1  概述

1.1  國內(nèi)高鈦型高爐渣處理及利用的行業(yè)狀況

我國西南攀西地區(qū)蘊(yùn)藏著極其豐富的釩鈦磁鐵礦，釩鈦磁鐵礦在高爐冶煉過程中產(chǎn)生大量的TiO₂含量高達(dá)15～25%的釩鈦磁鐵礦冶煉渣，也稱高鈦型高爐渣，因其中的鈦以鈣鈦礦、富鈦輝石和鈦輝石等極其穩(wěn)定的礦物組成存在，導(dǎo)致高鈦型高爐渣的化學(xué)活性低，所以就無法像其他普通鐵礦石冶煉渣一樣大量用于水泥生產(chǎn)行業(yè)，因此，釩鈦磁鐵礦冶煉渣是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的“呆渣”。

然而，“呆渣”也有它不可多得的優(yōu)勢，周旭、王懷斌、孫金坤等分別對高鈦型高爐渣在混凝土中的應(yīng)用做了大量研究，結(jié)果表明，高鈦型高爐渣結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，用其作混凝土粗骨料與普通碎石配制的混凝土相比，抗壓強(qiáng)度及劈拉強(qiáng)度更高；高鈦型高爐渣摻入混凝土中，有利于混凝土形成細(xì)觀自緊密堆積體系，加速水泥水化速率，發(fā)生較弱的“二次反應(yīng)”，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度的發(fā)展。

經(jīng)國家建材測試中心和中國科學(xué)院原子能所用丫譜儀進(jìn)行測試,測定結(jié)果表明,攀鋼高鈦型高爐渣的放射性劑量遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)的要求,無放射性危害,可以在建材工業(yè)中安全使用。

長期以來，高鈦型高爐渣的處理方式主要是將高溫液態(tài)渣采用熱潑打水緩冷方式形成一種具有一定強(qiáng)度的石質(zhì)材料--高鈦重礦渣，通過機(jī)械設(shè)備的破碎、除鐵、分級等工序?qū)ζ溥M(jìn)一步加工成渣砂、碎石建筑骨料，其渣處理時間長、生產(chǎn)工序繁雜、占地面積大、能耗高、產(chǎn)品價格低廉。高鈦型高爐渣產(chǎn)品單一，價值并未完全開發(fā)利用，導(dǎo)致瑞海公司、環(huán)業(yè)公司這些處理高鈦型高爐渣的企業(yè)，始終處于高成本低利潤的生產(chǎn)經(jīng)營狀況。

1.2  綠色建筑和建筑節(jié)能的相關(guān)政策解讀

在國家碳達(dá)峰、碳中和政策的大背景下，在民用建筑方面提出加大發(fā)展綠色建筑和建筑節(jié)能的方針，采用建筑結(jié)構(gòu)保溫一體化系統(tǒng)、低碳型建筑節(jié)能保溫隔熱材料的保溫技術(shù)將是重要方向。

四川省已經(jīng)提出全面執(zhí)行居住建筑節(jié)能65%設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)最新《四川省綠色建筑創(chuàng)建行動實施方案》要求，推廣應(yīng)用安全、耐久的節(jié)能型建筑材料、設(shè)備和工藝，支持攀西地區(qū)結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂?、人文、自然資源等特點，因地制宜建立建筑節(jié)能體系?！端拇ㄊ∨饰鞯貐^(qū)民用建筑節(jié)能應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》應(yīng)運(yùn)而生，剛剛通過國家強(qiáng)條委審查，其中就提到將大力支持利用當(dāng)?shù)毓I(yè)固廢資源發(fā)展新型綠色建筑，構(gòu)建外墻自保溫系統(tǒng)。這個《技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》將攀西地區(qū)的居住建筑非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能限值作了新的修訂，尤其是攀枝花地區(qū)直接將外墻傳熱系數(shù)提升到2.2W/m2·K ,使得堆積密度不超過800kg/m3、導(dǎo)熱系數(shù)不超過0.1W/m·K的高鈦型高爐渣輕質(zhì)化系列產(chǎn)品，取代擠塑板材類保溫隔熱材料，應(yīng)用到攀西地區(qū)的居住建筑保溫系統(tǒng)成為一種可能。

