我国石灰产业现状及发展趋势分析

前言

本文简单介绍了石灰、石灰的分类和特点、用途，以及国家有关部门及地方政府出台的关于石灰行业的政策文件，分析了我国当下石灰行业发展现状及趋势，简单介绍了石灰的主要生产工艺、未来石灰技术发展和产品需求趋势。

1、石灰简介

石灰是一种以氧化钙为主要成分的气硬性无机胶凝材料，用石灰石、白云石、贝壳等碳酸钙含量高的原料，经900～1100℃煅烧而成。

石灰有生石灰和熟石灰之分。生石灰(CaO)与水反应生成氢氧化钙（Ca(OH)2）的过程，称为石灰的熟化或消化，与水反应(同时放出大量的热)，或吸收潮湿空气中的水分，即成熟石灰，又称氢氧化钙（主要成分为Ca(OH)2），又称"消石灰"。活性度在300ml以上的石灰称为活性石灰。

石灰具有可塑性好、保水性好、吸湿性好、凝结硬化慢、强度低、耐水性差、体积收缩大等性质。

2、石灰的主要用途

石灰用途广泛，主要用于冶金工业（炼钢、烧结、铁合金、有色金属和耐火材料），建筑工程（土质稳定、沥青填料、粉饰、发泡混凝土、保温材料、混凝土拆除），轻工食品（造纸、皮革、制糖、其它食品），化工石油（制碱、氧化镁、石油、碳化钙），农林牧渔（肥料和土壤、农药、林、牧、鱼），环保卫生（水处理、脱硫、废液处理）等。

生石灰主要用于冶金、农药、医药、干燥剂、制革领域；而熟石灰也叫氢氧化钙（Ca(OH)2），可用于生产轻质碳酸钙，建筑材料及环氧氯丙烷、环氧丙烷，漂白粉、漂粉精、消毒剂、止酸剂、收敛剂、硬水软化剂、土壤酸性防止剂、脱毛剂、缓冲剂、中和剂、固化剂、杀菌剂等。

按行业用途，石灰主要用途分为两类：一是建筑用石灰；二是工业用石灰。

建筑用石灰通常为粉状石灰，应用范围比较广，其主要用途如下：

首先，用石灰膏或消石灰粉可配制石灰砂浆或水泥石灰混合砂浆，用于砌筑或抹灰工程。其次，石灰稳定土将消石灰粉或生石灰粉掺人各种粉碎或原来松散的土中，经过拌合、压实及养护后获得的混合料，称为石灰稳定土。它包括石灰土、石灰稳定砂砾土、石灰碎石土等。粘土颗粒表面的少量活性氧化硅和氧化铝与氢氧化钙发生反应，生成水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙，使粘土的抗渗能力，抗压强度，耐水性获得改善。广泛用作建筑物的基础、地面的垫层及道路的路面基层。第三，硅酸盐制品，主要以石灰和硅质材料为主要的原料，之后再过配料、拌合、成型和养护后可制得砖、砌块等各种制品。因内部的胶凝物质主要是水化硅酸钙，所以称为硅酸盐制品，常用的有灰砂砖、粉煤灰砖等。

工业用石灰通常为块状石灰。工业石灰是钢铁、塑料两大基材的重要辅料及基本原料，在工业废水处理、垃圾焚烧、烟气脱硫等环保领域有着巨大的市场前景，作为性价比最高的碱性氧化物及其高钙特性，石灰还广泛应用于高速公路、高铁、建筑业、工业（有色金属、造纸、制糖、食品、医药、建材制品）农业等领域，是重要的基础原材料。

石灰是炼钢主要造渣材料，具有脱硫、脱磷能力，用量也比较多。要求石灰氧化钙含量要高，二氧化硅及硫含量低，石灰的生烧率低，活性度要高，并且要具有适当的块度（5～50mm），还要保持清洁、干燥和新鲜。实践证明，活性石灰以其优良的冶金特性，显著提高了炼钢等冶金生产的多项经济技术指标，活性石灰取代普通石灰是冶金生产发展的必然趋势，活性石灰的应用将越来越广泛。

