水泥企业生产过程实际，构建了基于主成分与DEA结合的循环经济效率评价模型，就水泥企业循环经济改善前后的经济效率进行评价，并结合其物料流和价值流进行对比分析，发现采用国家推广支持的新技术能够对水泥企业同时带来经济效益和环境效益的显著提高。为此，水泥企业在发展循环经济的过程中可以采取以下对策：第一，通过采用纯低温余热发电，可以减少CO2的排放量。第二，使用工业废渣替代，以减少石灰石和烧成煤的使用量。第三，采用高效低阻粉尘回收及生活垃圾协同处置等技术，以降低企业资源价值流总成本，提高企业经济总效益。第四，通过DEA模型对循环经济改善后的水泥生产企业经济效果进行了评价，明显地发现通过循环经济改善可以大大地提高水泥生产企业的经济效益，因此，进行水泥生产企业循环经济改造是值得借鉴和推广。

参考文献：

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[14]肖序，刘三红.基于“元素流-价值流”分析的环境管理会计研究[J].会计研究，2014，（3）：79-87.

[15]肖序，熊菲.循环经济价值流分析的理论和方法体系[J].系统工程，2010，（12）：64-68.

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[17]王君伟.新型干法水泥生产工艺读本[M]北京：化学工业出版社，2011：3-51.

[18]徐小宁.中国水泥工业的生命周期评价[D].大连：大连理工大学，2013：21-33.

[19]张人为.循环经济与中国建材产业发展[M].北京：中国建材工业出版社，2005：35-41.

（责任编辑：钟 瑶）

作者：朱鹏

水泥工业循环经济论文 篇2：

构建黄石市生态工业园的对策

摘要：结合循环经济、生态工业园理念，以及资源型城市黄石市工业因现状和环境问题，对黄石市构建生态工业园的必要性、可行性进行了分析。本文指出黄石市生态工业圆规划建设领导组织机构及生态工业目理论方法体系应尽快建立，并依此建立生态工业园，这对黄石市开展“两型社会”建设具有非常重要的现实意义。对黄石市在循环经济理念下建设生态工业园的具体可行措施和方法也进行了探讨。

关键词：生态工业园　构建　对策

循环经济是基于生态经济原理和系统集成战略的减物质化经济模式，是一种以资源高效利用和循环利用为核心，以低消耗、低排放、高效率为基本特征，以3R(减量化、再利用、再生利用)为操作原则，以可持续发展为目标的经济增长模式，是对“大量生产、大量消费、大量废弃“的传统增长模式的根本变革。循环经济按照自然生态系统物质循环和能量流动规律重构经济系统。使经济系统和谐地纳入到自然生态系统的物质循环的过程中，建立起一种新形态的经济，循环经济在本质上就是一种生态经济，要求运用生态学规律来指导人类社会的经济活动。

生态工业园则是依据循环经济理念、清洁生产要求和工业生态学原理而设计建立的一种新型工业园区。它通过物流或能流传递等方式把不同工厂或企业连接起来，形成共享资源和互换副产品的产业共生组合，在产业系统中建立“生产者一消费者一分解者”的循环途径，寻求物质闭环循环、能量多级利用和废物产生最小化。它是继经济技术开发区和高新技术开发区后的第三代工业园区。

