科技成果

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成果名称: 用冶金工业渣大规模替代水泥熟料制备高性能生态胶凝材料技术研发与推广

成果登记号: 9612015Y0219

第一完成单位: 西安建筑科技大学

联 系 人: 陈钰

成果类型: 应用技术

技术领域: 新材料

应用行业: 建筑业

成果简介:

   本成果属于工业固体废弃物资源化利用领域。研究期间得到国家自然科学基金项目《替代水泥熟料用冶金钢渣的改性机理研究》(项目编号50872105)、中国工程院战略咨询项目《钢铁工业主要固体废弃物资源化利用的现状与对策研究》(项目编号2009-XZ-06)和陕西省重大科技创新项目专项《用龙门钢铁集团公司工业废渣开发生产高性能混凝土用微粉》(项目编号2008ZKC04-04)的支持。其相关技术的开发、应用、推广符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要》和陕西省"十二五"科技发展规划等科技和产业发展政策。项目针对我国大宗冶金固废排放的严峻形势,消化吸收国外先进的装备和技术,结合国内冶金废渣的特点,系统开展用冶金废渣大规模替代水泥熟料制备高性能生态胶凝材料的基础研究与工艺技术装备的开发和推广工作。创新性的将高压辊式立磨用于制备矿渣、钢渣微粉,开发出了普遍适用、高效节能的超细粉磨工艺和装备,并先后在国内32条不同规模的生产线上应用,创造了巨大的经济、社会和环保效益。其主要成果包括:   (1)高效节能的冶金渣超细粉磨工艺开发。在系统研究全国代表性区域钢铁企业废渣物理、化学性质的基础上,开发出集原料烘干、高压辊式挤压粉磨、金属与非金属矿物和RO相分离、颗粒分级和气体与微粉分离为一体的先进冶金渣超细粉磨工艺,形成年产30万吨、60万吨、100万吨、150万吨、200万吨等不同规模的系列工艺;在2002年与德国莱歇公司合作成功开发全世界最大的高压辊式立磨(年产130万吨)。   (2)低振动国产高压辊式立磨装备的开发。自主开发出Φ3.6m、Φ4.6m、Φ5.6m的低振动高压辊式立磨装备,设备投资较同规格进口设备节约50%,供货周期缩短3个月;开发出专门的跳汰减振器,通过在立磨上部安装一定数量的跳汰减振器有效消解立磨工作过程中因物料和磨辊、磨盘之间的冲击而产生的纵向和横向振动,改善了行星减速机、轴承等关键零部件的运行工况,有效提高设备运行的稳定性和可靠性;磨内采用四个同规格磨辊,切换油路阀门即可实现主辊和副辊切换;磨辊上使用可分离辊套,实现在线再生堆焊修复,连续运行周期和寿命近乎其它磨机的2倍;所有磨辊可同时加压,减小磨机振动,确保系统运行更加平稳。制备的产品细度(400-1000m2/kg)远高于传统球磨机粉磨的产品(400m2/kg)。其中Φ4.6m立磨(年产60万吨矿粉规模)主机电耗低于27kWh/t,系统电耗42kWh/t。   (3)利用冶金废渣大比例替代水泥熟料配制高性能胶凝材料的技术开发。开发出用单组分矿渣、钢渣、双组分矿渣-钢渣、矿渣-粉煤灰复合超细粉和三组分矿渣-钢渣-粉煤灰复合超细粉大比例替代水泥熟料配制高性能胶凝材料的技术方法和配比,实现钢铁冶金渣在建材工业的大规模资源化利用;发明一种专用的单轴双搅拌混料装置,确保所配制高性能混凝土材料的性能均一稳定;生产的"德龙"牌矿粉在国家和地方的重大工程中广泛应用,获得产品使用部门的高度认可。   (4)钢渣改性提质技术开发。发明一种钢渣热态改性的工艺方法,有效解决钢渣中f-CaO含量高、活性低,难以在胶凝材料中大掺量使用的问题;发明一种通过分选钢渣中RO相来改善钢渣水化活性和易磨性的工艺方法,有效解决钢渣难磨和活性低的问题。   (5)恶劣环境用碱激发矿渣胶凝材料的研究与开发。发明一种利用氯化钠或盐湖溶液提高氢氧化钠激发矿渣胶凝材料强度的方法,解决传统硅酸盐水泥在西部盐湖地区恶劣环境中耐久性差的固有缺陷,提供替代材料和方法。   (6)低振动国产高压辊式立磨辅机系统的优化与开发。开发出用高炉煤气作燃气的配套热风炉和相应的恒速燃气烧嘴、燃气加热器,实现了钢铁企业高炉煤气的高效利用;开发出立磨用大型减速机底板和底座安装找平结构、立磨摇臂和壳体双层密封结构,解决了立磨装备安装和漏风的问题;开发出用于大型立磨装配的新型环形工具吊件,解决了大型立磨配件吊装困难的问题,提高了装配作业效率。   项目的创新性和先进性在于:最先在国内提出将水泥熟料和矿渣分开粉磨的观点;最先在国内将用于煤粉粉磨的高压辊式立磨技术转植用于矿渣的超细粉磨,开发出集原料烘干、高压辊式挤压粉磨、金属与非金属矿物和RO相分离、颗粒分级和气体与微粉分离为一体的先进矿渣超细粉磨工艺过程和高效节能的低振动高压辊式立磨装备,实现矿渣微粉的大规模工业化生产;开发出不同规模的系列冶金废渣超细粉磨工艺与装备,并在国内大规模推广应用,构建建材工业与钢铁工业耦合共同发展的新型产业经济模式,经济和社会、环境效益显著;与国内外等规模同类技术相比,各主要指标创国际先进水平。该成果2009年获西安建筑科技大学科学技术特等奖,2011年获陕西省"十一五"产学研联合开发优秀项目。