节能环保生力军—消纳固废危废的绿色轻骨料产业

2020年11月18日,中国混凝土与水泥制品协会组织的科技成果鉴定会在鲁举办,由山东恒远利废技术股份有限公司以下简称“山东恒远”完成的“瀑落式回转窑制备轻骨料的生产工艺与成套技术装备”项目通过鉴定。来自轻骨料行业相关设备和生产企业、工程设计院所、混凝土以及工程建设单位的20余位专家、领导出席了此次科技成果鉴定会。

鉴定会现场

随着我国城镇化进程不断推进,基础设施建设对混凝土及其原材料的需求量仍呈上升趋势。当前,混凝土的重要原材料面临前所未有的困境:天然砂石骨料资源短缺,机制砂石骨料价格上涨。人造轻骨料可以替代砂石作为制备混凝土的骨料,其内部为多孔结构、密度较低、具有一定强度。采用轻骨料配制的混凝土具有轻质高强、隔热保温、多功能复合和生态环保效益突出等特点,轻骨料在桥梁、公路、预制构件、大跨度公共建筑、高层及超高层建筑、保温隔热墙体中的需求日益突出。

与我国成长中的市场需求相比,轻骨料产业的发展水平长期处于落后状态,主要表现在生产工艺粗放、烧成热耗高、环保减排工艺落后、产能低下、轻骨料产品的市场竞争力不够。轻骨料行业亟需低能耗、低排放的高性能轻骨料生产核心装备,以及协同处置各类固体废弃物和危险废弃物的个性化生产工艺和轻骨料材料设计技术。

山东恒远针对以上行业痛点、难点,结合国内轻骨料行业的特点对传统的回转窑设备及工艺进行改造,形成了多项具有自主知识产权的发明专利设备,包括瀑落式回转窑、立式紊流搅拌机等。其中,瀑落式回转窑是烧成系统的核心设备,具有独特的三叶弧形截面,在高温焙烧过程中,可增加轻骨料与火焰的接触面积,实现均匀、强制换热。与此同时,研发团队对制备轻骨料的生产工艺进行了完善,提出“低温烘干+高温焙烧+急速冷却”的技术路线。该技术路线对于成分和来源比较复杂的原材料如市政污泥、湖泊河流淤泥、底泥、赤泥等固废以及铬渣、垃圾焚烧飞灰、酸洗污泥等危废,具有较强的兼容性和适用性,在无害化处置固体废弃物甚至是危险废弃物的基础上,制备高性能轻骨料。国家建筑材料工业水泥能效环保评价检验测试中心出具的能效测试报告表明,产能10万立方米轻骨料并协同处置市政污泥和劣质粉煤灰的瀑落式回转窑烧成体系的成品综合热耗为41.64kgce/t,与传统轻骨料回转窑平均热耗约164 kgce/t相比,综合热耗大幅降低,按照1kg标准煤“碳排放系数”0.68计算,相当于每年减少约8340吨的碳排放。

在本次鉴定会上,云南省水泥制品协会王泽生会长表示,现在环保行业中,固废无害化处理方式多种多样,但是最大的问题是无法在无害化处理的基础上,实现规模化和资源化的综合利用。经多年调研和探索,业内人士已经发现固废的建材化综合利用是最有发展前景的技术路线。他建议项目团队继续探索与现有环保设施进行体系化集成的可能性。中建西部建设建材科学研究院高育欣院长表示,本成果与传统轻骨料生产装备相比,环保标准高、设备紧凑、占地面积小,物料大量采用污泥、淤泥和工业固废,在原材料的预处理方面,环节精炼,效果非常好。本成果有可能成为轻骨料产业性升级的关键成套技术装备。中国建材股份有限公司余明清副总裁表示,国家每年产生30多亿吨固体废弃物,利用本创新技术成果,在生产高性能轻骨料的同时能够无害化协同处置固废,符合国家可持续发展的战略,工业创新的意义重大。

中国混凝土与水泥制品协会执行会长徐永模先生讲到,山东恒远的项目团队在十几年的实践里,坚持不懈地钻研高性能轻骨料制备技术及成套装备,并成功实现了污泥、淤泥和工业固废的无害化协同处置,表现了很高的技术水平和创新精神。该成果标志着我国轻骨料产业里程碑式的进步,希望山东恒远能够和天津水泥工业设计研究院等单位进行产学研合作,加快推广应用,并将中国创新、中国制造推出国门,在世界范围内树立中国创造的品牌,取得更大的经济和社会效益。

目前,山东恒远的项目团队已经加快了该技术成果的推广应用,在山东寿光、潍坊等地进行了协同处置污泥和劣质粉煤灰等轻骨料项目,建立了四条高性能轻骨料生产线协同处置固体废弃物;同时,其将科技创新的领域扩展到协同处置危险废弃物,在天津开启了年处理10万吨危险废弃物HW17制备轻骨料项目试点。据悉,采用本科技成果的设备和工艺技术制备的高性能轻骨料已经成功实现了建设工程应用,推广前景光明,环境效益、社会效益和经济效益良好。