利用工業固廢制備人造沙石骨料

我國每年各類工業固廢的增量為35億噸，特別是尾礦、煤矸石、赤泥、鋼渣等大宗固廢年排放量超過1億噸，利用率低于30%，總堆存量數上百億噸，區域分布集中，不僅占用大量的土地，還形成嚴重的安全和環境污染隱患。

在我國年消納砂石骨料超過200億噸，是人類使用量最大的建筑材料，也是工業固廢利用最理想的產品出口。傳統采用回轉窯燒制陶粒作為人砂石工骨料的技術成熟，但是噸產品成本超過300元，大大高于80~180元/噸的砂石骨料價格，這使得固廢燒結陶粒僅能在少量低密多孔的高附加值保溫陶粒等功能性材料方面獲得應用。降低固廢陶粒的燒制成本是將其海量應用于砂石骨料的關鍵。

本項目在鋼鐵行業燒制球團的焙燒機燒結技術啟發下，研發了新型陶粒高效焙燒窯及系統技術。該技術具有低碳減排、綠色低成本和適應性強的特征，能夠實現燒制過程精準調控、高熱循環利用率、高溫煙氣余熱利用、固廢原料和產品個性化設計、固廢高摻量等。該技術將固廢陶粒的單線年產能從回轉窯最高十萬噸提高到本技術窯爐百萬噸，赤泥或/和鋼渣陶粒制備的噸產品天然氣耗量由傳統60m3降至18-25m3，煤矸石陶粒噸產品天然氣耗量小于10m3，將生產成本降至噸產品100元左右，噸產品投資成本降至150元左右，實現了對大型工業企業百萬噸級工業固廢大宗經濟制備，固廢陶粒進入海量的砂石骨料市場。

項目負責人與企業合作已建成年產10萬噸固廢陶粒的高效焙燒窯并投入運行，構建了具有自主知識產權的技術體系。利用該生產線對煤矸石、赤泥、鋼渣和尾礦等制備陶粒的工業化生產實驗表明，煤矸石陶粒中煤矸石摻量達100%，鋼渣陶粒中可摻入鋼渣40~50%，赤泥陶粒中赤泥摻量為50-60%，其余可以分別協同利用尾礦、煤矸石、污泥等固廢。鋼渣或赤泥陶粒噸陶粒燒結消耗20方天然氣，陶粒堆積密度為960-1200 kg?m-3，筒壓強度可達到11.2 MPa。當該陶粒替代C30混凝土中的石子比例達60%時，仍然能保證其力學性能不低于原混凝土力學性能。該技術將形成工業固廢大宗利用的底層技術，應用前景廣闊。

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