1.3  瑞海公司高鈦型高爐渣處理及利用新研究方向

瑞海公司在2016年新建了一條利用高溫液態(tài)高鈦型高爐渣生產(chǎn)膨珠的試驗線，通過該試驗線探索出高鈦型高爐渣渣處理新工藝、渣產(chǎn)品新應(yīng)用途徑，即高溫液態(tài)渣能夠快速冷卻形成膨珠產(chǎn)品，產(chǎn)品理論上可以應(yīng)用到輕骨料混凝土、輕質(zhì)混凝土制品（如空心磚、輕質(zhì)隔墻板），以及民用建筑的屋頂、衛(wèi)生間、地下室的保溫填充材料。然而，該試驗線較為簡陋，尤其是試驗線的接渣槽在受渣流渣過程中，會不斷的粘渣硬化堵塞流渣通道，被迫停機(jī)，待槽內(nèi)硬化的重礦渣冷卻后，工人爬上接渣槽進(jìn)行人工破碎清除后才能恢復(fù)生產(chǎn)。試驗線產(chǎn)能低、工人勞動強(qiáng)度大、危險系數(shù)高，只能少批量進(jìn)行試生產(chǎn)，無法實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，需要進(jìn)一步對設(shè)備設(shè)施進(jìn)行系統(tǒng)性研究。

經(jīng)過幾年的技術(shù)積累和產(chǎn)品目標(biāo)市場重新定位，2020年瑞海公司立科研項目--高鈦輕質(zhì)保溫材料的制備技術(shù)開發(fā)，旨在研究利用高溫液態(tài)高鈦型高爐渣生產(chǎn)出一種類似于膨脹?；⒅榈漠a(chǎn)品--高鈦輕質(zhì)保溫材料，并且能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定規(guī)?；a(chǎn)的條件，努力爭取將高鈦輕質(zhì)保溫材料開發(fā)成建筑保溫材料產(chǎn)品。無疑，若能開發(fā)并得到推廣應(yīng)用，則高鈦輕質(zhì)保溫材料會得到政策傾向，高鈦型高爐渣的利用途徑和經(jīng)濟(jì)價值也會得到很大的提升。

2  本項目的研究內(nèi)容與目標(biāo)

精準(zhǔn)對接市場需求，以液態(tài)高鈦型高爐渣為原料，通過對原膨珠試驗線進(jìn)行設(shè)備升級改造、工藝參數(shù)調(diào)整、建設(shè)三條中試線等工作，實現(xiàn)建筑填充用輕質(zhì)保溫顆粒的穩(wěn)定規(guī)?；a(chǎn)，同時探索其應(yīng)用于混凝土摻合料的可行性，最終實現(xiàn)高鈦型高爐渣多用途、高價值利用。

3   原膨珠試驗線設(shè)備設(shè)施升級改造

3.1  改造前生產(chǎn)狀況

改造前每天最多翻2罐液態(tài)高爐渣，就出現(xiàn)接渣槽粘渣板結(jié)嚴(yán)重（見圖3-1：膨珠試驗線改造前生產(chǎn)狀況），堵塞通道，無法繼續(xù)翻渣生產(chǎn)，被迫停機(jī)，只能等到第二天接渣槽內(nèi)的重礦渣冷卻后，工人爬上接渣槽進(jìn)行人工破碎清除后才能恢復(fù)生產(chǎn)。在破碎清除過程中，重礦渣不可避免的混入膨珠產(chǎn)品內(nèi)，影響品質(zhì)。按照產(chǎn)品平均產(chǎn)量16t/罐計算，日產(chǎn)能僅為32t。

