固废基胶凝材料制备新型低碳绿色建材的技术及产业化

发布时间:2024-05-14 来源:鄂尔多斯科技成果转化平台
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成果介绍

固废基胶凝材料是采用以钢渣、矿渣、冶金脱硫灰等固体废弃物为原料,经加工磨细后按一定比例配置成的水硬性胶凝材料,固废基胶凝材料配以矿山尾矿和废石为骨料,能够制备出100%利用工业固体废弃物的混凝土材料,该产品具有良好的工作性能和耐久性能,能够广泛应用于建筑工程领域。

推广应用情况:

已投入成本:1亿元。

推广应用情况:本技术成果应用单位之一涉县清漳水泥制造有限公司正逐步将产业化落地及工程试验全部配套资金和建设场地等方面落实。项目一期工程大概建设年产40万吨的固废基胶凝材料生产线,二期扩建至年产100万吨固废基胶凝材料,一条预拌泵送混凝土生产线,一条干混砂浆生产线,形成年产200立方米混凝土的生产能力,总投资58000万元。通过大量净浆、胶砂、混凝土适配生产实践和实验室研发实验,优化钢渣、矿渣、脱硫石膏、粉煤灰、尾矿废石等固废基胶凝材料配比,具有针对性的胶凝材料配置方案,形成多元化的协同处理模式:(1)工业化标准的固废基胶凝材料配比的研究以及全组分优化控制技术。(2)以立磨混合粉磨技术为主体,实现生产梯度多元化,实现大规模工业化生产固废基胶凝材料、固废骨料和工艺流程中经过处理的铁再生利用。全流程的无害化、零废物排放。(3)通过多固废协同胶凝强化作用大幅度降低生产成本,使固废基凝材料生产成本比普通硅酸盐水泥降低50%,碳排放降低90%。可用于生产预拌泵送混凝土、干混砂浆等不同种类的产品。

所生产的固废基胶凝材料、混凝土、砂浆均已正常生产并投入市场使用超过5年,辐射范围为邯郸市及周边地区,仅2020年生产固废基胶凝材料超过31万吨,混凝土34万立方米,砂浆6万吨,销售总额超过2亿元,市场反应良好。

期望技术转移成交价格(大概金额):2亿元。

技术优势:

倪文教授课题组研制出冶金和煤电固废总比例99%的冶金固废基胶凝材料和以尾矿和废石为骨料的人工鱼礁混凝土。人工鱼礁混凝土固废总比例达到99.8%,最高抗压强度达90兆帕以上。在科技部组织的验收会上获得国际领先水平的评价。近8年来,100%由冶金和煤电固废制备的胶凝材料及冶金固废基混凝土,已使用58家钢铁和煤电企业的固废进行了2万多组数据试验,并浇筑了数百万立方米的混凝土示范工程。主编的中国建设工程标准化协会CECS)标准《固废基胶凝材料应用技术规程》和河北省地方标准《全固废混凝土应用技术标准》已分别于2020411月正式发布。

性能指标:

1.生产线量产的冶金固废基胶凝材料56d专用胶砂抗压强度40.0MPa,密≥2.8g/cm3

2.生产的全固废混凝土强度等级为C10-C80C80混凝土56d抗压强度≥92.0MPa

3.全固废混凝土抗硫酸盐侵蚀能力比同标号普通混凝土提高大于10%

4.全固废混凝土抗氯离子渗透能力比同标号普通混凝土提高大于5%

5.冶金固废基胶凝材料28d56d强度提升幅度比PO42.5水泥高10%

市场分析及经济效益分析:

冶金固废基胶凝材料以钢渣、粒化高炉矿渣、冶金脱硫灰等为原料,不含水泥熟料,适合用于配制高性能混凝土。由于其生产过程主要是将原料磨到规定细度并混合均匀,所以生产成本较低,据测算约为150-200/吨。冶金固废基胶凝材料可用于生产预拌砂浆、预拌混凝土、各种混凝土预制件和装配式建筑PC构件,在大部分使用场合能够代替水泥使用。近年来水泥市场价格走高,河北省PO42.5水泥平均价格为450/吨,使用冶金固废基胶凝材料生产C30预拌混凝土,如果冶金固废基胶凝材料市场售价按300/吨计算,与水泥混凝土成本对比,使用冶金固废基胶凝材料的C30预拌混凝土,比传统水泥基C30预拌混凝土成本降低27/方。一个年产30万方的混凝土搅拌站,使用冶金固废基胶凝材料可增加毛利润810万元/年。由于使用冶金固废基胶凝材料具有显著的成本优势,用户将在预拌混凝土市场的竞争中处于有利地位。对于冶金固废基胶凝材料生产厂家来说,每吨胶凝材料的毛利润是100-150元,则年产100万吨冶金固废基胶凝材料可实现销售额3亿元,获得毛利润1.26-1.36亿元,市场潜力巨大。

成果亮点:

1.具有自主知识产权,研究成果已授权发明专利2项,申请2项。

授权号CN102765889B《一种含粉煤灰的尾矿废石高强混凝土的制备方法》

授权号CN102765889A《磁铁石英岩型铁尾矿制备高性能混凝土专用水泥的方法》

2.成果来源:

国家863重点项目《典型尾矿资源清洁高效利用技术及装备研究与示范》

国家其他部委计划,国家海洋局《基于生态系统的北方典型海域海洋牧场关键技术研究与示范》

河北省级科技计划,河北省住房和城乡建设厅《低熟料胶凝材料绿色高性能混凝土关键技术与应用》

3.技术先进性:国际领先/国际先进/国内领先/国内先进,及概括描述成果核心技术的先进性。

倪文教授长期从事大宗工业固废综合利用和胶凝材料研究工作。十二五期间,作为国家863重点项目《典型尾矿资源清洁高效利用技术及装备研究与示范》首席负责团队,在减少混凝土中水泥熟料的用量增加冶金煤电固废等方面取得原始创新的技术突破,成果获得中国循环经济科学技术一等奖;研发成功多固废混凝土高强预制件技术,水泥用量从原来90%下降到30%,并得到大量工程应用。研发的C40人工鱼礁混凝土的胶凝材料使用99%冶金渣和脱硫石膏等固体废物,1%的水泥熟料;以该成果为核心的项基于生态系统的海洋牧场关键技术研究与示范(项目编号:200805030)于2017年获国家海洋局科技进步二等奖。河北省建筑科学研究院有限公司与北京科技大学发明了HC-1高性能混凝土胶凝材料,其中水泥熟料最低用量达3%,并建立了河北省地方标准:《HC-1高性能混凝土胶凝材料应用技术规程(DB13(J/T234-2017)》和《低碳胶凝材料高性能混凝土结构施工质量验收规程(DB13(J)/T307-2019)》。20204月,团队开发的技术低熟料胶凝材料绿色高性能混凝土综合技术与应用获得河北省科技进步一等奖。依托环保部项目(201509045)采用冶金固废基胶凝材料在广西河池高峰矿完成了120立方米的胶结充填中试工程,被中国环境科学学会组织专家委员会评价为国际领先水平。

4.获奖情况:

 

低熟料胶凝材料绿色高性能混凝土综合技术与应用

2019

省(部)级

科技进步奖

一等奖

基于生态系统的北方典型海域海洋牧场关键技术研究与示范

2017

省(部)级

科技进步奖

二等奖

尾矿和废石在混凝土中的应用技术

2015

省(部)级

科技进步奖

一等奖

 


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