3、石灰行业国家及地方政策

3.1 国家政策

2022年10月下旬，生态环保部、国家市场监督管理总局发布新版《石灰、电石工业大气污染物排放标准》。标准要求气烧石灰窑排放颗粒物小于20mg/m3，煤烧石灰窑排放颗粒物小于30mg/m3；废气二氧化硫排放小于200mg/m3，废气氮氧化物排放小于200mg/m3，废气氨排放小于8mg/m3。新建企业自2023年1月1日起，现有企业自2024年7月1日起，其大气污染物排放控制按照本标准的规定执行，不再执行《工业窑炉大气污染物排放标准》（GB 9078-1996）、《大气污染物综合排放标准》（GB 16297-1996）规定；钢铁行业、铝工业等行业石灰生产工序大气污染物排放按照新标准要求执行，不再执行其行业排放标准中的相关规定。各地根据当地生态环境保护需要和经济与技术条件，由省级人民政府批准提前实施本标准。

2022年11月2日，国家工业和信息化部、国家发展和改革委员会、生态环境部、住房和城乡建设部出台关于印发《建材行业碳达峰实施方案的通知》，通知中提出“加快推广节能降碳技术装备，要求石灰行业加快推广双膛立窑、预热器等节能技术装备。”

2022年《石灰煅烧成套装备技术要求》（GB/T41333-2022）正式发布，并于2022年10月1日起正式实施。这是石灰行业在成套供货、设计、产品检验等方面的专业政策。文件适用于石灰回转窑煅烧成套设备和石灰竖窑煅烧成套设备，其中竖窑装备包括但不限于双膛竖窑装备、单膛竖窑装备、环形套筒窑装备和梁式窑装备。

3.2地方政策

2020年9月，贵州省工业信息化厅发布了关于印发《贵州省石灰行业规范条件》的通知，在工艺及装备方面提出：

　　(四)石灰生产企业须优先采用连续式石灰煅烧生产工艺，并配套建设烟气综合处理设施和粉尘治理装置，设置监测报警系统和应急处理系统，防止废气和粉尘无组织排放。鼓励应用新型节能环保窑装置及技术开发成果，其生产与排放须达到相关标准。不得采用国家明令禁止或淘汰的设备、工艺，不得设置烟气旁路直接排空。

　　(五)石灰生产企业以天然石灰石为原料的单条生产线装置生产能力不低于150吨/日(以工业固废、尾矿为原料的资源综合利用项目除外)。

在能源消耗与资源综合利用方面提出：

　　(十)石灰生产企业对于配套设置石灰石破碎系统的生产线，采用机械竖窑(钢壳竖窑)煅烧装置的其单位产品综合能耗须低于145kgce/t，采用回转窑煅烧装置的其单位产品综合能耗须低于150kgce/t，针对粉粒状原料采用悬浮窑(或沸腾窑等其它窑型)煅烧装置的其单位产品综合能耗须低于140kgce/t;不设置石灰石破碎系统的生产线，其单位产品综合能耗相应扣减10kgce/t核定。

　　(十一)石灰生产企业煅烧系统(不含燃料准备工序)的单位产品电耗，机械竖窑(钢壳竖窑)煅烧系统须低于45kw·h/t，回转窑煅烧系统须低于40kw·h/t，悬浮窑(或沸腾窑等其它窑型)煅烧系统须低于45kw·h/t。

4、我国石灰行业发展现状

（1）石灰岩储量

我国是世界上石灰岩矿资源丰富的国家之一，除上海、香港、澳门外，在各省、直辖市、自治区均有分布。据《2022年全国矿产资源储量统计表》，截至2022年，我国水泥用灰岩矿石储量为397.08亿吨。

（2）石灰市场规模及细分市场

近年来我国石灰行业市场规模整体呈现出增长态势，据统计，2022年我国石灰行业规模约为1070.05亿元，同比减少2.86%，其中，建筑用石灰规模约为163.65亿元，占比15.3%；工业用石灰规模约906.4亿元，占比84.7%。

（3）供需情况

 近几年我国石灰行业产量较为稳定，2022年中国石灰产量约为3.1亿吨，需求方面，2015至2022年，我国石灰需求量从2.3亿吨增长至3.1亿吨，期间CAGR为5.1%。进出口数量来看，根据中国海关总署数据，2022年全年累计进口1.7万吨，同比增长21.43%，出口12.3万吨，同比增长16.04%。