黄石市工业囿的发展应在循环经济理理念下，尽快建立黄石市生态工业园理论方法体系，并依此建立生态工业园，这对黄石市开展“两型社会”建设具有非常重要的现实意义。

1　构建黄石市生态工业國势在必行

黄石市是主要依托资源发展起来的工业城市，黄石经济尤其是工业经济正步八快速发展期。资源型城市是指因当地森林矿产资源的开发而兴起的，并在一段时间内主要依靠资源型产业支持整个城市经济发展的一种特殊类型城市。黄石具有丰富的矿产资源，享有“百里黄金地，江南聚宝盆”之美誉。全市已发现的矿产有能源、金属、非金属、水气4大类，计76种，已探明储量的有37种。其中金、铜、钼、钴、锶、硅灰石等14种矿产储量居全省首位。铁、铜、金、煤、石灰石等是黄石的优势矿产。煤、铁、铜、金、硅灰石等矿产丰富，是全国六大铜矿基地、十大铁矿基地之一，硅灰石储量居世界第一。依托这些资源，黄石建起了钢铁、有色金属和水泥等大型企业，吃了较长时间的资源饭。黄石市这个资源型城市在经济快速发展的同时。本地的资源和环境造受到了一些影响和破坏。经过多年的开发和利用，黄石市铁矿、铜矿的开采量已下降50％以上，铁矿石已由最高年产700万吨减少到400万吨。近些年来曾经引以为豪的矿产，开始呈现枯竭：22座矿山相继闭坑，储量低于30％的矿山有14座。煤炭开采量下降70％以上，煤炭只有最高年份的30％。黄石矿产资源面临萎缩、枯竭。

黄石作为老工业城市，产业结构仍不合理、功能不很协调，资源消耗大、利用率低，污染问题较多。黄石市主要环境问题有①未来的环境窑量不足。②污染排放总量大并呈增长趋势。③环境质量面临降级威胁。④生态环境恶化趋势总体上未遏制。⑤城市基础设施建设相对薄弱。⑥资源禀赋不足。⑦产业结构调整艰难。⑧环境保护投八不足。⑦环境监管存在薄弱环节，执行性的环境法制尚待健全。

黄石市的循环经济发展还处在起步阶段，黄石市尚没有建立真正意义上的生态工业园区。黄石市工业园的构建主要以实现地方GDP增长为目标，以招商引资为主要手段，多以圈地经营为主要形式，工业园发展存在一定不可持续性、非生态化等特点。目前许多工业园规划和建设趋同化，缺乏特色。很多园区内企业没有形成产业共生关系，物质和能源缺乏有效的流动，资源利用率低且浪费严重。园区内大多数企业都是传统线性经济发展模式下的产物，以“资源－产品－废弃物排放”的开环型物质流动为特征，导致资源的高开采、高消耗、低利用和污染的高排放。这些现状问题困扰着黄石工业经济的可持续发展。

生态工业园区是继“经济技术开发区”和“高新技术开发区”之后的新型工业组织形式，被视为资源型城市转型和调整产业结构的有效途径之一。生态工业园是以循环经济与工业生态学原理为基础的一种新型工业组织形式。与经济技术开发区、高新技术开发区相比，生态工业园具有明显的战略优势。要实现产业生态化目标，黄石市必须按照生态工韭学和循环经济原理规划一批生态工业园。在作为湖北省工业发展支点之一的黄石市开展生态工业园建设方面的理论和实践研究，势在必行并大有可为。

2　黄石市已具备建立循环经济理念下的生态工业园基础

黄石市长期的计划经济体制使黄石积聚了一批较具规模的资源型企业。在市场机制下，这些资源型企业通过产业转型和资源综合利用，逐步形成了以企业自主发展的循环经济体系。黄石工业园区是伴随经济开发区的建设发展起来，而工业园区的建设主要以经济发展为重点，存在着工业园区规模小，企业间关联差，产业链短，生态园示范效应未能有效体现。黄石市产业发展总体上缺乏生态化规划设计，循环经济主要是由企业自主发展。有限范围内存在不多的准生态工业链。未形成产业生态群。

随着建设经济开发工业园区的经济模式的推行，黄石市经济有了长足发展，先后建设的工业园使黄石的产业结构逐步得到了调整。黄石市各工业园区在招商和项目建设中，优先发展资源节约型企业，选择科技含量高、资源节约、生产渚浩型企业八园，各园区根据自己的优势和特点，选择主导产业，作为重点领域，构建企业经济共生产业链，形成了市经济开发区等一批具有发展潜力的工业园区。在黄石市，目前已形成了一批有示范作用环境友好企业、生态企业：湖北黄石大冶有色金属公司、黄石华新水泥股份有限公司、黄石兴华生化有限公司、黄石发电股份有限公司、黄石振华化工有限公司、黄石华亿冷轧有限公司、青岛啤酒(黄石)有限公司等。作为推动“循环经济”的重要实施手段，建设生态工业园的价值和必要性已逐渐得到黄石市相关组织部门机构(如黄石环境保护局、黄石市科技局等)、社会各届人士的普遍认同。

