科技攻关项目计划任务书

项目任务书编号密级：项目类型：科技攻关计划项目任务书项目名称：年产30万立方米承重加气混凝土砌块技改项目项目组织部门：汉中市科学技术局项目承担单位：陕西中节能瑞泽新材料有限公司项目负责人：张永平起止年限：2015年6月至2016年9月汉中市科学技术局-1---填写说明1、本任务书系汉中市科技局为组织汉中市科技攻关计划项目研究而设计，任务书甲方为汉中市科技局，乙方为项目承担单位。2、本任务书一式五份，由汉中市科技局与项目承担单位签订，市科技局两份；项目承担单位一份；项目承担单位主管部门或所在县（区）科技局一份；市财政局一份。3、任务书用钢笔填写或计算机打印填报（A4），字迹要工整清楚。4、项目密级由项目承担单位提出建议，市科技认定。5、市科技局认定意见：根据局务会审议意见，由市科技局综合科统一编号，签署意见，报局长签字盖章后办理市科技三项费拨付手续。-2---一、项目的目标和主要研究内容（1、项目概况：主要介绍项目在国内外所处地位，发展状况，市场需求，研发的必要性等；2、项目主要研究内容介绍项目主要的研发内容；3、项目主要技术难点及创新点：（1）项目研发的主要难点及解决难点的办法措施。（2）研发项目创新点介绍：项目研究具有知识产权及独特的新技术、新工艺、新产品等）一、项目概况加气混凝土砌块产品是利用电厂生产电力过程中产生的固体废弃物—粉煤灰、脱硫石膏、余热蒸汽及电石生产产生的石灰渣，为主要原料生产的新型墙材产品。产品国家标准GB11968-2006中规定，抗压强度指标MU≥5MPa，据此，加气混凝土砌块产品只能够满足非承重框架框剪结构的填充墙使用。把加气混凝土砌块产品实现在建筑体系中全部覆盖是一个亟待解决的问题。随着国家节能减排与禁实禁粘政策的推进，一方面，以粘土为主的砖瓦行业的发展受到限制；另一方面，发电过程产生的大量的粉煤灰等固体废弃物，又需要大量的土地来填埋处理，扩大固体废弃物的用量势在必行。从市场情况来看：公司利用现有的设备，通过必要的技术改造和工艺创新，满足当前新建、扩建、改建承重墙体建筑的需要，在新农村建设和城市建设中有广阔的市场前景。给政府禁实禁粘政策提供了产品技术支撑，同时也改变了公司产品单一的模式，为企业在新常态经济下产业结构、产品结构的调整探索出新路，顺应了当前墙体材料高强轻质的需本项目符合国家墙材革新政策，是国家鼓励发展的墙体材料生-3---产项目，在《产业结构调整指导目录》（2011年本）中，被列为鼓励发展的项目。扩大加气混凝土砌块的应用泛围，突破了加气混凝土砌块局限于非承重墙体结构的问题，特别在新农村建设中有广阔的应用前景，不仅提高建筑的节能效果，能够满足建筑节能75%的需求，同时起到保护耕地，淘汰落后实心粘土砖的需求。二、项目主要研究内容承重加气混凝土砌块研发内容为保护耕地，逐步淘汰粘土实心砖，根据国家墙改政策，研制开发粘土实心砖的替代产品，采用新型墙体材料作为砌体结构的承重墙体，已成为形势发展的必然。当今世界各国的墙体材料向轻质、高强及尽可能利用工业废渣的方向发展，我国也不例外。随着科学发展和技术进步，加气混凝土砌块已广泛用于非承重建筑墙体，但加气混凝土砌块由于技术及设备原因，用于承重墙体建筑尚属空白。其中非承重加气混凝土砌块抗压强度只有3.5MPa-5.0MPa，而承重加气混凝土砌块抗压强度必须达到7.5MPa以上，目前此项产品空白。﹙1﹚主要将粉煤灰通过球磨，提高其活性，使其与钙质材料充分反应，形成较多的水化产物，增加制品强度，另加化学外加剂，使其发气舒畅，提高浇注稳定性并使产品内结构均匀，从而达到轻质高强的目的。﹙2﹚调整生产配方：通过试验室小试确定最佳配合比。﹙3﹚调整工艺参数：通过试验确定最佳工艺参数。﹙4﹚调整制品蒸养制度：通过试验确定最佳的温升速度、恒压-4---时间、降压速度，保证制品强度一致性。﹙5﹚在发明研制过程中，通过一系列的试验确定最佳配合比、最佳工艺参数蒸养制度。在获得最佳质量指标后，确定生产工艺规程，编制安全操作规程。