近日，由佛山市恒益環(huán)保建材有限公司、華南理工大學(xué)、佛山市陶瓷研究所集團(tuán)股份有限公司為主要完成單位的“蒸壓加氣混凝土料漿研磨體系關(guān)鍵技術(shù)的研究項(xiàng)目”，獲得2020年度中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)·中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)建筑材料科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)科技進(jìn)步類三等獎(jiǎng)。

　　華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副院長(zhǎng)、教授，廣東省建材協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)殷素紅近日接受了中國(guó)建材信息總網(wǎng)采訪。她認(rèn)為，該項(xiàng)目能獲獎(jiǎng)主要是因?yàn)槠鋭?chuàng)新性。該項(xiàng)目將鋯鋁耐磨陶瓷研磨體應(yīng)用到蒸壓加氣混凝土行業(yè)研磨料漿，開(kāi)啟了行業(yè)料漿研磨系統(tǒng)的革命性變革，不僅解決了傳統(tǒng)含鉻鋼鍛研磨體在生產(chǎn)及產(chǎn)品使用過(guò)程中由于鉻溶出影響環(huán)境的問(wèn)題，而且可大幅降低研磨電耗、球耗和襯板損耗，同時(shí)可降低料漿溫度，改善顆粒形貌和級(jí)配，進(jìn)而提升產(chǎn)品性能，實(shí)現(xiàn)蒸壓加氣混凝土生產(chǎn)的綠色環(huán)保、節(jié)能降耗和降溫提質(zhì)，極大地促進(jìn)蒸壓加氣混凝土行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步、降本增效和綠色發(fā)展。

圖為殷素紅在企業(yè)調(diào)研。

　　首次應(yīng)用鋯鋁陶瓷研磨體

　　據(jù)了解，蒸壓加氣混凝土生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是要將占投料量約 70%的硅質(zhì)材料通過(guò)研磨設(shè)備粉磨，使其細(xì)度達(dá)到通過(guò)0.08mm方孔篩的篩余小于20%，且顆粒級(jí)配和料漿溫度滿足生產(chǎn)工藝要求。傳統(tǒng)的粉磨工藝是采用管磨機(jī)、橡膠襯板、含鉻鋼鍛研磨體體系，研磨體中含有重金屬鉻且磨機(jī)負(fù)荷重，存在鉻離子溶出；電耗高，占到生產(chǎn)總電耗的50%以上；襯板磨損大，全套更換周期不超過(guò)2年，每套襯板材料和人工費(fèi)約14萬(wàn)元（以Φ1.83m×7m磨機(jī)為例）；設(shè)備故障率高，每季度檢修 2~3 次，檢修成本高；研磨體摩擦和碰撞使料漿溫度高、噪音大等，影響環(huán)境安全、粉磨效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

　　據(jù)殷素紅介紹，該項(xiàng)目最重要的一點(diǎn)就是在全國(guó)范圍首次將鋯鋁陶瓷研磨體應(yīng)用于蒸壓加氣混凝土行業(yè)，改寫(xiě)了蒸壓加氣混凝土行業(yè)硅質(zhì)材料粉磨依賴鋼鍛研磨體的歷史，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)及產(chǎn)品使用過(guò)程中鉻的零排放。

圖為鋯鋁耐磨陶瓷研磨體。

　　該項(xiàng)目的主要?jiǎng)?chuàng)新性在于以下三點(diǎn)。一是開(kāi)發(fā)出一種適用于蒸壓加氣混凝土生產(chǎn)硅質(zhì)材料研磨的新型輕質(zhì)、高強(qiáng)耐磨的鋯鋁陶瓷研磨體，既保障了陶瓷研磨體有一定的硬度和韌性，又能體現(xiàn)綜合性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)。

　　二是創(chuàng)新性采用鋯鋁陶瓷研磨體替代傳統(tǒng)含鉻鋼鍛研磨體研磨蒸壓加氣混凝土硅質(zhì)材料，提升了蒸壓加氣混凝土的綠色制造水平。鋯鋁陶瓷研磨體不含鉻元素，用來(lái)研磨硅質(zhì)砂可以避免鉻離子污染料漿和影響產(chǎn)品質(zhì)量，滿足綠色生產(chǎn)需要；鋯鋁陶瓷研磨體密度為3.5克每立方厘米，不到含鉻鋼鍛的一半，可大大減輕磨機(jī)負(fù)荷，降低磨機(jī)電耗、球耗、襯板磨損和設(shè)備故障，在保證磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量的條件下，電耗可降低26.8%-33.4%，球耗可下降約9.7%，磨機(jī)襯板壽命可延長(zhǎng)1倍以上，設(shè)備故障率可減少50%以上；鋯鋁陶瓷研磨體相互摩擦和碰撞的力度比鋼鍛要小，其研磨出來(lái)的料漿溫升比用含鉻鋼鍛的降低3-5℃，使發(fā)氣過(guò)程更順暢，進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

