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綠色低碳發展優秀實踐案例(七):基于活化鋁硅酸鹽的的綠色低碳膠凝材料研發與應用示范

發布時間:2025-04-17 來源:中國建材機械工業協會

2024年建材機械行業綠色低碳發展優秀實踐案例共選出9項,詳見《關于公布2024年建材機械行業綠色低碳發展優秀實踐案例名單的通知(中建機協[2024]16號)為充分發揮案例示范效應,加快推進建材機械行業綠色低碳轉型,本公眾號將陸續展示優秀案例內容,歡迎持續關注。本期優秀案例精選:基于活化鋁硅酸鹽的的綠色低碳膠凝材料研發與應用示范——中材建設有限公司


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企業概況

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中材建設有限公司(簡稱"中材建設")成立于1959年,是中國建材集團旗下中材國際的核心工程總承包商,具備國家工程總承包一級資質、QES三體系認證及高新技術企業資質,總部設在北京,注冊地河北唐山。公司專注工業工程總承包,業務覆蓋亞、歐、美、非50國,累計承建240余條水泥生產線,合同額超800億元,90%業務聚焦海外,客戶資源主要集中在豪瑞、海德堡等跨國水泥巨頭。作為行業"走出去"戰略和EPC模式的先行者,公司屢獲魯班獎、國家優質工程獎等百余項榮譽,信用等級保持AAA級。


主要措施


中材建設圍繞低碳經濟的發展方向,堅持通過環保項目的推動,實現資源的合理利用和能源的高效利用,以減少碳排放、提高資源利用率為目標不斷創新技術和管理模式。

一、科技攻關與前沿技術聚焦

成立節能降碳專項技術攻關小組,深入調研行業痛點,與科研機構協同研發前沿技術。為進一步強化技術統籌能力,整合設立碳中和技術研究所,集中攻關水泥行業四大脫碳路徑:替代燃料應用、煅燒粘土、全氧燃燒工藝及CCUS碳捕集技術。

二、整合高效資源與聯合創新平臺

搭建綠色技術聯合創新平臺,匯聚國內高校及科研院所資源,開展聯合技術攻關。2021年牽頭實施首批全國建材行業科技攻關項目,引入國際先進理念,促進基礎研究與產業實踐深度融合。該平臺不僅孵化創新技術,更為合作機構提供國際化技術展示窗口,持續培養行業高層次人才。

三、聚合裝備供應商與綠色核心裝備打造

在水泥工程EPC總承包業務中,中材建設通過全球采購替代以往的裝備制造形式,創新性地提供裝備點餐式服務。通過深入了解客戶需求,公司為其量身定制最適合的裝備和系統,并提供全方位的技術支持和咨詢服務。

四、國際合作與低碳綠色工程建設

中材建設通過全面的市場調研和戰略規劃,依托海外項目經驗,與Holcim等國際巨頭建立戰略合作關系,引入先進減排技術與管理經驗。

“基于活化鋁硅酸鹽的的綠色低碳膠凝材料研發與應用示范”項目研究內容如下。

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1、研究鋁硅酸鹽礦物低溫活化及協同膠凝性提升關鍵技術

研究鋁硅酸鹽礦物組成結構特性及其晶體結構轉變;研究鋁硅酸鹽礦物低溫活化工藝參數及調控技術;研究鋁硅酸鹽礦物低溫活化助劑或激發劑;研究活化鋁硅酸鹽火山灰性及其影響因素;研究其在硫酸鹽、鈣/堿金屬堿中的硅鋁溶出規律,開發其協同膠凝性提升技術。

2、研究綠色低碳膠凝材料生產成套工藝裝備及關鍵技術研究

研究鋁硅酸鹽礦物基生料配合比設計、關鍵配比參數選擇;研究鋁硅酸鹽礦物活化工藝、低溫煅燒參數與性能的關系;開發低溫活化系統關鍵工藝及裝備;研究低溫活化鋁硅酸鹽礦物關鍵工藝及控制參數;研究傳統、替代燃料與原料配比試驗,研究煅燒余熱利用及原料烘干技術,研究煙氣處置技術;研究鋁硅酸鹽礦物的粉磨技術,通過綠色低碳膠凝材料示范生產線建設及落地對以上課題進行研究和驗證。

3、研究綠色低碳膠凝材料體系設計及應用關鍵技術

研究活化鋁硅酸鹽與硫酸鹽、石灰石、其他地域性材料、水泥熟料相互作用機制及協同水化機理,優化膠凝材料組成,制備基于活化鋁硅酸鹽的綠色低碳膠凝材料;研究綠色低碳膠凝材料物理力學性能及耐久性,開展基于綠色低碳膠凝材料的綠色混凝土制備及性能研究;開展膠凝材料在混凝土及水泥制品中的應用示范。

相關研究成果成功應用于SPL煅燒粘土項目,其主要工藝流程如下:

1. 濕粘土配有單獨的卸車坑,由自動行車進行上料,經破碎后通過管狀皮帶機輸送到烘干鉸刀。

2. 由于濕粘土水分較大,開發了烘干與冷卻循環換熱利用系統,利用窯尾高溫物料,通過與鉸刀之間的換熱過程,對高溫物料進行冷卻,并通過油泵將加熱后的導熱油輸送到烘干鉸刀內部,利用熱量將濕粘土烘干。

3. 烘干后的粘土經過一系列輸送設備,與替代燃料混合后喂入回轉窯。

4. 由老線三次風管分風進入粘土回轉窯,由窯頭主燃燒器提供部分熱量,完成粘土煅燒過程。

5. 粘土回轉窯尾煙氣通過氣體管道進入老線分解爐內部,不需要額外增加煙氣處理設備。

6. 煅燒后的產品進入球磨機,粉磨至需要粒度,經過選粉機收集下來,進入煅燒粘土儲庫中。

實施效果

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基于活化鋁硅酸鹽的綠色低碳膠凝材料技術,其核心在于通過先進的活化工藝,深度挖掘和利用自然界豐富的鋁硅酸鹽資源,以及工業廢棄物中的潛在價值,通過低溫工藝激活礦物潛能,革新傳統水泥生產模式。該技術核心優勢突出:

節能減排效果:采用低溫活化工藝減少石灰石開采和高溫煅燒,能耗降低8-12%,碳排放減少35-45%,較傳統水泥減排30-40%;SPL項目實證每噸熟料減排230公斤,年碳減排量達10萬噸。

經濟效益替代燃料實現熱量替代率超100%,疊加政策優惠使生產成本降低15-20%,此外產品的綠色低碳排放標簽進一步提升市場競爭力。

環境效益年均減少500萬噸自然資源消耗,同步降低工業廢棄物處理壓力,通過減少碳排放和資源消耗,保護了自然生態系統,減少工業生產隊環境的負面影響,促進生態環境的可持續發展。

社會效益推廣環保建材技術,提升公眾認知,推動綠色建筑普及,年增綠色崗位約5000個,助力人居質量升級。

該技術體系不僅重構建材產業碳足跡,更通過資源循環化利用和全生命周期減碳設計,為建筑行業低碳轉型提供系統性解決方案,彰顯循環經濟價值。