轻质高强粉煤灰加气混凝土砌块的蒸养制度，不同于一般的加气混凝土砌块。由于该产品的密度大，容易产生温差裂纹及爆裂。因此在升温过程中，早期的升温速度要慢，根据进釜时测定的坯体温度控制升温速度，同时还要控制好釜体内温度与坯体温度的温差关系。一般二者温差宜控制在10℃，应将釜体先预热，使二者的温差在允许的范围以内，减少因温差应力产生的产品裂纹。﹙6﹚本项目的研制重点是：解决上下分层、解决发气舒畅使加气不产生内裂现象，并对现有工艺线和设备进行适当调整和改造、尽量减少投资，降低成本，创造最佳经济效益。﹙7﹚为了验证研制试验方法和结果的正确性，产品经检测，各项性能指标均达到国家要求。为了验证试验结果的真实性、可靠性，研制小组进行了成批生产性试验。最终产品经国家硅酸盐建筑制品质量检验中心测试，各项性能指标均符合国GB11968-2006要求。三、项目技术难点及创新点（一）主要技术难点加气混凝土是以硅质材料（砂、粉煤灰及含硅尾矿等）和钙质材料（石灰、水泥）为主要原料，掺加发气剂（主要为铝粉），通-5---过配料、搅拌、浇注、预养、切割、蒸压、养护等工艺过程制成的轻质多孔硅酸盐制品。因其经发气后含有大量均匀而细小的气孔，故名加气混凝土。加气混凝土是一种新型的墙体建材，它的独特之处在于它是一种非常轻型的保温隔热的新型建筑墙材。加气混凝土技术始于一百年前，而我国的该项技术开始的比较晚。加气混凝土最大优势就是节约土地资源，不用浪费大量的耕地，而且它的原料的来源非常的广泛，灰砂、矿渣、粉煤灰和煤矸石等等都是做加气混凝土的原材料。而且加气混凝土的性能特点非常的优越，有非常好的可加工能力和隔热和保温能力，而且可塑性非常的强，可刨可锯，有非常好的加工特性。随着科学发展和技术进步，加气混凝土已广泛用于非承重建筑墙体，其中非承重加气混凝土砌块抗压强度为3.5Mpa~5.0MPa，而承重加气混凝土砌块抗压强度必须达到7.5MPa以上，但由于技术及设备原因，用于承重墙体建筑的加气混凝土发展缓慢且效果不甚理想。曾经有用承重加气混凝土做为3层楼的承重墙，这种承重加气混凝土的适用范围过于狭窄。另一方面我国华北、西北的产煤大省存有大量的煤矸石固体废物。煤矸石是在掘进、开采和洗煤过程中排出的煤的伴生废石，具有低的发热值。煤矸石占原煤产量的15~20%，其含碳20%~30%，我国历年已积存煤矸石约1000Mt，并且每年仍继续排放约100Mt，不仅堆积占地，而且还能自燃污染空气或引起火灾。煤矸石的无机成-6---分主要是硅、铝、钙、镁、铁的氧化物和某些稀有金属，其化学成分百分率为：SiO252~65%、Al2O316~36%、Fe2O32.28~14.63%、CaO1.42~3.32%、MgO2.45~6.41%、K2O+Na2O1.85~4.67%，另外还含有P2O5和硫。由于煤矸石中含有大量的SiO2和Al2O3，故一直以来人们也在利用煤矸石作为硅质材料生产加气混凝土，但所做的产品都是非承重加气混凝土。此外，我国华北、西北地区分布着数家采用石灰氮制取双氰胺的企业，双氰胺是通过石灰氮（分子式为CaCN2）水解（如1式）、脱钙（如2式）反应和过滤获得单氰胺（分子式为NH2CN）液体，然后进行单氰胺聚合（如3式）、结晶、过滤、干燥得到双氰胺产品。其反应方程式如下：CaCN2+H2O→Ca(HCN2)2+Ca(OH)2+NH3（1）Ca(HCN2)2+CO2+H2O→NH2CN+CaCO3（2）2NH2CN→(NH2CN)2（3）在石灰氮制取双氰胺的工艺中会产生大量Ca(OH)2、CaCO3废渣及Ca(OH)2和NH3的溶液，以往Ca(OH)2、CaCO3废渣直接作为废渣排出，不仅占地且会造成土地盐碱化并影响地下水。（二）项目主要创新点鉴于此，有必要设计一种利用煤矸石和石灰氮水解废料制备的承重加气混凝土；还有必要提供一种利用煤矸石和石灰氮水解废料制备承重加气混凝土的方法。