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开启蒸压加气混凝土行业料浆研磨系统革命性变革

——访华南理工大学材料科学与工程学院副院长殷素红

来源:中国建材信息总网  撰稿人:  发布时间:2021年07月12日 浏览:
摘要:

好友娱乐登录地址华南理工大学材料科学与工程学院副院长、教授,广东省建材协会副会长殷素红近日接受了中国建材信息总网采访。她认为,该项目能获奖主要是因为其创新性。

  近日,由佛山市恒益环保建材有限公司、华南理工大学、佛山市陶瓷研究所集团股份有限公司为主要完成单位的“蒸压加气混凝土料浆研磨体系关键技术的研究项目”,获得2020年度中国建筑材料联合会·中国硅酸盐学会建筑材料科学技术奖科技进步类三等奖。

  华南理工大学材料科学与工程学院副院长、教授,广东省建材协会副会长殷素红近日接受了中国建材信息总网采访。她认为,该项目能获奖主要是因为其创新性。该项目将锆铝耐磨陶瓷研磨体应用到蒸压加气混凝土行业研磨料浆,开启了行业料浆研磨系统的革命性变革,不仅解决了传统含铬钢锻研磨体在生产及产品使用过程中由于铬溶出影响环境的问题,而且可大幅降低研磨电耗、球耗和衬板损耗,同时可降低料浆温度,改善颗粒形貌和级配,进而提升产品性能,实现蒸压加气混凝土生产的绿色环保、节能降耗和降温提质,极大地促进蒸压加气混凝土行业的技术进步、降本增效和绿色发展。

图为殷素红在企业调研。

  首次应用锆铝陶瓷研磨体

  据了解,蒸压加气混凝土生产的一个重要环节是要将占投料量约 70%的硅质材料通过研磨设备粉磨,使其细度达到通过0.08mm方孔筛的筛余小于20%,且颗粒级配和料浆温度满足生产工艺要求。传统的粉磨工艺是采用管磨机、橡胶衬板、含铬钢锻研磨体体系,研磨体中含有重金属铬且磨机负荷重,存在铬离子溶出;电耗高,占到生产总电耗的50%以上;衬板磨损大,全套更换周期不超过2年,每套衬板材料和人工费约14万元(以Φ1.83m×7m磨机为例);设备故障率高,每季度检修 2~3 次,检修成本高;研磨体摩擦和碰撞使料浆温度高、噪音大等,影响环境安全、粉磨效率和产品质量。

  据殷素红介绍,该项目最重要的一点就是在全国范围首次将锆铝陶瓷研磨体应用于蒸压加气混凝土行业,改写了蒸压加气混凝土行业硅质材料粉磨依赖钢锻研磨体的历史,实现了生产及产品使用过程中铬的零排放。

图为锆铝耐磨陶瓷研磨体。

  该项目的主要创新性在于以下三点。一是开发出一种适用于蒸压加气混凝土生产硅质材料研磨的新型轻质、高强耐磨的锆铝陶瓷研磨体,既保障了陶瓷研磨体有一定的硬度和韧性,又能体现综合性价比的优势。

  二是创新性采用锆铝陶瓷研磨体替代传统含铬钢锻研磨体研磨蒸压加气混凝土硅质材料,提升了蒸压加气混凝土的绿色制造水平。锆铝陶瓷研磨体不含铬元素,用来研磨硅质砂可以避免铬离子污染料浆和影响产品质量,满足绿色生产需要;锆铝陶瓷研磨体密度为3.5克每立方厘米,不到含铬钢锻的一半,可大大减轻磨机负荷,降低磨机电耗、球耗、衬板磨损和设备故障,在保证磨机台时产量的条件下,电耗可降低26.8%-33.4%,球耗可下降约9.7%,磨机衬板寿命可延长1倍以上,设备故障率可减少50%以上;锆铝陶瓷研磨体相互摩擦和碰撞的力度比钢锻要小,其研磨出来的料浆温升比用含铬钢锻的降低3-5℃,使发气过程更顺畅,进而提高产品质量。

  三是设计出符合蒸压加气混凝土生产硅质材料研磨生产工艺要求的锆铝陶瓷研磨体级配、填充率和装载量,形成了料浆研磨的关键技术,改善了硅质材料颗粒球形度和颗粒粒度分布,提升了蒸压加气混凝土制品质量。相对于钢锻研磨体,锆铝陶瓷研磨体装载量降低约38%,填充率提高约57%,陶瓷研磨体个数是钢锻个数的3.5倍,陶瓷研磨体表面积是钢锻表面积的1.57倍,研磨后料浆颗粒球形度由0.54提高到0.66,颗粒粒度分布更合理,料浆流动性和均匀性更好,其制成产品容重均匀性和强度均有一定的提高,干收缩值也有所下降,抗冻性更好。