（4）价格

2022年中国石灰产品价格稍有下滑，石灰市场均价约为345元/吨，建筑用石灰均价约为275元/吨，工业用石灰均价约为362元/吨。

（5）石灰深加工

目前石灰深加工产品有：纳米钙、轻钙、氢氧化钙、灰钙粉、干燥剂、食品钙、医药钙、氧化钙粉末以及高活性、高含量、高比表面积的石灰制品。近年特别是环保用产品发展很快，并且由原来粗放性加工往精细化方向发展，由散小乱往规模化方向发展。所以发展研发石灰深加工高档产品是中国石灰产业发展的一个趋势。

5、石灰的主要生产工艺

 石灰煅烧目前国内主要有三大窑形：竖窑、回转窑、麦尔兹窑（双膛窑），其他窑形占比不高。以上三种窑形中竖窑以烧煤炭为主，其他两种以烧煤炭和天然气为主。现在市场虽然煤炭价格比较高，但用烧天然气成本更高（有特殊要求或有废气除外）。

三种窑形各有特点，各种窑形生产的石灰指标有所不同，所以产品应用不同行业和客户，要选择不同的窑形。

（1）回转窑煅烧石灰工艺

回转窑煅烧石灰产品质量活性度最好，均匀度最好，适用于冶金行业，而且能够利用较小的石子煅烧，充分利用了矿山石头资源；因活性度高，自然粒径组织粗糙和二氧化碳浓度低，不适应生产轻钙、纳米钙的配套及精细深加工产品，但适用于农渔业、高比表高活性、石灰乳等下游产品。其能耗是三种窑形中最高的，大约每吨石灰需标煤165kg，电耗45度，机械化程度高，单窑产量高，设备占地大，投资高，耐材损耗大，产品不易存放及运输。

总结起来，回转窑煅烧石灰的特点是：活性高，质量好，均匀好，成本高，占地大，用途窄，材耗高。

（2）麦尔兹窑（双膛窑）煅烧石灰工艺

麦尔兹窑（双膛窑）煅烧石灰工艺的特点是：热耗最低，石灰产品质量好，排放废气及粉尘较低，有利排放达标，减少环境污染。其石灰活性度好，结合二种窑形特点，适用冶金石灰行业及深加工。石灰质量适用于生产轻钙及纳米钙，以前二氧化碳浓度低，不利于生产过程碳化，近两年在开发二氧化碳回收利用的技术中已经可以通过其成熟的技术手段增加二氧化碳浓度来满足生产轻钙纳米钙的要求。燃料适应性广，固体、液体和气体都可用，也可同时采用多种燃料。但装备比较复杂，自动化程度高，对人员的操作要求也高，对原材料的粒径比要求高，检修困难，对燃料质量要求苛刻，对窑体制作及施工安装高要求，日常维护较难。每吨石灰需标煤122kg，电耗45度。

总结起来，麦尔兹窑（双膛窑）煅烧石灰的特点是：质量高，活性高，用途广，高技术，能耗低，排放优。

（3）环保竖窑煅烧石灰工艺

中国竖窑是以传统窑形演变而来，原来传统烧石灰从堆烧窑→靠山窑→半自动窑→自动化环保窑，反映了中国石灰人的智慧，它能耗中等，石灰产品可控性较好，二氧化碳排放浓度高，适用于配套生产轻钙、纳米钙，也可在要求不高的冶金行业使用，它更适用于深加工及加气砖行业。还可以用大块原材料采用低温慢烧，人工手选块灰生产高档石灰产品，它的总体成本比较低，原材料要求不高，所以在全国占比例最高。因单窑投资少，大型企业可采取多座窑的设计利用多种石料粒经及生产方式生产多种产品来满足行业需求，每吨石灰需标煤134kg，电耗25度。竖窑石灰质量生过烧比较严重，虽然采取自动化，但人工操作还需要有丰富的经验。

总结起来，环保竖窑煅烧石灰的特点是：造价低，适用广，可调控，需经验，成本低。

6、我国石灰行业技术发展趋势

（1）提高对石灰石资源的利用率

石灰石是不可再生资源，如何提高对石灰石资源的利用率是未来石灰行业发展必须考虑的技术发展方向。目前，几种石灰窑都存在着原料使用范围窄的缺点，石灰竖窑使用的石灰石粒径范围为60～120mm，回转窑为20～40mm，大量小于20mm的小粒径石灰石不能被充分利用，造成资源的浪费。近年来，国内外一些企业对用于煅烧粉状石灰的悬浮预热分解技术与设备进行了开发与实践，从而提高石灰石的利用率。因此，提高对石灰石资源的利用率将是石灰行业技术发展的方向之一。