由于接渣槽為上大下小的斜坡，下口過窄容易卡料，多數(shù)破碎下來的大塊渣還需要人工撿拾處理，并且因為斜坡的原因，工人在破碎清渣過程中無法有效站位，危險系數(shù)也高。由于接渣槽內(nèi)與高溫液態(tài)渣接觸的是耐火材料，與高爐渣粘結(jié)極其嚴(yán)重，每一次清渣過程都不小于4h，生產(chǎn)效率極為低下。

經(jīng)檢測，膨珠的堆積密度過高（要求不超過800kg/m³），達(dá)到了950kg/m³～1150kg/m³，無法用于生產(chǎn)輕質(zhì)隔墻板和空心磚。

圖3-1 膨珠試驗線改造前生產(chǎn)狀況

3.2 首次改造及改造后生產(chǎn)狀況

2017年，對生產(chǎn)裝置水路進(jìn)行了改造，通過增加了增壓泵、水表、水壓表、噴淋管等設(shè)備設(shè)施，穩(wěn)定了水壓，控制了水流量；通過將原接渣槽下半截破除縮短500mm，增長水沖渣流程600mm，進(jìn)一步增加了渣水混合膨脹的時間；通過在接渣槽內(nèi)底部加鋪50mm厚鋼板，降低了清渣的難度。

 

圖3-2：首次改造后生產(chǎn)狀況

通過此次改造，生產(chǎn)節(jié)奏明顯加快，但依然每天最多翻2罐液態(tài)高爐渣（見圖3-2：首次改造后生產(chǎn)狀況），每一次清渣過程縮短至2h左右。按照產(chǎn)品平均合格量16t/罐計算，日產(chǎn)能也僅為32t。

經(jīng)檢測，此時產(chǎn)品的堆積密度在600kg/m³～900kg/m³之間波動，基本達(dá)到使用單位輕質(zhì)化的要求。然而，輕質(zhì)化后的膨珠幾乎無強(qiáng)度，甚至不能使用現(xiàn)有設(shè)備測量出其筒壓強(qiáng)度，達(dá)不到輕質(zhì)墻材骨料的使用要求。

2017年5月-7月，累積銷售輕質(zhì)化后的膨珠產(chǎn)品共計1500余t，經(jīng)了解該客戶主要作屋頂保溫墊層，而且效果比新鋼業(yè)水渣好用。自此，過輕質(zhì)化的膨珠產(chǎn)品開始在保溫墊層市場推廣使用。

3.3本次改造及改造后生產(chǎn)狀況

根據(jù)《論高爐渣處理爆炸原因及解決措施》^[1]表述：高爐渣遇水爆炸的重要原因有渣中鐵含量過高、大量高溫渣與水混合、放渣過程集中形成高溫熔渣池渣水混合物所處空間受限熱量得不到釋放等原因。所以，采用膨珠法處理高爐渣過程中只要沖渣槽傾斜度合適不積渣、沖渣水流合適不積渣，是不會發(fā)生爆炸現(xiàn)象的。

 

圖3-3：膨珠生產(chǎn)工藝流程圖

將膨珠生產(chǎn)工藝流程^[2、3]（見圖3-3：膨珠生產(chǎn)工藝流程圖）由接渣槽受渣、流渣槽水沖渣的兩段式流渣工藝，改為受渣水沖渣一段式流渣工藝。主要進(jìn)行了如下改造：拆除受渣槽內(nèi)變形嚴(yán)重的30mm厚鋼板，在受渣槽內(nèi)重新鋪設(shè)12mm厚鋼板，并使受渣面傾角由30°增加到38°，在受渣槽上方設(shè)置1排最大流量達(dá)到60t/h的高壓水管。由于高壓水流的作用，生產(chǎn)過程中受渣槽不再粘渣（見圖3-4：改造后生產(chǎn)實景），產(chǎn)品也進(jìn)一步輕質(zhì)化，每天至少可以翻5罐，接渣槽再也沒有出現(xiàn)板結(jié)料的情況，實現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)的基本條件，完成1罐翻渣生產(chǎn)的時間不超過0.5h，產(chǎn)品平均合格量可達(dá)18t/罐，日產(chǎn)能達(dá)到90t，生產(chǎn)效率大大提高，產(chǎn)能成倍提升。