  两项关键技术攻克项目难点

  殷素红告诉中国建材信息总网,做这个项目实际上最初是源于采用传统含铬钢锻研磨料浆时,由于研磨体密度大,摩擦与碰撞产生的热量大,使料浆温升大,浇注初始温度高,影响发气,进而影响产品性能,所以希望用质轻的研磨体以降低料浆的温度。

  对殷素红来说,项目团队遇到的主要困难就是应用锆铝耐磨陶瓷研磨体,不仅要设计研磨体的填充率、级配、装载量,同时需要对磨机电流、转速、入磨粒度、出料篦缝宽度等进行相应的调整,否则可能影响应用锆铝耐磨陶瓷研磨体的效果,但目前蒸压加气混凝土行业采用的磨机设备参数基本是固定的,有些无法进行调整。

  为了把该项目做成功,项目团队连续攻克了二个方面的关键技术:一是适用于蒸压加气混凝土料浆研磨的锆铝耐磨陶瓷研磨体的材料设计和研磨体的制备;二是利用锆铝耐磨陶瓷研磨体研磨蒸压加气混凝土料浆其研磨体系工艺参数的设计与优化。项目团队通过采用锆铝复合技术研制出氧化锆增韧氧化铝的陶瓷研磨体配方;通过合理调控热工参数和数字化控制技术,制造出玻璃相含量低、微小晶粒结合为主的结构态锆铝陶瓷研磨体。在不降低研磨能力的基础上,设计符合蒸压加气混凝土生产硅质材料研磨生产工艺要求的新型研磨体级配、填充率和装载量;通过生产应用试验及对研磨过程中电耗、球耗、衬板损耗、料浆中铬离子含量、料浆温度、研磨后颗粒形貌和级配、产品性能等进行检测,不断调整优化锆铝陶瓷研磨体级配、填充率和装载量,同时对磨机电流、转速、入磨粒度、出料篦缝宽度等等进行相应的调整,形成新型研磨体研磨料浆的研磨体系。

图为Φ1 . 8 3×7 m规格球磨机,不同级配方案、不同填充率下的台时产量、电耗、球耗及研磨成本。

  殷素红说,目前,这个项目的成果还处于推广阶段,虽然还未产生巨大的经济和社会效益,但在佛山市恒益环保建材有限公司的应用证实,该公司应用此项技术期间,料浆研磨直接成本下降7.18元/吨,下降18.63%。以公司年产30万立方米加气混凝土计算,每年降低研磨成本约88万元,再加上减少衬板损耗和球耗等,每年可节支总额约100万元。同时,产品质量提升,市场销售更好,也带来了更大的经济效益。

  助推行业绿色高质量发展

  对于此次获奖,殷素红感到非常高兴,也感觉非常不容易。她说,因为蒸压加气混凝土在建材领域,相较于水泥、混凝土、陶瓷等,是一个产值很小的行业。随着装配式建筑的发展,蒸压加气混凝土墙板的应用越来越普遍,其受到的关注也日益增加,希望以此为契机,让建材领域、让更多的人了解蒸压加气混凝土行业。

图为蒸压加气混凝土砌块、板材及其在装配式建筑中的应用。

  相关鉴定报告、测试报告表明,该项目成果在行业处于领先水平,改写了蒸压加气混凝土行业料浆研磨依赖铬钢锻研磨体的历史,填补了行业在这一技术领域的空白。项目的成功不仅使蒸压加气混凝土企业产生更大的经济效益,而且对于推动蒸压加气混凝土行业的节能降耗、绿色高质量发展也具有重要意义,社会效益显著。

  在生产节电方面,国内目前年产加气混凝土制品约2亿立方米,其中利用硅质砂生产的产能约1亿立方米。如果该技术能全面实施,按照每立方米节电2.7千瓦时计算,全国年可节电约2.7亿千瓦时,节约电费2亿元,并减少碳排放。

  在设备创新方面,目前,国内全行业蒸压加气混凝土生产以硅质砂为主要原材料的企业约1500家,基本都是使用传统的大功率单仓湿法球磨机,制造成本高,且比较笨重。如果采用陶瓷研磨体,对传统的湿法球磨机将是一次重大的技术创新,动力配置降低、传动机构减负、橡胶衬板减薄、整个设备轻量化,投资成本降低,运输费用降低,产品价格下降,将对整个行业带来一系列的益处。

  殷素红表示,下一步,他们将在全国范围宣传和推广该项目成果的应用,进一步推进蒸压加气混凝土行业料浆研磨的系统变革及锆铝耐磨陶瓷研磨体的应用,同时继续研究磨机系统包括动力配置,转速、长径比、衬板、出料篦板、研磨体填充率、级配、装载量、球料比等方面的设计优化,以及锆铝耐磨陶瓷研磨体对产品性能提升的作用机理,让项目应用产生更好的效果。

责任编辑:褚赞赞
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