北京新技术新产品鉴定烟气治理副产物及工业固体废弃物制备胶凝材料。

近日，2021北京市新技术新产品(服务)第二批(共第十六批)发布，中京环境科技股份有限公司(以下简称“中京环境”)为高炉热风炉烟气固定床脱硫系统、高炉煤气精脱硫技术、烟气处理副产物、工业固废制备的胶凝材料获得认证。北京市新技术新产品(服务)认定是根据北京市委市政府发布的《新技术新产品(服务)认定管理办法》的要求，由北京市科委、北京市发改委等部门评选出的技术先进、产权清晰、质量可靠、市场前景广阔的创新产品(服务)，旨在促进新技术新产品(服务)应用，推动全社会自主创新。中冶环境凭借烟气处理副产物和工业固废制备胶凝材料的先进突破性技术，获得了专家组的一致认可。

随着工业经济的快速发展，我国工业固体废物的产量不断增加，对环境的危害也越来越大。据统计，2020年我国工业固体废物产量将达到36.75亿吨，2021年将达到38亿吨，2022年将超过40亿吨。因此，工业固体废物的收集、处理和资源化利用成为一个技术难题。在国家政策支持下，大宗固体废物综合利用能力显著提高，固体废物综合利用规模不断扩大。国家发改委等十部门发布了《关于散装固体废物综合利用“十五”规划的指导意见》，提出到2025年新增散装固体废物综合利用率达到60%，这意味着不仅要鼓励多种固体废物的协同利用，还要鼓励多种产业的协同利用， 促进大宗固体废物综合利用产业与煤炭、电力、钢铁、有色金属、化工等上游产业和建筑、建材、市政、交通、环境治理等下游产品的协调发展。

同时，目前的硅酸盐水泥生产过程消耗大量的能源、石灰石和粘土，每1吨硅酸盐水泥熟料排放约0.65-0.95吨CO2。中国水泥产量常年位居世界第一，约占全球产量的55%，其碳排放量约为全国年CO2排放量的13%，占中国建材行业碳排放量的80%以上。因此，如何降低水泥行业的能源资源消耗和二氧化碳排放，是关系到国家二氧化碳排放峰值和碳中和战略成败的关键因素。为了减少水泥生产中的碳排放问题，迫切需要选择一种低碳、无二次污染(废渣)且能替代部分硅酸盐水泥熟料的辅助胶凝材料。

2.利用烟气处理副产物和工业固体废弃物制备胶凝材料

为了减少生产过程中的CO2排放和能源消耗，中冶以大宗工业固体废弃物为基础原料，自主研发了一套具有自主知识产权的固体废弃物基胶体晶体粉末胶凝材料。

晶粉胶凝材料是一种能将硫酸盐、硝酸盐和脱硫脱硝后形成的赤泥、电石渣、水渣、粉煤灰等工业固体废弃物整合为一体的新型胶凝材料生产技术。它是由硅、镁、铁、铝、硫和氮按特定的比例和反应条件组成，是一种高强度的胶凝材料。该技术从根本上突破了赤泥、电石渣等固体废弃物不可持续、经济、循环处理的技术瓶颈，使烟气处理副产物和各种工业固体废弃物焕发出新的活力，实现了固体废弃物资源无害化处理、资源化利用和可持续产出的目标，真正实现了“以废治废”。这是一种全新的环境治理范式，是先进技术理念和先进生产力的完美融合。

工艺原理:晶粉胶凝材料制备工艺简单，生产过程中不使用不可再生的石灰石资源，区别于水泥“两磨一烧”的复杂工艺，不使用煤的高温煅烧，可减少80%以上的CO2排放，原料和生产工艺符合低碳目标。强度指标可达80-100 MPa (28d)，最高可稳定在100 MPa。根据后续使用场景，不仅可以生产标准普通硅酸盐水泥标号的产品，还可以生产比需求强度为5-40 MPa的产品。基于相应的物质如硅、铁、铝、钙等。，在特定的比例和反应条件下，大型工业固体废弃物中的分子物质释放出可溶性活性物质，然后经过解聚、缩聚形成特殊的网络结构，进一步硬化成具有“早强、快硬”性能的胶凝材料。

三、晶粉胶凝材料技术的主要创新成果

中经环境研发团队经过多年潜心研发，在实验室和大规模生产中反复打磨研发出结晶粉末胶凝材料，并将烟气治理的副产物与工业固废相结合，形成了一系列创新成果，从而完成了烟气、废水、固废的一体化协同治理。