　　三是設(shè)計(jì)出符合蒸壓加氣混凝土生產(chǎn)硅質(zhì)材料研磨生產(chǎn)工藝要求的鋯鋁陶瓷研磨體級(jí)配、填充率和裝載量，形成了料漿研磨的關(guān)鍵技術(shù)，改善了硅質(zhì)材料顆粒球形度和顆粒粒度分布，提升了蒸壓加氣混凝土制品質(zhì)量。相對(duì)于鋼鍛研磨體，鋯鋁陶瓷研磨體裝載量降低約38%，填充率提高約57%，陶瓷研磨體個(gè)數(shù)是鋼鍛個(gè)數(shù)的3.5倍，陶瓷研磨體表面積是鋼鍛表面積的1.57倍，研磨后料漿顆粒球形度由0.54提高到0.66，顆粒粒度分布更合理，料漿流動(dòng)性和均勻性更好，其制成產(chǎn)品容重均勻性和強(qiáng)度均有一定的提高，干收縮值也有所下降，抗凍性更好。

　　兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)攻克項(xiàng)目難點(diǎn)

　　殷素紅告訴中國(guó)建材信息總網(wǎng)，做這個(gè)項(xiàng)目實(shí)際上最初是源于采用傳統(tǒng)含鉻鋼鍛研磨料漿時(shí)，由于研磨體密度大，摩擦與碰撞產(chǎn)生的熱量大，使料漿溫升大，澆注初始溫度高，影響發(fā)氣，進(jìn)而影響產(chǎn)品性能，所以希望用質(zhì)輕的研磨體以降低料漿的溫度。

　　對(duì)殷素紅來(lái)說(shuō)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)遇到的主要困難就是應(yīng)用鋯鋁耐磨陶瓷研磨體，不僅要設(shè)計(jì)研磨體的填充率、級(jí)配、裝載量，同時(shí)需要對(duì)磨機(jī)電流、轉(zhuǎn)速、入磨粒度、出料篦縫寬度等進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，否則可能影響應(yīng)用鋯鋁耐磨陶瓷研磨體的效果，但目前蒸壓加氣混凝土行業(yè)采用的磨機(jī)設(shè)備參數(shù)基本是固定的，有些無(wú)法進(jìn)行調(diào)整。

　　為了把該項(xiàng)目做成功，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)連續(xù)攻克了二個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)：一是適用于蒸壓加氣混凝土料漿研磨的鋯鋁耐磨陶瓷研磨體的材料設(shè)計(jì)和研磨體的制備；二是利用鋯鋁耐磨陶瓷研磨體研磨蒸壓加氣混凝土料漿其研磨體系工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過(guò)采用鋯鋁復(fù)合技術(shù)研制出氧化鋯增韌氧化鋁的陶瓷研磨體配方；通過(guò)合理調(diào)控?zé)峁?shù)和數(shù)字化控制技術(shù)，制造出玻璃相含量低、微小晶粒結(jié)合為主的結(jié)構(gòu)態(tài)鋯鋁陶瓷研磨體。在不降低研磨能力的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)符合蒸壓加氣混凝土生產(chǎn)硅質(zhì)材料研磨生產(chǎn)工藝要求的新型研磨體級(jí)配、填充率和裝載量；通過(guò)生產(chǎn)應(yīng)用試驗(yàn)及對(duì)研磨過(guò)程中電耗、球耗、襯板損耗、料漿中鉻離子含量、料漿溫度、研磨后顆粒形貌和級(jí)配、產(chǎn)品性能等進(jìn)行檢測(cè)，不斷調(diào)整優(yōu)化鋯鋁陶瓷研磨體級(jí)配、填充率和裝載量，同時(shí)對(duì)磨機(jī)電流、轉(zhuǎn)速、入磨粒度、出料篦縫寬度等等進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，形成新型研磨體研磨料漿的研磨體系。