黄石市发展循环经济、推进生态工业园建设的政策环境好。从20世纪70年代以来，黄石市依托资源发展经济，并与地区产业升级和经济转型同步进行，初步形成了以资源综合利用的循环经济模式，为加快发展黄石市循环经济奠定了一定的基础。黄石市已被列入全省第二批循

环经济试点城市，试点实施期限为2008年～2010年。黄石市发改委组织编制(黄石市循环经济试点工作方案)、(黄石市循环经济发展规划)，力争通过为期三年的循环经济试点建设，使我市在节能、节地、节水、节材和资源综合利用等方面取得明显突破，率先在全省形成节约型的产业结构和区域发展模式。黄石市委十一届六次全体会议(2008年8月22日)指出，以新型工业化和新型城市化为主线，以体制机制创新为动力，以优化发展环境为保障，努力打造全国“两型社会”建设典型示范区；用5～10年时间，基本形成资源节约、环境友好、可持续发展的国民经济体系和社会文明体系，基本实现”建设大城市、发展大产业、构筑大园区”的宏伟蓝图，到2015年在全省率先全面建设小康社会，到2020年在全省率先基本实现现代化。

这些为黄石市构建循环经济理念下生态工业园提供了很好的发展基础和很大的发展空间。

3　建设黄石市生态工业园的措施与方法

黄石市现有工业园基本上属于我国的第一代和第二代工业园，存在着重复性建设、高资源消耗和高污染等弊病，因此需要按照工业生态学和循环经济原理的要求，改造和升级这些传统工业园并建设一批新工业国。构建政府调控市场、市场导引企业的推进机制是推动生态工业园发展的总体思路，应采用不同的推进机制推动生态工业园规划与建设。

可采取以下具体措施与方法来加快黄石市生态工业园的规划与建设。

3.1　加快建立生态工业园规划领导机构。生态工业园是集社会、经济、技术、自然生态为一体的系统工程，牵涉到各行各业、方方面面。为保证新区生态工业园总体目标和规划指标的实现，黄石市需要尽早建立一个强有力的组织领导机构和高层次的专家咨询队伍。

3.2　尽快建立黄石市生态工业园理论方法体系。生态工业园的建设是一个系统工程，黄石作为典型的资源型城市，在进行生态工业园建设时必须将规划与本地特点相结台。要遵循“减量优先”、“经济高效”、“物质循环”、”产业集聚”、“企业共生”等原则。尽快组织开展相关规划研究工作：基础资料分析、企业层次规划、工业共生网络设计、污染控制规划、组织运行管理设计、景观生态设计、人文环境设计等。

3.3　加快实现产业结构优化升级。加强产业关联。要大力发展有利于生态建设和环境保护的产业和产品，调整工业的结构和布局，重点培植生物与医药、机电产品、新材料、精细化工等采用新技术、可再生资源、清洁生产的新兴产业。通过物质集成、水系统集成、能源集成、技术集成、信息共享和设施共享等措施，建立和加强工业园区内产业之间以及园区内与园区外产业之间的共生耦合关系，引进补链企业，构建工业生态系统，提高产业关联度，强化产业集聚效应。通过协同进化，使企业业务结构、资源结构和组织结构的优化，从而产生费用的节约，并且企业问使对资源和利益的竞争转向互补和合作。

3.4　推行ISO14000环境管理体系认证。以循环经济为为指导，要改变旧的生产模式，提高资源利用绩效，提倡资源再生，减少环境污染产出，大力推行清洁生产和环境管理体系认证，实觋企业内部资源和综合循环利用和产品结构的高级化。