圖3-4：改造后生產(chǎn)實景

3.4本次改造后生產(chǎn)統(tǒng)計及參數(shù)確定

經(jīng)過10多次試生產(chǎn)，通過調(diào)整滾筒電機(jī)頻率、各水管出水流速等方式收集多個數(shù)據(jù)（見表3-1：設(shè)置參數(shù)、表3-2：產(chǎn)品檢測情況）進(jìn)行分析。具體參數(shù)確定為：平均翻罐時間為32min、平均水流量為50m³/h左右、電機(jī)頻率36.8Hz（即滾筒旋轉(zhuǎn)葉片頂點的線速度約為24m/s左右）、平均水壓0.63MPa、渣溫為1000℃～1100℃。

表3-1：設(shè)置參數(shù)

表3-2 ：產(chǎn)品檢測情況

圖3-5：膨珠樣品                      圖3-6：膨化渣樣品

4 高鈦輕質(zhì)保溫材料中試生產(chǎn)線設(shè)計方案

經(jīng)過對原膨珠試驗線的升級改造，及改造后生產(chǎn)效能的大大提升，驗證了接渣水沖渣一段式流渣處理液態(tài)液態(tài)高爐渣的工藝是可行的。瑞海工程技術(shù)研究中心自主研發(fā)設(shè)計了三條中試生產(chǎn)線，并選址在瑞海產(chǎn)業(yè)園2#渣坑內(nèi)原膨珠試驗線位置處，計劃將原膨珠試驗線整體拆除，新建三條高鈦輕質(zhì)保溫材料中試生產(chǎn)線，設(shè)計產(chǎn)能：日翻罐不低于17罐，日產(chǎn)高鈦輕質(zhì)保溫材料不低于300t，年產(chǎn)能可達(dá)6-9萬t。計劃先建設(shè)一條生產(chǎn)線，通過試生產(chǎn)，消除設(shè)計缺陷后，再建另外兩條生產(chǎn)線。

圖4-1：高鈦輕質(zhì)保溫材料中試線及高速離心拋冷系統(tǒng)三維設(shè)計圖

如圖4-1，高鈦輕質(zhì)保溫材料中試生產(chǎn)線的設(shè)計方案主要亮點在于：

4.1 主體結(jié)構(gòu)

主體結(jié)構(gòu)（3）采用C30混凝土筏板基礎(chǔ)、C30混凝土擋墻結(jié)構(gòu)澆筑成型，而不是采用鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，防止現(xiàn)場高溫高濕環(huán)境對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的銹蝕。

4.2高速離心拋冷設(shè)備

高速離心拋冷設(shè)備（2）的鋼板零部件采用激光切割下料、葉片的背面開槽折彎后焊接成型、實心軸調(diào)質(zhì)熱處理加工、采用調(diào)心軸承，使設(shè)備能長時間承受高溫渣的撞擊，大大提高設(shè)備的使用壽命。

4.3動力源設(shè)備

動力源設(shè)備采用模塊化組合齒輪減速機(jī)，并且與高速離心拋冷設(shè)備通過彈性柱銷聯(lián)軸器（22）連接，能夠承受高溫環(huán)境的熱輻射。

4.4高空布置設(shè)備設(shè)施

高速離心拋冷設(shè)備和模塊化組合齒輪減速機(jī)下方有一定空間高度（31，37），便于生產(chǎn)過程中散熱、不易積渣，以及生產(chǎn)后沖洗設(shè)備實施。

4.5水冷箱體式結(jié)構(gòu)接渣槽

接渣槽包括側(cè)擋板在內(nèi)均采用水冷箱體式結(jié)構(gòu)（1），其特點在于接渣槽箱體底端設(shè)置有入口管、上端設(shè)置有出口細(xì)孔噴淋管。生產(chǎn)過程中有高壓冷卻水從入口管不斷涌入，并將受渣鋼板的熱量帶走，從細(xì)孔噴淋管排出與高溫液態(tài)渣混合，或汽化成水蒸氣或隨渣流向高速離心拋冷設(shè)備，使接渣槽的受渣板（1）、側(cè)擋板（11）在生產(chǎn)過程中不會因局部受熱變形。