圖為Φ1 . 8 3×7 m規(guī)格球磨機(jī)，不同級(jí)配方案、不同填充率下的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量、電耗、球耗及研磨成本。

　　殷素紅說(shuō)，目前，這個(gè)項(xiàng)目的成果還處于推廣階段，雖然還未產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，但在佛山市恒益環(huán)保建材有限公司的應(yīng)用證實(shí)，該公司應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)期間，料漿研磨直接成本下降7.18元/噸，下降18.63%。以公司年產(chǎn)30萬(wàn)立方米加氣混凝土計(jì)算，每年降低研磨成本約88萬(wàn)元，再加上減少襯板損耗和球耗等，每年可節(jié)支總額約100萬(wàn)元。同時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量提升，市場(chǎng)銷售更好，也帶來(lái)了更大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　助推行業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展

　　對(duì)于此次獲獎(jiǎng)，殷素紅感到非常高興，也感覺(jué)非常不容易。她說(shuō)，因?yàn)檎魤杭託饣炷猎诮ú念I(lǐng)域，相較于水泥、混凝土、陶瓷等，是一個(gè)產(chǎn)值很小的行業(yè)。隨著裝配式建筑的發(fā)展，蒸壓加氣混凝土墻板的應(yīng)用越來(lái)越普遍，其受到的關(guān)注也日益增加，希望以此為契機(jī)，讓建材領(lǐng)域、讓更多的人了解蒸壓加氣混凝土行業(yè)。

圖為蒸壓加氣混凝土砌塊、板材及其在裝配式建筑中的應(yīng)用。

　　相關(guān)鑒定報(bào)告、測(cè)試報(bào)告表明，該項(xiàng)目成果在行業(yè)處于領(lǐng)先水平，改寫(xiě)了蒸壓加氣混凝土行業(yè)料漿研磨依賴鉻鋼鍛研磨體的歷史，填補(bǔ)了行業(yè)在這一技術(shù)領(lǐng)域的空白。項(xiàng)目的成功不僅使蒸壓加氣混凝土企業(yè)產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益，而且對(duì)于推動(dòng)蒸壓加氣混凝土行業(yè)的節(jié)能降耗、綠色高質(zhì)量發(fā)展也具有重要意義，社會(huì)效益顯著。

　　在生產(chǎn)節(jié)電方面，國(guó)內(nèi)目前年產(chǎn)加氣混凝土制品約2億立方米，其中利用硅質(zhì)砂生產(chǎn)的產(chǎn)能約1億立方米。如果該技術(shù)能全面實(shí)施，按照每立方米節(jié)電2.7千瓦時(shí)計(jì)算，全國(guó)年可節(jié)電約2.7億千瓦時(shí)，節(jié)約電費(fèi)2億元，并減少碳排放。

　　在設(shè)備創(chuàng)新方面，目前，國(guó)內(nèi)全行業(yè)蒸壓加氣混凝土生產(chǎn)以硅質(zhì)砂為主要原材料的企業(yè)約1500家，基本都是使用傳統(tǒng)的大功率單倉(cāng)濕法球磨機(jī)，制造成本高，且比較笨重。如果采用陶瓷研磨體，對(duì)傳統(tǒng)的濕法球磨機(jī)將是一次重大的技術(shù)創(chuàng)新，動(dòng)力配置降低、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)減負(fù)、橡膠襯板減薄、整個(gè)設(shè)備輕量化，投資成本降低，運(yùn)輸費(fèi)用降低，產(chǎn)品價(jià)格下降，將對(duì)整個(gè)行業(yè)帶來(lái)一系列的益處。

　　殷素紅表示，下一步，他們將在全國(guó)范圍宣傳和推廣該項(xiàng)目成果的應(yīng)用，進(jìn)一步推進(jìn)蒸壓加氣混凝土行業(yè)料漿研磨的系統(tǒng)變革及鋯鋁耐磨陶瓷研磨體的應(yīng)用，同時(shí)繼續(xù)研究磨機(jī)系統(tǒng)包括動(dòng)力配置，轉(zhuǎn)速、長(zhǎng)徑比、襯板、出料篦板、研磨體填充率、級(jí)配、裝載量、球料比等方面的設(shè)計(jì)優(yōu)化，以及鋯鋁耐磨陶瓷研磨體對(duì)產(chǎn)品性能提升的作用機(jī)理，讓項(xiàng)目應(yīng)用產(chǎn)生更好的效果。