专题 | 砂石科技奖获奖项目系列报道 4——短流程低能耗高品质砂石制备技术及其应用

专题 | 砂石科技奖获奖项目系列报道 4——短流程低能耗高品质砂石制备技术及其应用

11月3日上午，中共中央、国务院在北京隆重举行国家科学技术奖励大会。这是《国家科学技术奖励条例》2020年修订以后，举行的首场国家科学技术奖励大会。李克强总理在2020国家科学技术奖励大会讲话中指出：推广“揭榜挂帅”等机制，让愿创新、敢创新、能创新者都有机会一展身手，强化企业创新主体地位，推进产学研深度融合，要以更大力度打破制约创新创造的繁文缛节，深化科技体制改革，切实给科研人员松绑减负。

为促进我国砂石行业结构调整、转型升级、安全发展和高质量发展，2020年度中国砂石协会砂石科学技术奖评选出一批砂石行业重大的科技成果。为鼓励我国砂石行业科技创新、宣传砂石行业优秀成果的同时，进一步激发砂石行业科技创新活力、提升创新工作者的荣誉感，中国砂石协会组织开设“中国砂石协会科学技术奖获奖项目系列报道”，并在中国砂石协会官网和公众号等行业主流媒体上对获奖项目进行有针对性地报道，以飨读者。

项目名称：短流程低能耗高品质砂石制备技术及其应用

项目编号：SS2020-J-07

中国砂石协会砂石科学技术奖一等奖

项目团队

团队负责人刘娟红，北京科技大学教授，博士生导师，中国砂石协会专家委员会委员，中国硅酸盐学会固废分会常务理事、尾矿与机制砂石专业委员会主任。主要研究方向为高品质机制骨料、高性能混凝土、固体废弃物在水泥基材料中的高效利用等。近5来，在高品质骨料及其混凝土领域，不断创新取得了丰硕成果。带领团队成员，通过院士工作站平台开展科研合作，围绕高品质砂石制备和应用技术持续研究和攻关，取得的多项高品质砂石骨料制备和应用成果，获省部级科技进步一等奖2项、二等奖2项、三等奖5项。授权国家发明专利20余项，在公开刊物上发表文章160余篇。为砂石行业绿色矿山、绿色工厂、绿色基地建设和高性能混凝土用高品质机制砂制备提供核心技术装备支撑，实现了高品质砂石骨料应用于高性能凝土，为推进砂石行业高质量发展作出了显著贡献。

一、项目概况

本技术属于砂石行业的先进适用技术—短流程低能耗高品质的砂石高效加工技术。

1、采用短流程低能耗工艺流程、楼站式集成处理系统，干法生产工艺，生产过程环保，无污水粉尘排放。

2、创新研发了新型大产量低能耗锤式破碎机、RV制砂机和制砂楼站工艺；工艺和设备的优化组合，模块化设计，保证了成品砂石的粒形优，颗粒级配合理，石粉含量可控；系统高度集成，从前端预处理到成品仓储装生产工艺全面涵盖并纳入统一集中控制系统。

项目研究成果能为高性能混凝土用高品质机制砂制备提供核心技术装备支撑，应用前景广阔，经济、社会、生态效益明显。可以大力促进砂石行业整体技术、装备、工艺水平提高，助力砂石行业高质量发展。

二、主要创新点

1、针对石灰岩等中低硬度、磨蚀性中等及以下的易碎性矿石，提出短流程低能耗高品质的单段新型锤式破碎+制砂整形集成创新工艺流程，研发的制砂楼站等三项技术装备，满足自然资源部国家级绿色矿山评价指标中【短流程、低能耗的工艺和设备】的加工工艺要求。三项技术装备入选自然资源部《矿产资源节约与综合利用先进适用技术推广目录》。

2、开发了高产能、低耗能新型锤式破碎机，实现了粗骨料生产工艺的短流程，破碎比大、能耗仅为0.5KW/T,生产能耗和成本大幅降低，产品粒形圆润，砂石质量符合《建设用砂》、《建设用卵石、碎石》、《高性能混凝土用骨料》中Ⅰ类标准，满足高性能混凝土用骨料要求。

3、研制了新型制砂设备RV制砂机，采用新型专利技术卧式转子及独特的破碎腔结构，能高效处理细小颗粒石屑，降低制砂能耗，极大地提高了破碎效率，降低了石粉产量，优化了机制砂级配和粒形。

4、开发了楼站式高品质机制砂石制备技术。采用干法生产工艺实现骨料破碎整形、风力选粉、颗粒分级等过程有效控制，并将工艺装备集成为楼式，可制备高品质砂石骨料。

5、绿色砂石骨料装备智能化综合控制技术。利用动力学仿真和模态分析技术，实现设备智能化运行，设备的故障预防和可持续性维护，砂石骨料生产线全流程、全过程数据融合和决策优化。

6、技术创新

1）超高产量、低能耗锤式破碎机技术，使能耗降低到传统锤破的50%，骨料粒形优；时产达5000t（目前全球最大）。

2）行业首次采用EDEM软件分析RV制砂机锤头形状，适应于不同流量和石料的种类。CAE优化后的反击板布置形式和锤头形状，耐磨性能提高30%，物料通过量提高约35%。效率较立轴冲击式制砂机提高2倍，能耗降低50%以上。

3）采用的复合动力风选控粉技术，选粉效率高，使用时耗能少，产量大；转子分级器转速可调，可调整细砂回收率，达到调整成品砂细度模数的目的。

4）通过搅拌滚筒内壁刮刀，入料料流的计量数据来控制水流电磁阀的流量大小，使喷淋的水量适应料流的变化，将成品砂的含水量控制在3%~5%，形成饱和面干状态。解决了传统生产机制砂忽略对含水量带来的不利影响。

7、结构创新

采用高层重载荷楼站式结构设计，行业首创楼内物料流量控制设计，一体式收尘储粉‐散装模块设计，结构紧凑占地小、拓展多种工作模式，实现节能运行差异化供料，装车效率高，无污染更环保。

8、工艺创新

项目采用短流程工艺、干法生产工艺，无污水排放，无细颗粒流失，工艺集成使成品高品质砂石的颗粒级配二区，粒形优，石粉含量可控，以及成品砂含水量达到饱和面干，石粉统一收集，绿色环保生产。系统高度集成，从前端预处理到成品仓储装生产工艺全面涵盖并纳入统一集中控制系统。

三、项目应用

项目成果已在全球最大的已投产砂石骨料项目（年产7000万吨）—中电建安徽长九新材料股份有限公司、全球最大的在建砂石骨料项目（年产1亿吨）—华新水泥有限公司，中国建材集团等数十个绿色矿山和绿色基地项目中进行了推广应用。实现了砂石资源化高效利用，取得了重大的经济、社会效益和生态效益，为砂石行业智能化、绿色化、质量高、管理好的行业发展目标；实现规模化、智能化、生态化，推动砂石行业绿色矿山、绿色工厂和绿色基地高质量发展贡献科技创新成果。

来源：中国砂石协会