4.6接渣槽長度及傾角

接渣槽受渣板的斜長達(dá)到3.5m，傾角達(dá)到38°~45°，使高溫液態(tài)渣在接渣槽內(nèi)與水充分混合，而混合不充分、膨脹時間不夠，就會產(chǎn)生渣棉。

4.7高速離心拋冷設(shè)備的旋轉(zhuǎn)速度

高速離心拋冷設(shè)備的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定為320r/min左右，旋轉(zhuǎn)葉片頂點的線速度恒定在25m/s左右，過小則熔渣大量落入滾筒前粘結(jié)在一起，過大則渣珠擊得過小、產(chǎn)生風(fēng)量過大把高爐渣吹成渣棉。

4.8高速離心拋冷設(shè)備與接渣槽下檐口的間距

高速離心拋冷設(shè)備與接渣槽下檐口的間距保持300mm，距離過近，擠出強(qiáng)大風(fēng)力，會把高爐渣吹成渣棉。

4.9自動化系統(tǒng)控制

中試線的翻渣生產(chǎn)采用自動化控制系統(tǒng)和手動干預(yù)控制相結(jié)合的方式操作，并設(shè)置最大翻罐角度，自動狀態(tài)下能夠精確控制渣流量，手動干預(yù)控制下能應(yīng)急處理突發(fā)情況，既保證了生產(chǎn)安全，又保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

4.10蓄水池及噴淋打水系統(tǒng)

蓄水池采用上下水位自動啟停控制，噴淋打水采用變頻調(diào)速可調(diào)節(jié)水流量大小控制。

4.11噴淋管

噴淋管道采用可旋轉(zhuǎn)調(diào)整噴淋孔角度，能夠精準(zhǔn)對高溫液態(tài)渣沖渣冷卻、膨脹。

5 中試線運(yùn)行試驗結(jié)果及技改優(yōu)化

5.1 第一條中試驗技改優(yōu)化

第一條中試線完成設(shè)備實施安裝，并進(jìn)行了11罐翻渣試生產(chǎn)。從試生產(chǎn)的情況來看，該生產(chǎn)線能夠滿足連續(xù)生產(chǎn)且不出現(xiàn)沖渣槽粘渣的條件；高速離心拋冷設(shè)備減速機(jī)電機(jī)的電流電壓比較穩(wěn)定，即使偶爾有大塊狀沖擊也不會有太大的波動，且未出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)行的情況；管道水泵的流量穩(wěn)定在63～68m³/h、水壓穩(wěn)定在0.4MPa；產(chǎn)品的拋射軌跡主要集中在距離滾筒的水平距離10～20m的區(qū)域范圍內(nèi)，能夠滿足不少于8罐的生產(chǎn)堆存量。綜上，該中試線的總體設(shè)計工藝是能夠滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需要的，然而現(xiàn)場也暴露出部分需要進(jìn)一步優(yōu)化技改的不足之處：

  

圖5-1：受渣面鋼板受熱脫焊       圖5-2：葉片夾角用鋼板二次折彎填補(bǔ)

 接渣槽的受渣面鋼板采用焊接拼接方式加工，鋼板拼接處多次出現(xiàn)脫焊開裂現(xiàn)象（見圖5-1：受渣面鋼板受熱脫焊），需更換為寬達(dá)到3.5m的整塊鋼板。

高速離心拋冷設(shè)備葉板夾角較深，高速運(yùn)轉(zhuǎn)中容易夾帶高爐渣并拋甩至設(shè)備側(cè)后方，需用鋼板折彎二次填補(bǔ)（見圖5-2：葉片夾角用鋼板二次折彎填補(bǔ)）。