3.5　加快生态工业园区的规划与建设。从实际出发，根据工业生态学原理进行规划设计、建设和管理工业园区，明确工业生态园的产业定位，全方位建立园区内和各种链接关系，促进园区产业升级。

根据现有工业园既有条件、循环经济发展的总体要求以及生态工业园特征，黄石市可以按照改造、升级传统工业园、建设一批新工业园和虚拟型工业园等模式发展生态工业园。生态工业园区的建设有多种样式，不应拘泥于形式，而应当结合本地实际情况建设。当前土地资源逐年减少，同时企业存在负担过重问题，改造型生态工业园和虚拟型生态工业园是适宜当前现状的两种主要类型的生态工业园。印应对现巳存在的工业企业，发展循环经济产业链，形成以冶金、建材、电力为主体生态工业体系，并与生态工业园的建设和已经建设的工业园进行生态改造相融合，逐步发展为以生态工业园为依托的循环经济体系。

例如，黄石市新冶钢的冶金工业园区、下陆工业园区应围绕冶炼资源发展冶炼、化工生态工业园，市经济技术开发区应增加补链企业，延长产业链。对于新工业园区(如黄石黄金山工业区等)建设，首先要对工业园区进行科学规划，按照工业生态学原理，结合本地资源优势、产业优势和产品优势，确立园区处于生产环节和消费环节的主导企业，建立起相关工业企业的生态链和生态平衡关系，实现资源利用效率的最大化和污染排放的最小化。黄金山工业区应围绕核心资源发展相关产业，与园区企业能够形成生态产业链的项目优先建设，发挥产业聚集的工业生态效应，实现生态工业园内产业链共生互补。

3.6　研究先进适用技术，建立完善科技支撑平台与体系。生态工业园建设过程中，先进的科学技术是关键，重点开发中水回用技术、重金属回收技术、危险废物和有毒有害化学品安全处置技术以及重点行业的清洁生产及生态链关键技术等。大力发展生态工业园园区企业孵化器，鼓励园区孵化器与高校院所、中介服务、风险投资、孵化器协作网加强联系和合作。

3.7　加大经济政策支持力度，建立生态工业园多元化投资体系。制订有关资源综合利用和废旧物资回收经营的税收优惠政策，鼓励商业银行在确保信贷安全的前提下，积极支持生态工业建设的有关项目。加大财政对公共设施建设的投人。积极吸引民营和国外资金投人，多渠道筹措建设资金。

3.8　加强生态经济宣传教育与国内外合作交流。大力开展循环经济宣传活动，积极倡导绿色文明，使可持续发展观念深入人心。在各级领导干部和企业管理人员中普遍开展生态经济和可持续发展有关课程的教育，提高他们环境资源意识和环境与发展综合决策能力。

加强与国内外相关组织、部门、企业、科研机构等在生态工业和循环经济领域的学术、经验交流与合作，建立各种信息交流平台，学习、借鉴发达国家发展生态工业的成功经验，引进国外先进技术和资金。

4　结语

黄石市是资源型城市，黄石市的循环经济发展还处在起步阶段，黄石市尚没有建立真正意义上的生态工业园。黄石市生态工业园规划领导组织机构与理论方法体系需尽快建立，并依此先试点后再规划建设一批生态工业园，这对黄石市开展“两型社会”建设具有非常重要的现实意义。

黄石市开展生态工业园建设方面的理论和实践研究，势在必行并大有可为。黄石市生态工业园的规划与建设已具有很好的发展基础和很大的发展空间，需要按照工业生态学和循环经济原理的要求，改造和升级这些传统工业园并建设一批新的生态工业园。

