一、項目基本原理與關鍵技術
(1)基本原理
利用粉煤灰和部分結合劑,生產燒結粉煤灰制品是處理粉煤灰最有效的途徑,它不但消化了大量的粉煤灰,而且燒后制品的強度高、體積穩定、容重輕,是上乘的墻體材料。同時,作到了資源的綜合利用,節約能源、治理污染、保護環境。
但是僅用粉煤灰一種原料在現有技術上是不能生產燒結磚的,粉煤灰是經過高溫處理后的物料,在未經進一步細處理前其本身沒有塑性,是一種沒有粘結能力的脊性料,因此不能擠出成型。目前普遍的做法是在粉煤灰中摻加一定量的粘結劑,如塑性較高的頁巖、煤矸石以及膨潤土等,提高混合料的塑性.因此,對于著眼粉煤灰綜合治理的環保項目,如何提高粉煤灰的摻配比例并且生產出質量合格的產品是立項的出發點。
目前我國現有的粉煤灰燒結多孔磚和燒結砌塊生產線的摻灰量普遍較低,一般為體積比20%左右。近年來,提高粉煤灰摻量技術越來越受到學術界的重視,對這項技術的研究與開發也越來越多,但都只是停留在研究與試驗階段。在實驗室條件下,經過壓制成型的粉煤灰磚,粉煤灰的摻量可高達70%(重量比),但是不能應用于擠出成型的大規模粉煤灰燒結多孔磚和燒結砌塊工業生產中,在實際生產中粉煤灰的摻量僅為20%(體積比)。本項目針對此現狀,致力于生產中提高粉煤灰摻量的技術開發與應用,以及高檔裝飾磚的生產技術研究方面,由西安墻體材料研究設計院與秦皇島發電有限公司通力合作,建成了一條年產2.5億塊粉煤灰頁巖高檔裝飾磚生產線,粉煤灰的摻量達到40%(重量比)。
高檔裝飾磚是集建筑美學、建筑結構、建筑物理于一體的新型建筑材料,它具有強度高、吸水率低、表面裝飾效果良好等特點,廣泛用于各種類型的公共建筑及民用建筑、園林、廣場、人行道、建筑小品等建筑物的砌筑與鋪設。
一般建筑裝飾磚以紫砂頁巖為主要原料,本項目以塑性為6.8-7.8的頁巖和粉煤灰為原料生產高檔裝飾磚和燒結保溫空心砌塊,將粉煤灰的綜合利用與高檔裝飾磚、節能燒結保溫砌塊的生產有機地結合起來。
(2)關鍵技術突破情況
利用摻入量重量比為40%以上的粉煤灰,通過首創的原料處理技術、大壓力擠出成型技術與先進的干燥焙燒技術,生產高檔裝飾磚。
①粉煤灰原料的性能差異很大,必須依據粉煤灰原料性能摻配經濟合理的粘結料,確定粘結料粒徑及兩種物料的配比。
②在粘結料的處理中,要加強其制備,保證破碎粒度,增強其比表面以此提高粘結料細粉加水后的吸附力從而增加粉煤灰用量,重點解決容重較輕的粉煤灰和容重較大的粘結劑的配比問題,采用皮帶秤計量、變頻給料技術,使物料能夠混合均勻。
③成型技術是生產粉煤灰高檔裝飾磚(重量比40%)的關鍵,選用高真空度、高擠出壓力的磚機成型,保證成型坯體的強度≥3.0,滿足坯體表面處理工藝。
④干燥首次采用分散送風配以旋轉器微正壓技術,做到干燥窯斷面風速、溫度均勻,使坯體在臨界點前的危險區內安全干燥。
⑤焙燒采用國內最為先進的內燃與外然相結合的培燒方式,動調溫調壓,自動檢測技術使制品按照合理的燒成制度進行焙燒。加強窯體保溫,使窯體斷面溫度均勻,提高熱效率。
二、主要技術、經濟指標
粉煤灰燒結制品的經濟效益,由節約的土地資源效益、能源利用效益、產品效益、建筑綜合效益等幾方面組成。
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使用該成果之前
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使用該成果之后
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粉煤灰摻量
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20%(體積比)
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30%-40%(重量比)
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年利用粉煤灰
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13萬立方米
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23萬立方米
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減少堆場占地
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46畝
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82畝
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年節約標準煤
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1354噸
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4770噸
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產品售價
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8000-12000元/萬塊
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銷售收入
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16396萬元
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企業利潤
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1967.52萬元
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三、與國內外同類項目比較(技術、經濟、環境、工程管理等方面)
與當前國內外同類研究的比較:
該項目的實施,使粉煤灰(重量比40%)高檔裝飾磚技術成功地應用于生產中,不但有效的利用了粉煤灰,而且為磚瓦產品的發展開辟了一個新的發展方向,該項技術的應用標志著我國燒結墻體材料行業技術水平的提高,具有良好的經濟效益和社會效益。
(1)國外同類技術的研究進展概況。歐美國家利用粉煤灰生產燒結磚的技術起步較晚,幾乎沒有一條完備的生產線。
(2)國內同類技術的研究進展概況。目前國內粉煤灰(重量比40%)高檔裝飾磚技術仍處于理論研究和實驗室階段,通過該項目的建成實施,使該項技術成功地應用于生產中,探索出了效果良好的生產工藝技術,為該項技術在燒結墻體材料領域的推廣實施提供了理論依據和技術保障。
與當前國內同類技術效益的比較:
與一條同規模的粉煤灰摻量為體積比20%的空心磚生產線相比:
(1)利用粉煤灰:本項目年利用粉煤灰23萬立方米,減少粉煤灰堆場占地82畝,而同規模的粉煤灰摻量為體積比20%的空心磚生產線年利用粉煤灰13萬立方米,減少粉煤灰堆場占地46畝;
(2)節約能源:利用粉煤灰的熱值作為部分內燃,本項目每年可節約標準煤4770噸,而同規模的粉煤灰摻量為體積比20%的空心磚生產線可節約標準煤1354噸;
(3)產品經濟效益:本項目產品為高檔裝飾磚,其售價高于普通磚和空心磚,為8000-12000元/萬塊,且產品質量優良,實現銷售收入16396萬元,企業獲得利潤1967.52萬元。因為摻灰量大于30%,還可以享受國家的免稅政策,與同規模的空心磚生產線相比,企業的投資回收期將減少1年時間。
四、推廣前景:
目前,粉煤灰的綜合利用越來越受到各行各業的重視,本項目首次將粉煤灰(重量比40%)高檔裝飾磚這項技術應用于大規模的工業化生產中,并取得了成功,相信會對這項技術的應用起到推動作用。
另外,利用粉煤灰生產高檔裝飾磚符合國家的產業政策和循環經濟要求,也是磚瓦企業適應市場的需要,改變落伍的生產方式,提高行業技術水平和形象的一次巨大變革。因此該項目技術的應用前景十分廣闊。