5.2 三條中試線運(yùn)行試驗結(jié)果

在第一條中試線優(yōu)化改造基礎(chǔ)上，三條中試線全部建成投產(chǎn)后進(jìn)行了近10天的試生產(chǎn)，日翻渣達(dá)12罐，產(chǎn)能達(dá)到200t/d。因森林防火及安全回頭看工作安排，中試線基本未安排生產(chǎn)，10月份開始，恢復(fù)生產(chǎn)（見圖5-3：中試線生產(chǎn)實景，5-4：中控操作畫面），日翻渣提升到18罐，按照18t/罐計算，產(chǎn)能超過300t/d。

高速離心拋冷系統(tǒng)工藝的應(yīng)用，使渣處理時間由全周期12h以上縮短至2h以內(nèi)，噸渣電耗從2度降低到1度以下，產(chǎn)品節(jié)省了廠內(nèi)倒運(yùn)成本，直接從坑內(nèi)裝車發(fā)貨。

圖5-3：中試線生產(chǎn)實景

圖5-4：中控操作畫面

6 高鈦輕質(zhì)保溫材料產(chǎn)品的檢測結(jié)果

將樣品分別送至攀研院、四川省材科院進(jìn)行化學(xué)成分檢測、物理性能檢測和導(dǎo)熱系數(shù)檢測。

從化學(xué)成份報告中可看出，高鈦輕質(zhì)保溫材料里面的金屬鐵含量小于0.5%，說明通過該工藝處理的高爐渣不會導(dǎo)致鐵資源流失，因為鐵的比重比渣大，高爐渣渣罐在從煉鐵廠運(yùn)輸至渣場，最后上線生產(chǎn)前，含鐵物料基本上已經(jīng)沉底，而翻渣生產(chǎn)輕質(zhì)保溫材料過程中，底部10%以下的高溫液態(tài)渣都是需要返回主渣坑翻渣，因此高鈦輕質(zhì)保溫材料里面的金屬鐵含量極低。

對比高鈦重礦渣碎石、渣砂的化學(xué)成份（見表6-1：高鈦型高爐渣化學(xué)組成），發(fā)現(xiàn)：兩者成份幾乎一致，即說明通過該工藝處理的高爐渣不會對化學(xué)成份造成改變。

表6-1：高鈦型高爐渣化學(xué)組成（wt%）

從物理性能報告可以看出，高鈦輕質(zhì)保溫材料的放射性、氯化物含量、硫化物和硫酸鹽含量完全符合要求。高鈦輕質(zhì)保溫材料的堆積密度不超過800kg，筒壓強(qiáng)度僅有0.3MPa，不符合輕粗骨料的指標(biāo)要求（要求筒壓強(qiáng)度不低于1MPa），因此很難在輕骨料混凝土上得到推廣應(yīng)用。但是如果把它破碎至5mm以下粒度，沒有筒壓強(qiáng)度的指標(biāo)要求，成了輕細(xì)集料，就可以應(yīng)用到輕質(zhì)砂漿中。

從導(dǎo)熱系數(shù)報告可以看出，高鈦輕質(zhì)保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)只有0.094W/（m·K），接近《膨脹?；⒅椤罚↗C/T1042-2007）(見圖7-1：膨脹?；⒅槲锢硇阅苤笜?biāo)）關(guān)于III類膨脹玻化微珠所要求的≤0.070W/（m·K）。

 

圖6-1：膨脹?；⒅槲锢硇阅苤笜?biāo)

7 高鈦輕質(zhì)保溫材料的推廣應(yīng)用

7.1民用建筑保溫填充墊層材料的應(yīng)用研究

 

圖7-1：某建筑工地用于屋頂保溫墊層

如圖7-1，西昌市海南缸窯城中村棚戶區(qū)改造項目利用高鈦輕質(zhì)保溫材料做了屋頂、衛(wèi)生間的保溫填充墊層材料，其中屋頂保溫的鋪設(shè)厚度30mm~200mm，衛(wèi)生間填充料的填充厚度約300mm，該項目累計用量258.04t。