作者：刘先利　滕　雷　胡　镭　李胜方　邹　涛　靖全球　夏贤友

水泥工业循环经济论文 篇3：

干湿循环作用下水泥改良粉砂岩土路基填料路用性能研究

作者简介：陈 文（1991—），助理工程师，主要从事公路工程项目管理工作。

摘要：为了解广西宁明地区公路路基填料干湿循环后的不良工程特性，文章采用水泥对路基填料进行改良，研究改良填料在干湿循环后的工程特性，并根据击实试验得到的最佳含水率对改良填料试样进行崩解性、无侧限抗压强度、承载比、三轴试验研究。结果表明：水泥作为一种改良剂，能够减小路基填料崩解性，提高承载比、无侧限抗压强度、三轴试验峰值应力与弹性模量;而干湿循环作用则与之相反，干湿循环作用前3次劣化作用最为显著，随着循环次数继续增加，其劣化作用逐渐减弱;不同掺量的水泥均能极大地提高填料抵抗干湿循环产生劣化作用的能力;水泥掺量越大，路基填料工程特性越好，但考虑到经济因素，以掺比5%为最优。

关键词：路基工程;水泥改良;粉砂岩;干湿循环;填料性能

中国分类号：U416.1+1A150526

0 引言

宁明地区公路沿线多山地，出露地层岩性主要以侏罗系粉砂岩为主，岩层较破碎，节理裂隙发育，岩石为风化程度不一、强度较低的软岩，岩体抗水性较弱。考虑到山区道路修建过程中常需要进行路堑修建，易产生大量挖方，加之山区道路狭窄险峻，运出挖方成为一大难题，且路基填料的运进也不方便。为解决路基填料与挖方运输难题，也为了保护环境、节约资源与成本，公路路基采用粉砂岩挖方为填料进行填筑。但将压碎后的岩土用作填料会产生路基不均匀沉降、承载力不足等问题，而且宁明地区气候终年高温多雨，易使路基填料处于周期性失水-吸水过程中，进一步加剧了不良工程地质问题的产生。因此有必要对岩土填料进行改良，并进一步研究其在干湿循环作用下的力学特性。

近年来，越来越多的山区公路开工建设，出现了很多采用改良岩土填筑路基的案例，众多学者对此进行了相关研究。毛雪松等[1][2]研究了浸水后风化千枚岩填筑路基的稳定性，并用水泥改良强风化千枚岩路基填料，随着水泥掺量的增加，填筑路基力学性能逐渐改善，且均能够满足高速公路路基填筑要求。祝艳波等[3]分别用水泥、石灰、粉煤灰对泥岩路基土进行改良，并对改良后的路基土进行了一系列土工试验，发现水泥、石灰、粉煤灰对路基土改良效果逐渐降低。冯卡等[4]建立了基于液性指数的无侧限抗压强度预测模型，能够预测不同水泥掺量下路基土的无侧限抗压强度，为实际工程中水泥用量提供参考依据。蒋应军等[5]对水泥改良后的黄土路基进行干湿循环试验，并研究干湿循环后改良黄土的抗压强度，发现干湿循环作用降低了抗压强度，但在循环15次后趋于稳定。赵明华等[6]基于大型模拟试验路堤及实体工程试验路段，研究了红砂岩作为路用材料的路堤填筑技术，为红砂岩地区高速公路路堤填筑提供了可靠的技术保证。综上所述，已有研究主要对改良后的路基填料进行力学性能测试，较少考虑干湿循环作用的影响，因此亟待开展干湿循环作用下改良路基填料的力学特性研究。

本文选取广西宁明地区公路粉砂岩路基填料为研究对象，采用不同水泥掺量（3%、5%、7%）来进行改良，并对改良后的路基填料进行不同循环次数（0、1、3、5、10）的干湿循环，再将干湿循环作用后的改良路基填料进行崩解试验、无侧限抗压强度试验、承载比试验、三轴试验，研究干湿循环作用下改良路基填料工程力学特性。

1 试验方案

1.1 试样及物理特性

试验土样取自广西宁明地区公路沿线粉砂岩。根据现场地质勘察可知，填料为侏罗纪那荡群粉砂岩，岩性为灰色、浅黄色、紫灰色，粉砂状结构，质地较软。采用X射线衍射仪（XRD）对粉砂岩进行矿物成分分析，测得该粉砂岩主要成分为72.12%的石英（Q）、12.58%的长石（P）、7.25%云母（M）、2.93%方解石（C）、5.12%高岭石（K）（如图1所示）。