1.非煅烧低碳技术

介晶环境下首创的结晶粉末胶凝材料，主要以粉煤灰、钢渣、电石渣、水渣、尾矿等工业固体废弃物为原料。其制备工艺简单，生产过程中不使用石灰石资源，优化了水泥“两磨一烧”工艺，减少了煤炭燃烧的高温煅烧环节，有效降低了CO2排放和能耗，大力推动了低碳技术在水泥和建材领域的应用。

2.早强、快硬和良好的机械性能。

水晶粉胶凝材料具有凝结硬化速度快、早期强度高的特点。通过改进的工艺制备的晶体粉末材料可快速固化，并可在约3小时内硬化。早期强度高，1-3天抗压强度可达80%以上，具有快硬水泥的特点；能满足各种应急和抢修工程的施工。

3.良好的耐久性和热稳定性

水晶粉由于网络结构稳定，完全可以避免金属离子迁移引起的碱-骨料反应和其他胶凝材料的骨料反应，抵抗自然破坏的能力强，耐腐蚀性好，渗透性低，耐冻融循环。同时，晶体粉末还具有良好的热稳定性，是一种氧化物网络结构体系，在1000 -1200之间不氧化，不分解。耐火极限可达1000，具有良好的耐火性能，完全可以满足防火阻燃的要求。

4.原材料来源广泛

制备结晶粉的原料均为散装工业固体废弃物，如粉煤灰、矿渣、赤泥、建筑垃圾等。这些固体废物每年都有很大的增长，而且储存量很大。在实际生产中，可以结合当地的主要固体废弃物作为主要原料，辅以周围其他种类的固体废弃物。

5.不产生二次固体废物。

与单一固体废弃物提纯有价元素或改性制备其他材料不同，结晶粉末胶凝材料可以根据不同等级的固体废弃物生产相应质量的产品；搭配高、中、低质量的产品。在不对工艺进行大的调整的前提下，最大限度的利用固体废弃物，使其资源化、产品化、商品化。对外，不会产生残渣等二次固废，固废“吃干，挤出”。

四、应用及效果

晶粉胶凝材料可用于各种工程场景，如制备晶粉基混凝土、清水混凝土、生产装配式墙板、预制构件等。中冶结合水晶粉胶凝材料的特点，开发了水晶砖、水晶板等一系列实用性强、价值高的产品，可用于商业、民用建筑和装饰，也可用于各种矿山(坑)的回填。结合其他用于调理的固体废弃物，可以获得满足回填要求的填料。该技术已获得16项发明专利和2项实用新型专利，获得中国循环经济专利一等奖和北京市科技进步三等奖。

1.水晶砖、水晶板等系列实用高价值产品。

用水晶粉胶凝材料制成的水晶砖、水晶板等建筑材料，经国家建筑材料质检中心检验，强度高、密度低、耐火等级达到A1。还具有导热系数低、保温性好、吸水率低的优点。与市场上其他同类建材产品相比，在成本和性能上具有很强的竞争优势，成本比水泥制品低30%以上，抗压和抗折性能比水泥制品高50%以上。

2.矿山恢复

介晶固体废弃物技术可以利用剥离的表土、岩石碎块、矿石开采遗留的精矿分离后产生的低品位矿石和尾矿为原料，辅以其他常见的大宗工业固体废弃物，就地取材，因地制宜，变废为宝，生产固体废弃物基胶凝材料“晶粉”。晶粉胶凝材料可以替代传统水泥，无需高温煅烧，可直接用于矿山恢复和改造，也可作为基础设施、建材等领域的产品。晶粉胶凝材料技术的应用符合我国“双碳”政策的要求，可以为实现零碳治理乃至负碳治理做出应有的贡献。

3.矿井回填

晶体粉末胶凝材料还可以有效地用于各种矿山回填工艺中。以地下开采矿山为例，可以用少量常规“水晶粉”替代传统的熟料基胶结剂，将采矿尾矿混合形成充填体进行回填；根据“水晶粉”的生产原理，可以直接以尾矿为基础原料，辅以普通工业固体废弃物，现场生产出符合要求的充填体。将大量尾矿充填到地下，可以减少尾矿排放等废弃物造成的污染，对地下采空区起到良好的支护作用，避免采空区围岩坍塌，防止大量采空区对生态环境的破坏，从而有效保护矿区地表。介晶环境下“水晶粉”技术及其应用可以替代熟料基充填料，有效降低充填成本，提高固体废弃物充填矿山的积极性。

动词 （verb的缩写）结论

在国家“双碳”战略的推动下，以工业固体废弃物为主要成分的非煅烧低碳胶凝材料替代普通硅酸盐水泥成为新的选择，相信该技术将成为水泥行业实现“双碳”战略的首选。