尾矿联盟走访北大 考察矿渣纤维研发工作重要进展
时间:2013-12-26 点击:
尾矿综合利用产业技术创新战略联盟(以下简称“尾盟”)近期组织代表走访北京大学工学院,并对其实验机构进行了考察活动。
  
  我国经济快速增长导致冶金、煤炭、电力等重点行业各类大宗工业固体废弃物持续增加,“十一五”期间,我国大宗工业固废总产生量达118亿吨,堆存量净增82亿吨。工业固废大规模堆存不仅占用大量耕地,而且带来严重环境污染;同时,大宗工业固废通常又是可以转化利用的资源,其大量堆存造成了严重的资源浪费。纵观我国面临的资源、能源与环境形势,一方面是由工业快速发展带来的能源、资源的极大需求与人均资源匮乏的矛盾,另一方面是大宗工业固废排放、堆存与环境保护的矛盾,这些已经成为制约我国经济、社会可持续发展的瓶颈。
  尾矿综合利用产业技术创新战略联盟(以下简称“尾盟”)近期组织代表走访北京大学工学院,并对其实验机构进行了考察活动。期间,尾盟代表了解到,为了高水平、高附加值以及规模化利用固体废弃物资源,北京大学工学院王习东教授研究团队,自2007年起,就系统研究了冶金、煤电工业固废制备无机纤维保温隔热材料技术与装备,取得了系列具有自主知识产权的创新技术成果。
  随着我国钢铁生产的迅速发展,所产生的固体废弃物总量也越来越多,其中高炉渣达到约2亿吨。目前,我国大多数钢铁厂对高炉渣采用水冲方法处理,水冲渣系统存在很多问题,其中最大两个问题是耗水太多与能量损失严重。每冲渣1吨,需要循环用水量10吨,消耗新水1.2吨。其次,水冲渣过程浪费了大量热量。1450-1550℃的高炉渣被带走的热能约占炼铁能耗的8%左右,全国各钢铁厂的高炉渣总热能损失达到约2000万吨标准煤。
  鉴于现行高炉水渣工艺的种种弊端,近年来已有研究者开始注重开发高炉渣干法粒化及其热能回收技术。其基本思路是:让液态高炉渣下落至高速旋转的转盘,利用转盘的机械力将高炉渣击碎。在炉渣的下落过程中,利用空气进行冷却,一方面,高炉渣逐渐被冷却,另一方面,空气则逐渐被加热,被加热的空气则可回收利用其热能。
  然而,高炉渣干法粒化的问题在于其渣粒活性差,易受冷却条件的限制,渣中非晶相较少,不适宜生产矿渣水泥。这样,干法渣将可能重新成为废弃物,或仅作为铺路料。因此,寻找干法处理高炉渣资源高效利用的方法就非常重要。高炉渣喷吹后粒化的原因是由其组成与温度决定的,当改变组成与温度,并随之改变其黏度以及表面张力时,则可以喷吹或甩出矿渣纤维。高炉渣属于碱度大于1的炉渣,我们研究发现,当在高炉渣加入适量的粉煤灰或铁尾矿时,可以使高炉渣喷吹或甩出优质的矿渣纤维,此纤维可以制备建筑隔热材料,工业窑炉的保温材料,部分精选的超细纤维还可用于造纸纤维,代替树木纤维,从而保护生态环境。同时,热能通过尾气回收还可以得到充分利用。
  通过在高炉渣中加入适量粉煤灰或尾矿制备矿渣纤维,不仅开辟了高炉渣利用的新途径,提高了高炉渣利用的附加值,而且可以高附加值地利用粉煤灰与尾矿。因此,开发高炉渣与粉煤灰、尾矿等耦和制备矿渣纤维以及余热利用关键技术,是资源、能源循环与再生利用领域的创新课题。这一技术和产品无论在国内外均是一项开拓性的节能减排的新技术和新工艺,对提高废弃物利用效率、充分利用废弃能源,促进我国的经济与社会、人与自然的和谐发展,实现资源经济向循环经济的跨跃具有极其深远的意义。
  北京大学工学院王习东教授研发团队通过几年的努力,以热态高炉渣、粉煤灰及铁尾矿等为对象,研究并成功掌握了废弃物能质耦合、形貌转化的基本规律与影响因素,研究并掌握了高温熔滴纤维化转化的影响因素及多力场协调作用规律;自主设计并建设了固废制备复合纤维材料实验室成套设备,研制了性能优异、结构形貌优良的矿渣纤维材料,获得了制备无机复合纤维的工艺方法、技术与装备。获得了“热态高炉渣与粉煤灰、尾矿等耦合制备矿渣纤维”的多项专利技术。
 
 
        通过与山西长治华兴环保工程有限公司等合作,2011年千吨级的热态高炉渣、粉煤灰、煤矸石等制备矿渣纤维保温材料示范生产线在山西长治研发成功;2013年,年产2万吨利用热态高炉渣耦合制备矿渣纤维外墙保温板的工业生产线成功投产。
 
山西长治合作生产示范生产线
上图左:热态高炉渣获得、上图右:矿渣棉生产线中间处置系统
下图左:矿渣纤维毯产品、上图右:矿渣纤维外墙保温隔热产品
 
        通过与中源伟业新材料优先公司等合作,2012年万吨级的利用粉煤灰、煤矸石等制备无机纤维保温材料及其高性能复合保温材料示范生产线在山西朔州研发成功。
 
山西朔州合作生产示范生产线厂房与产品
 
  此外,北京大学固体废弃物资源化利用北京市重点实验室在热态煤渣、镍渣以及铜渣耦合制备矿渣纤维保温材料及其综合利用等方面,也取得了显著进展,并获得相关发明专利。
 
 
  本次交流活动进展顺利,北大工学院有关科研专家的勤勉敬业精神也为尾盟代表留下了深刻印象,代表们一致表示将不遗余力为助推矿渣纤维综合利用先进成果的普及转化搭好平台、做足服务。
 
本新闻内容来自中国资源综合利用协会
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