根據《公路土工试验规程》[7]对填料进行土工试验，得到岩土颗粒级配曲线（如图2所示）。由图2可知，d10、d30、d60对应的粒径分别为0.025 mm、0.2 mm、0.8 mm，由式（1）、式（2）计算可得填料不均匀系数Cc为2、曲率系数Cu为32，满足路基填料不均匀系数Cu≥5、曲率系数Cc=1～3的要求，属于级配良好的土。采用P[KG-1.5mm]·O 32.5普通硅酸盐水泥对填料进行改良，水泥掺量分别为3%、5%、7%（质量比）。将原状填料及改良填料进行击实试验，分别得到最佳含水率与最大干密度（见表1）。击实曲线如图3所示。

1.2 试验过程

按照击实试验得到的最佳含水率和最大干密度对原状填料和水泥掺量分别为3%、5%、7%的改良填料进行试样制备，记录质量为m0。为模拟填料真实吸水-失水过程，采用自然浸水饱和与风干的方法对制备的试样进行循环次数为0（未进行干湿循环试验）、1、3、5、10次的干湿循环试验：（1）将制备好的试样浸没于25 ℃水中进行自然饱和48 h;（2）将完成步骤（1）的试样放置在阴凉通风处进行风干，每隔1 h进行一次质量称取，直至质量在m0±5 g时停止风干;（3）记完成步骤（1）、步骤（2）过程为1次干湿循环试验。对完成干湿循环后的试样进行崩解性试验、无侧限抗压强度试验、承载比试验、三轴试验。

2 结果与分析

2.1 崩解性试验

将完成不同干湿循环作用次数的填料置于耐崩解试验仪中进行崩解性试验，崩解率如图4所示（原状填料崩解性极强，各干湿循环次数下均完全崩解，考虑到比例原因，未在图中画出）。随着干湿循环次数增加，各水泥掺量改良填料崩解率均增加，且前3次干湿循环时崩解速率较快。同一干湿循环次数下，改良填料水泥掺量越大，崩解率越小，耐崩解性越好。相较于原状填料完全崩解的现象，各水泥掺量改良填料崩解率均极小，最大值为0.46%。原因在于水泥是一种水硬性无机胶凝材料，能够使得改良填料形成坚固、紧密的结构，有效地提高了改良填料的耐崩解性，满足路基填筑要求。

2.2 无侧限抗压强度试验

根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》[8]要求，取标准养护条件下7 d后的改良填料进行无侧限抗压强度试验。不同干湿循环次数下各水泥掺量改良填料无侧限抗压强度变化曲线如图5所示。随着干湿循环次数的增加，各水泥掺量改良填料无侧限抗压强度均减小，且前3次干湿循环时衰减速率较快。同一干湿循环次数下，改良填料无侧限抗压强度随水泥掺量增加而增大，但增长率逐渐放缓，且3%、5%、7%水泥掺量改良填料无侧限抗压强度分别为原状土无侧限抗压强度的4.85、6.82、7.12倍，表明水泥作为一种改良剂有效地提高了路基填料的无侧限抗压强度，满足路基填筑要求。