（2）燃料替代技术

烧石灰的燃料很广泛，固体燃料、气体燃料、液体燃料都可以，但新技术石灰窑的燃烧原则是，那种燃料最经济，那种燃料更有利于环保、那些燃料更能节约能源是新技术石灰窑的关键。现在使用普遍的主要是焦炭和煤气。就新技术来说最理想的还是煤气，包括高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、电石尾气（煤气）发生炉煤气等是石灰窑的最好燃料。因为这些气体燃料都属于废物利用，循环经济性质。特别像焦炉煤气现在大部分放散，资源十分丰富，其次是高炉煤气，再就是电石尾气，这些煤气若利用起来，一来可大量节约能源，二来环境可得到保护，更重要的是企业可以收到很好的经济效益。因此，燃料替代将是石灰行业技术发展的方向之二。

（3）二氧化碳的回收利用

石灰是碳排放较多的行业之一，因此，未来在生产过程中如何进行石灰窑回收二氧化碳进行石灰深加工、回收二氧化碳工业化应用、回收二氧化碳发电等技术是石灰行业技术发展方向之三。

（4）新型干法脱硫技术的应用

从石灰窑脱硫技术的发展应用过程看，湿法烟气脱硫技术是目前比较常用的烟气脱硫技术，但是在运行过程中会带来脱硫废水、废渣处理、烟囱“消白”等二次环境污染等问题，导致烟气处理环节的投资及运行成本较大。相比而言，干法烟气脱硫技术流程简单、造价低，且处理工艺中不涉及水，可以避免出现上述诸多的环境问题，随着环保要求的提高，干法烟气脱硫技术的优势日趋显现，将是石灰行业技术发展方向之四。

（5）氮氧化物（脱硝）技术

在石灰煅烧过程中，无论使用何种煤质燃料，均会产生大量的氮氧化物，这些氮氧化物随着烟气的排放，对环境造成污染，因此必须对烟气中的氮氧化物进行处理。

目前可用于石灰窑烟气脱硝技术主要有选择性催化还原（SCR）和非选择性催化还原（SNCR）两种技术，但该两种技术其生产工艺不适用、运行成本过高，占地面积大等原因，无法在石灰生产工艺中得到普及应用，因此未来在脱硝技术的研究是石灰行业发展方向之五。

当前，我国石灰工业发展到了关键时期，“双碳”目标下实行严格的能耗“双控”及污染物减量替代等政策约束，按照国家计划水泥、建筑陶瓷、平板玻璃、石灰分别将纳入碳市场。石灰等耗煤改扩建项目审批会越来越严格，将更难以实施。预计“十四五”期间石灰行业技术及产品结构将发生显著变化，先进技术石灰单线产能及高品质需求量将增长较快，落后技术石灰产能将逐步退出市场。

7、我国石灰行业产品需求趋势

据不完全统计，国内2023年有超20座高炉建设及投产，涉及新增冶金工业石灰需求约400万吨以上。其中，已经核实信息的在建及即将开建的炼铁高炉就达18座。根据炼铁及炼钢产能计算，将新增冶金石灰需求超过370万吨。主要是涉及的烧结用石灰、炼钢用高活性石灰、脱硫石灰、污水净化石灰等。从上述数据中可以看出，未来几年石灰的需求量还是很大。

8、结束语

石灰广泛应用于钢铁、化工、建筑、建材、农业、医药、环保领域，将来，石灰在环境治理和杀菌消毒领域的市场份额将逐步提升，此外还有一些新的领域，如在市面上流行的“自热火锅”中的使用将更加普遍。而对于石灰的深加工行业，如轻质碳酸钙产业，它的用途就更加广泛了，不仅可以用于涂料、油漆、腻子粉、PVC 管道等建材行业，还可以用于食品、医药、日用化工等行业，发展前景广阔。中国石灰行业历史悠久，应该让它继续发扬光大，呈现出新的生机和活力，这就需要加快石灰行业技术研发，提高科技成果转化能力；加快行业整治，优胜劣汰，净化市场环境；拓展石灰产品的新型应用领域，发挥产品潜能。

参考资料

1、《中国石灰监管政策及企业和政府应对策略》 作者：傅志全

2、《2023年中国石灰行业现状及展望，落后技术石灰产能将逐步退出市场》来源：华经产业研究院

3、碳酸钙研究院