7.2 高鈦輕質(zhì)保溫材料應(yīng)用研究

利用環(huán)業(yè)公司的環(huán)輥磨試驗線進(jìn)行了輕質(zhì)保溫材料環(huán)輥磨微粉試驗（見圖7-2：高鈦輕質(zhì)保溫材料環(huán)輥磨粉試驗），對比其與高鈦重礦渣碎石的臺時產(chǎn)能、耗電情況（見表7-1：高鈦型高爐渣產(chǎn)品環(huán)輥磨磨粉試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計）。將微粉產(chǎn)品送至西南科大進(jìn)行了活性指數(shù)試驗，結(jié)果顯示：高鈦輕質(zhì)保溫材料微粉的活性指數(shù)相比高鈦型高爐渣碎石微粉的活性指數(shù)提高甚少（見表7-2：高鈦型高爐渣50%摻和比活性指數(shù)，7-3：高鈦型高爐渣30%摻和比活性指數(shù)）。

 

圖7-2：高鈦輕質(zhì)保溫材料環(huán)輥磨粉試驗

表7-1：高鈦型高爐渣產(chǎn)品環(huán)輥磨磨粉試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計

表7-2：高鈦型高爐渣50%摻和比活性指數(shù)

表7-3：高鈦型高爐渣30%摻和比活性指數(shù)

利用世宏建材公司的球磨生產(chǎn)線進(jìn)行了輕質(zhì)保溫材料球磨微粉試驗，試驗結(jié)果同上。

利用高鈦輕質(zhì)保溫材料微粉在混凝土摻合料上的應(yīng)用試驗，效果也差（見表7-4：試塊抗壓強(qiáng)度試驗）。

表7-4：試塊抗壓強(qiáng)度試驗

考慮到運(yùn)輸成本更高、生產(chǎn)過程控制難度更大，因此高鈦輕質(zhì)保溫材料相比高鈦重礦渣碎石，在微粉市場沒有什么應(yīng)用價值優(yōu)勢。

7.3 探索在民用建筑墻面保溫系統(tǒng)的應(yīng)用

高鈦輕質(zhì)保溫材料的筒壓強(qiáng)度只有0.3MPa，達(dá)不到輕粗集料的要求，因此很難在輕骨料混凝土上得到推廣應(yīng)用，但是如果把它破碎到5mm以下粒度，沒有筒壓強(qiáng)度的指標(biāo)要求，成了輕細(xì)集料，就可以應(yīng)用到輕質(zhì)砂漿中。

圖7-3：高鈦輕質(zhì)保溫材料輕質(zhì)砂漿應(yīng)用試驗

經(jīng)過超110組試驗配比的實驗室研究和市場驗證（見表7-5：高鈦輕質(zhì)保溫材料輕質(zhì)砂漿應(yīng)用試驗），在攀西地區(qū)將輕質(zhì)保溫材料推向有較大潛力的內(nèi)外墻保溫市場技術(shù)完全可行。砂漿試塊檢測結(jié)果顯示：干密度1136kg/m³，抗壓強(qiáng)度達(dá)到10.2MPa、導(dǎo)熱系數(shù)只有0.272W/（m·K），滿足《輕質(zhì)砂漿》（JG/T 521-2017）（見圖8-4：輕質(zhì)砂漿性能技術(shù)要求）的相關(guān)指標(biāo)要求。下一步，在保證抗壓強(qiáng)度不低于5MPa的條件下，爭取輕質(zhì)砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)降低到0.2W/（m·K）以下，如果能做到，那么立足于攀西地區(qū)的溫和氣候條件研發(fā)這個新產(chǎn)品就很有意義。

高鈦輕質(zhì)保溫材料輕質(zhì)砂漿一旦推廣使用，可以將墻面抹面砂漿、保溫系統(tǒng)合二為一進(jìn)行施工，具有節(jié)能、環(huán)保、施工便利、強(qiáng)度高、不脫落、不燃燒的優(yōu)點。