2.3 承载比试验

根据《公路路基设计规范》[9]可知二级公路CBR≥6%，不同干湿循环次数下各水泥掺量改良填料承载比贯入试验曲线如图6所示。随着水泥掺量的增加，同一贯入量值对应的单位压力逐渐增大，以干湿循环次数n=3为例，贯入量为5 mm时，水泥掺量为0、3%、5%、7%对应的单位压力分别为709.92 kPa、8 865.53 kPa、18 558.41 kPa、24 375.03 kPa，对应的CBR值分别为5.76%、84.43%、176.75%、232.14%，不同水泥掺比试样分别为原状填料单位压力的12.48、26.14、34.34倍。由此可知原状填料不满足CBR值要求，但水泥能够有效提高填料CBR值。随着干湿循环次数增加，各水泥掺量改良填料同一贯入量值对应的单位压力逐渐减小，且前3次干湿循环时衰减速率较快，以水泥掺量5%、贯入量5 mm为例，不同循环次数后（n=1、3、5、10）的单位压力衰减率分别为10.8%、3.1%、1.1%、1.0%，表明干湿循环的劣化作用逐渐减弱。前3次干湿循环后，各水泥掺量改良填料贯入量为5 mm时对应的单位压力衰减率分别为45.2%、25.3%、13.6%、7.8%。由此可知水泥作为一种改良剂有效地提高了试样抗干湿循环劣化作用，满足路基填筑要求。

[XCmh6.EPS;%48%48;P][TS（][HT9.SS][JZ]（a）0%水泥掺量[TS）][JY]

[XCmh7.EPS;%48%48;P][TS（][HT9.SS][JZ]（b）3%水泥掺量[TS）]

[XCmh8.EPS;%48%48;P][TS（][HT9.SS][JZ]（c）5%水泥掺量[TS）][JY]

[XCmh9.EPS;%48%48;P][TS（][HT9.SS][JZ]（d）7%水泥掺量[TS）]

[JZ][HT9.H]图6 改良填料单位压力与贯入量关系变化曲线图

2.4 三轴试验

不同水泥掺量下改良填料三轴试验应力-应变曲线如图7～10所示，可知应力-应变曲线可分为5个阶段[10]。

（1）压缩阶段：改良填料试样内部初始裂纹在荷载作用开始时闭合，应力随着应变增加缓慢增大，应力-应变曲线呈现出下凹型。

（2）弹性阶段：随着荷载进一步增大，改良填料试样内部初始裂纹闭合完毕，试样岩土颗粒作为骨架开始承受荷载，岩土颗粒间开始相对错动并产生新裂纹，应力随着应变增加线性增长，应力-应变曲线呈现出直线型。

（3）弹塑性阶段：荷载作用下产生的裂纹逐渐增大并和初始裂纹融合、贯通，再扩展延伸至试样表面，应力随着应变增加缓慢增长，应力-应变曲线呈现出上凸型。

（4）破坏阶段：达到峰值强度后，试样沿裂纹贯通面破坏，应力随着应变增加急剧下降，应力-应变曲线呈现出直线型。

（5）残余强度阶段：试样完全破坏后，其承载能力由破坏面之间的摩擦力提供，应力随着应变增加保持不变，应力-应变曲线呈现出平直线型。

由图7可知，原状填料应力-应变曲线压密阶段和破坏阶段不明显，原因在于试验岩土颗粒较为松散，在荷载作用下较早地出现相对错动，且塑性变形较大。在围压相同的条件下，试样峰值应力随着干湿循环次数增加逐渐减小，但衰减率逐渐放缓，且前3次衰减最为显著。以围压25 kPa为例，不同循环次数后（n=1、3、5、10）的峰值应力衰减率分别为31.88%、8.37%、3.94%、4.30%，表明干湿循环的劣化作用逐渐减弱。在干湿循环次数相同的条件下，试样峰值应力随着围压增加逐渐增大。以循环次数n=3為例，不同围压下（σ3=25、50、100 kPa）的峰值应力分别为690.02 kPa、992.27 kPa、1 201.98 kPa，表明增加围压能够有效提高试样峰值应力。残余强度变化规律和峰值应力一致。