-7---一种利用煤矸石和石灰氮水解废料制备的承重加气混凝土，总干料中各原料的重量百分比为：煤矸石渣59~68%、煤渣12~17%、水泥5.4~6%、生石灰18.5~23.9%、石膏3.1~3.6%、稀硫酸1.8~2.6%、铝粉0.022~0.031%；且成品质量百分比中MgO1%、K2O+Na2O1%；其中，生石灰来自于氰胺氢钙脱钙工艺的废渣，氰胺氢钙脱钙会产生大量的碳酸钙，稀硫酸部分来自于煤矸石和煤燃烧后的二氧化硫废气。通过煤矸石为主要原料制备承重加气混凝土的难点在于降低成品中C、S、MgO、K2O、Na2O的含量，它们的含量较高是导致加气混凝土强度及耐候性难以提高的很重要因素，这也是以煤矸石为主要原料制备承重加气混凝土与非承重加气混凝土的重要区别之一。基于上述研究，我们设计了以下工艺：一种利用煤矸石和石灰氮水解废料制备承重加气混凝土的方法，包括以下步骤：步骤一：根据不同产地煤矸石的热值将煤矸石与煤按（4~5）:1的比例混合并破碎为粒径小余5mm的颗粒以保证煤矸石之后能充分燃烧，尽可能降低残留含碳量，且充分燃烧后的煤矸石渣和煤渣疏松多孔便于后段的研磨及充分反应；步骤二：将步骤一破碎的颗粒置于回转窑的燃烧室内，将氰胺氢钙脱钙工艺的产生的碳酸钙废渣置于回转窑筒体内，燃烧颗粒煅烧碳酸钙使碳酸钙分解为生石灰和二氧化碳，并使颗粒获得充分燃烧降低煤矸石渣和煤渣的含碳量，必要时可使用重油助燃；-8---步骤三：将步骤二的燃烧废气通过接触法制取稀硫酸溶液以达到脱硫并制取稀硫酸的目的；步骤四：将步骤二充分燃烧后的煤矸石渣和煤渣磨至100~250目，将石灰氮水解工艺的废液（提供铵离子）与稀硫酸混合（注意：这里的顺序一定是先混合稀硫酸和含氨废液，再将混合液加入到煤矸石渣和煤渣以溶解MgO，否则溶解的是MgO和Al2O3），将混合后的溶液加入到磨细后的煤矸石渣和煤渣，搅拌以使MgO溶解在铵盐溶液里，并使K2O和Na2O与水反应生成K+和Na+以实现除K和Na；步骤五：将步骤四的产物固液分离，并保留固相，此时的固相混合物里包括有SiO2、Al2O3、Fe2O3、Ca(OH)2；步骤六：将步骤二得到的生石灰磨至100~250目并与水泥、石膏、铝粉和步骤五的固相混合物加水搅拌，且保持SiO2、生石灰、水泥、石膏、铝粉的质量比为（50.9~66.3）:（20.5~26.9）:（5.4~6）:（3.1~3.6）:（0.022~0.031）；步骤七：将步骤六混合搅拌后的混合物浇注入模，之后送入静养室在50~65℃下静养2~3.5h；步骤八：将静养后的坯体脱模、切割，之后送入蒸压釜，调整水蒸气在1.25Mpa~1.3Mpa，温度在200±10℃的条件下进行9~11h的蒸压养护。优选的，步骤七中静养采用煤矸石与煤按（4~5）:1的比例混合加热以最大化利用煤矸石资源。优选的，步骤八中蒸压养护采用煤矸石与煤按（4~5）:1的比例-9---混合加热以最大化利用煤矸石资源。优选的，步骤二产生的二氧化碳废弃通过二氧化碳回收工艺回收以减少二氧化碳的排放同时可以用于石灰氮制取双氰胺的工艺中，见式2。优选的，步骤三中接触法制取稀硫酸时，使SO2通过高温的含氧化钾的五氧化二钒V2O5硅藻土。本发明的承重加气混凝土，其抗压强度分为7.5Mpa~10MPa等不同等级，收缩值小于0.8mm/m，体积密度小于850kg/m3，导热系树干态小于0.16W/M.K，抗冻质量损失小于5%冻后强度大于4.0Mpa，抗震性能优良，外形尺寸精确，是取代粘土烧结砖的新型产品，符合国家标准，具有较好的市场前景和经济益及社会效益。本发明通过已煤矸石为主要硅质原料解决了煤矸石的废物利用问题，同时混合煤使煤矸石能够充分燃烧以尽可能降低含碳量和含硫量；以石灰氮制取双氰胺的废渣为主要钙质原料既解决了石灰氮制取双氰胺工艺的废渣排放问题，大大降低水泥使用量，又充分利用了煤矸石和煤燃烧的热量，并且副产物CO2可以回供给石灰氮制取双氰胺的工艺，可谓一举多得；将石灰氮水解工艺的含氨废液与前段脱硫制取的稀硫酸配合恰恰可以去除难