利用工业固废制备人造沙石骨料

我国每年各类工业固废的增量为35亿吨，特别是尾矿、煤矸石、赤泥、钢渣等大宗固废年排放量超过1亿吨，利用率低于30%，总堆存量数上百亿吨，区域分布集中，不仅占用大量的土地，还形成严重的安全和环境污染隐患。

在我国年消纳砂石骨料超过200亿吨，是人类使用量最大的建筑材料，也是工业固废利用最理想的产品出口。传统采用回转窑烧制陶粒作为人砂石工骨料的技术成熟，但是吨产品成本超过300元，大大高于80~180元/吨的砂石骨料价格，这使得固废烧结陶粒仅能在少量低密多孔的高附加值保温陶粒等功能性材料方面获得应用。降低固废陶粒的烧制成本是将其海量应用于砂石骨料的关键。

本项目在钢铁行业烧制球团的焙烧机烧结技术启发下，研发了新型陶粒高效焙烧窑及系统技术。该技术具有低碳减排、绿色低成本和适应性强的特征，能够实现烧制过程精准调控、高热循环利用率、高温烟气余热利用、固废原料和产品个性化设计、固废高掺量等。该技术将固废陶粒的单线年产能从回转窑最高十万吨提高到本技术窑炉百万吨，赤泥或/和钢渣陶粒制备的吨产品天然气耗量由传统60m³降至18-25m³，煤矸石陶粒吨产品天然气耗量小于10m3，将生产成本降至吨产品100元左右，吨产品投资成本降至150元左右，实现了对大型工业企业百万吨级工业固废大宗经济制备，固废陶粒进入海量的砂石骨料市场。

项目负责人与企业合作已建成年产10万吨固废陶粒的高效焙烧窑并投入运行，构建了具有自主知识产权的技术体系。利用该生产线对煤矸石、赤泥、钢渣和尾矿等制备陶粒的工业化生产实验表明，煤矸石陶粒中煤矸石掺量达100%，钢渣陶粒中可掺入钢渣40~50%，赤泥陶粒中赤泥掺量为50-60%，其余可以分别协同利用尾矿、煤矸石、污泥等固废。钢渣或赤泥陶粒吨陶粒烧结消耗20方天然气，陶粒堆积密度为960-1200 kg·m-3，筒压强度可达到11.2 MPa。当该陶粒替代C30混凝土中的石子比例达60%时，仍然能保证其力学性能不低于原混凝土力学性能。该技术将形成工业固废大宗利用的底层技术，应用前景广阔。

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