由下页图8～10可知，改良填料水泥掺量不改变应力-应变曲线形式。随着水泥掺量的增加，试样峰值应力逐渐增大。以围压50 kPa、干湿循环n=3为例，水泥掺量分别为3%、5%、7%时峰值应力较原状填料分别提高174.20%、228.05%、254.16%，表明增加水泥掺量有效提高了试验峰值强度。随着干湿循环次数的增加，试样峰值应力逐渐减小。以水泥掺量5%、围压50 kPa为例，不同循环次数后（n=1、3、5、10）的峰值应力衰减率分别为4.93%、3.18%、1.56%、1.63%，较原状填料衰减率大幅度减小，表明干湿循环的劣化作用逐渐减弱，且水泥作为一种改良剂有效地提高了试样抵抗干湿循环产生劣化作用的能力。随着围压增加，试样峰值应力逐渐增大。以水泥掺量5%、干湿循环n=3为例，不同围压下（σ3=25、50、100 kPa）的峰值应力分别为3 037.45 kPa、3 255.11 kPa、3 428.28 kPa，表明增加围压能够有效提高试样峰值应力。残余强度变化规律和峰值应力一致。

不同水泥掺量改良填料弹性模量变化曲线如图11所示。随着干湿循环次数增加，改良填料弹性模量逐渐减小，前3次变化最为显著，但整体衰减速率逐渐降低。以5%水泥掺量改良填料为例，围压分别为25、50、100 kPa时，干湿循环3次时弹性模量减小率分别为73.9%、83.3%、64.9%，表明干湿循环对改良填料的劣化作用前3次最为显著，且随着循环次数的增加呈现出逐渐减弱的趋势。随着水泥掺量的增加，改良填料弹性模量逐渐增加。以围压25 kPa为例，水泥掺量分别为3%、5%、7%时，初始弹性模量较原状填料（0水泥掺量）分别提高了189.3%、293.5%、362.3%，表明水泥作为一种改良剂有效地提高了填料的弹性模量。随着围压的增加，改良填料弹性模量逐渐增加。以干湿循环3次为例，水泥掺量分别为0、3%、5%、7%时，围压为100 kPa时弹性模量较25 kPa时分别提高了44.5%、11.3%、19.0%、6.7%，表明增加围压是提高填料弹性模量的一种有效方式，但效果不如掺入水泥有效。三轴试验结果表明水泥改良填料能够满足路基填筑要求。

3 結语

（1）水泥与干湿循环是路基填料工程特性的重要影响因素。采用水泥作为改良剂对路基填料进行改良，并对改良填料进行干湿循环，再对干湿循环后改良填料进行崩解试验、无侧限抗压强度试验、承载比试验、三轴试验。试验结果表明，水泥使得填料的崩解性得到了改善，无侧限抗压强度和承载比指标得到了大幅度提高，三轴试验峰值应力与弹性模量增幅明显，而干湿循环作用则与之相反。

（2）干湿循环对路基填料工程特性的劣化作用主要集中在前3次，随着循环次数的继续增加，其影响效果越来越弱。水泥改良填料能够有效地降低干湿循环的劣化作用，不同水泥掺量的改良填料在经历干湿循环作用后均能够满足现场填筑要求。路基填料水泥掺量越高，其工程特性越好，考虑到经济因素，本文建议选取5%水泥掺量作为最佳掺比。

参考文献：

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[2]毛雪松，郑小忠，马 [XC骉.TIF，JZ]，等.风化千枚岩填筑路基湿化变形现场试验分析[J].岩土力学，2011，32（8）：2 300-2 306.

[3]祝艳波，余宏明，杨艳霞，等.红层泥岩改良土特性室内试验研究[J].岩石力学与工程学报，2013，32（2）：425-432.

[4]冯 卡，赵 民.公路路基水泥改良土强度与液性指数的关系研究[J].中外公路，2020，40（6）：248-252.

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[6]赵明华，邓觐宇，曹文贵.红砂岩崩解特性及其路堤填筑技术研究[J].中国公路学报，2003（3）：2-6.

[7]JTG E40-2007，公路土工试验规程[S].

[8]JTJ 057-94，公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].

[9]JTGD30-2015，公路路基设计规范[S].

[10]张永兴，许 明.岩石力学[M].北京：中国建筑工业出版社，2015.

作者：陈文　韦建飞　黎兆端　徐婧　宁国梁