表7-5 輕質(zhì)砂漿性能

8 主要結(jié)論

通過本項目的研究，可以得出以下主要結(jié)論：

1、以液態(tài)高鈦型高爐渣為原料，采用高速離心拋冷系統(tǒng)工藝可以生產(chǎn)出高鈦輕質(zhì)保溫材料產(chǎn)品，產(chǎn)品的堆積密度不超過800kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)不超過0.1W/（m·K），符合用戶使用要求；

2、新建的三條中試線具備實現(xiàn)日翻罐達(dá)17罐以上、日產(chǎn)能達(dá)300t以上的規(guī)?；a(chǎn)條件；

3、相關(guān)產(chǎn)品在西昌及周邊縣市的民用建筑的屋頂、衛(wèi)生間、地下室保溫填充墊層領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用；

4、高鈦輕質(zhì)保溫材料的易磨性比高鈦重礦渣碎石的好一些，但是高鈦輕質(zhì)保溫材料微粉的活性系數(shù)相比高鈦重礦渣微粉提高甚少，考慮到運(yùn)輸成本更高、生產(chǎn)過程控制難度更大，因此高鈦輕質(zhì)保溫材料相比高鈦重礦渣碎石，在微粉市場沒有什么應(yīng)用價值優(yōu)勢。

9 經(jīng)濟(jì)效益測算

9.1 高鈦輕質(zhì)保溫材料的生產(chǎn)成本

詳見表9-1。

表9-1：高鈦輕質(zhì)保溫材料生產(chǎn)成本，單位：元/噸

9.2 2021年生產(chǎn)情況

本項目于2021年3月25日建成三條中試生產(chǎn)線并交付使用。因森林防火及安全回頭看等工作安排，4月10日-6月30日、7月20日-10月7日期間未組織生產(chǎn)，10月8日起恢復(fù)生產(chǎn)，截至11月25日累計翻罐346罐、產(chǎn)品產(chǎn)量6376t，已經(jīng)實現(xiàn)了日翻罐達(dá)17罐以上、日產(chǎn)能達(dá)300t以上的目標(biāo)，完成了利用液態(tài)高鈦型高爐渣生產(chǎn)高鈦輕質(zhì)保溫材料產(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)和規(guī)?；a(chǎn)工作。

9.3 2021年銷售情況

高鈦輕質(zhì)保溫材料的銷售價格從最開始的30元/t逐漸提升到40元/t，截至11月25日，累計銷售5774.08t，總收入22.19萬元，總利潤5.16萬元。預(yù)計2021年全年可銷售12274.08t，總收入達(dá)48.19萬元，總利潤達(dá)11.98萬元。

9.4 預(yù)估2022年起銷售情況

隨著高鈦輕質(zhì)保溫材料新產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，市場的逐步打開，預(yù)計2022年起，市場銷售量可逐漸提升到6萬t/a以上，銷售價格不低于40元/t，利潤按不低于10.5元/t，則總利潤不低于63萬元/a。

10 存在的問題及建議

10.1 存在的問題

高鈦輕質(zhì)保溫材料用作墻體保溫系統(tǒng)的的研究工作已經(jīng)在開展過程中，但尚未完全完成及推廣應(yīng)用。

10.2 建議

新立科研項目--高鈦輕質(zhì)保溫材料在墻體保溫系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用，繼續(xù)開展高鈦輕質(zhì)保溫材料在墻體保溫系統(tǒng)中應(yīng)用的研究工作，同時外委行業(yè)權(quán)威單位或個人開展推廣應(yīng)用前專家論證的評審材料撰寫。

通過行業(yè)權(quán)威單位或個人，竭力爭取得到四川省建科院建筑節(jié)能研究所的支持，在攀西地區(qū)推廣應(yīng)用高鈦輕質(zhì)保溫材料用作墻體保溫系統(tǒng)材料，進(jìn)一步拓展和提高高鈦輕質(zhì)保溫材料利用的途徑和價值。

參考文獻(xiàn)

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[2]  冶金工業(yè)部建筑研究院，北京市第三建筑構(gòu)件廠，北京鋼鐵設(shè)計院．膨珠的生產(chǎn)工藝及性能研究．

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