安徽省科學(xué)技術(shù)獎提名項目公示（礦渣資源化高效處置礦渣立式輥磨機關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化）

一、項目名稱(chēng)：

礦渣資源化高效處置礦渣立式輥磨機關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化

二、提名者及提名意見(jiàn)

提名者：合肥水泥研究設計院有限公司

提名意見(jiàn)：“礦渣資源化高效處置礦渣立式輥磨機關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化”項目是合肥中亞建材裝備有限責任公司和合肥水泥研究設計院有限公司聯(lián)合立項的重大科技創(chuàng )新項目。

經(jīng)審查，本推薦書(shū)中所列內容真實(shí)可靠，各欄目均要求填寫(xiě)，符合申報要求。鑒于該項目技術(shù)水平高，應用范圍廣，經(jīng)濟效益顯著(zhù)，提名2023年度安徽省科學(xué)技術(shù)獎（技術(shù)進(jìn)步類(lèi)）。

三、項目簡(jiǎn)介

本項目屬于礦渣資源化高效處置技術(shù)領(lǐng)域。

本項目針對礦渣體量大、處置技術(shù)難以及處置裝備存在的高能耗、高阻力、高污染等問(wèn)題，基于數字化設計技術(shù)重點(diǎn)從數字化仿真、數字化設計、智能制造、智能運維等方面進(jìn)行研究，協(xié)同優(yōu)化處置技術(shù)中磨選系統的關(guān)鍵參數，開(kāi)發(fā)出高效選粉和粉磨技術(shù)及成套裝備，通過(guò)礦渣立式磨輥磨機的高效動(dòng)態(tài)選粉系統和粉磨結構，實(shí)現調控磨選出不同產(chǎn)量、不同級配、不同品質(zhì)的礦粉，獲得更高的生產(chǎn)效率和更低的能耗，以及制備的礦粉活性更高。通過(guò)三維協(xié)同設計、智能化制造和智能運維技術(shù)，顯著(zhù)提升了設計效率、制造質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量，推動(dòng)傳統制造業(yè)向更智能、高效和可持續發(fā)展的方向邁進(jìn)。成果可廣泛應用于礦渣資源化處置領(lǐng)域，提高礦粉生產(chǎn)產(chǎn)量和礦粉活性，減少水泥熟料用量，科學(xué)合理利用工業(yè)廢渣，降低二氧化碳排放量，符合國家環(huán)保低碳發(fā)展戰略，是高效節能的規?；勰パb備。

通過(guò)本項目的成功實(shí)施，創(chuàng )新性地使用數字化技術(shù)開(kāi)發(fā)成套高效選粉和粉磨裝備的思路，為礦渣資源化高效處置大型裝備開(kāi)發(fā)及技術(shù)升級提供了一種新的研究思路，開(kāi)發(fā)的HRM36.3K、HRM46.3K、HRM51.3K和HRM55.3K系列礦渣立式輥磨機已應用到百余家礦粉生產(chǎn)線(xiàn)上，可滿(mǎn)足年產(chǎn)40~90萬(wàn)噸礦粉生產(chǎn)線(xiàn)配套的要求，推動(dòng)了礦粉行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。項目關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng )新點(diǎn)如下：

1. 研制出HRM36.3K、HRM46.3K、HRM51.3K和HRM55.3K系列礦渣磨承載機構。針對礦渣立式輥磨機承載機構受到高壓、動(dòng)載、熱載等多維度和多場(chǎng)耦合作用下特性，基于有限元法構建承載機構多場(chǎng)耦合仿真模型，獲得全方位的受力和變形數據，有效評估承載機構的結構性能，設計了一種立式輥磨機內部自分級裝置和整體緩沖型下定位裝置，提高了承載機構的剛度和強度，降低了機構斷裂破壞概率。

2. 研制出一種流線(xiàn)形葉片的選粉系統。針對磨后礦粉高比表和級配窄特點(diǎn)，以及礦渣立式輥磨機磨內渦流分布特性，采用CFD模擬技術(shù)建立了磨內氣固兩相流場(chǎng)仿真模型，獲得磨內流場(chǎng)分布特征以及顆粒在分級區分布規律，采用流線(xiàn)形葉片結構有效降低了選粉系統壓損和能耗，提高礦粉分級精度，設計了一種超細選粉機用氣體密封技術(shù)，有效阻止粗顆粒逃逸，進(jìn)一步提高了礦粉品質(zhì)。

3. 開(kāi)發(fā)出顆粒場(chǎng)驅動(dòng)粉磨技術(shù)設計方法。針對高壓力、非受限、窄粒度環(huán)境下的料床特點(diǎn)，采用離散元法建立了立式輥磨機破碎仿真模型，可視化觀(guān)察任意時(shí)刻顆粒場(chǎng)運動(dòng)及分布狀態(tài)，開(kāi)發(fā)了料床物料運動(dòng)和料床密實(shí)度調控技術(shù)，以及物料運動(dòng)料床壓穩性檢測裝置，提高了沉床能力和設備運行穩定性，提高了粉磨效率和降低能耗。

4. 研制出3輥HRM36.3K、HRM46.3K、HRM51.3K和HRM55.3K系列礦渣磨?；陔x散元法對比分析了不同輥數的礦渣立式輥磨機粉磨效果，得到3輥下的料床粉磨效率高和能耗低，結合一套半工業(yè)化立式輥磨機試驗系統開(kāi)展的礦渣粉磨試驗數據，獲得3輥磨比4輥磨穩定性更好，電耗更低。

5. 開(kāi)發(fā)出礦粉機械活化技術(shù)。通過(guò)數值模擬和粉磨試驗綜合研究，開(kāi)發(fā)出一組最優(yōu)碾磨結構及參數，有效使礦粉顆粒內部產(chǎn)生晶格畸變、晶粒破碎和晶界滑移等微觀(guān)結構變化，從而提高了礦粉活性，制備的S95級礦渣粉7天和28天活性指數最高可達85%和105%。

6. 開(kāi)發(fā)出礦渣立式輥磨機多因素多目標優(yōu)化方法。針對礦渣立式輥磨機多參數、多指標的生產(chǎn)特點(diǎn)，采用響應曲面設計方法獲取各參數對指標的響應曲面，基于期望函數法，獲得一組最優(yōu)組合，可提高粉磨效率和降低能耗。

7. 開(kāi)發(fā)出礦渣立式輥磨機三維協(xié)同設計方法。針對礦渣立式輥磨機結構復雜、零部件繁多、材料種類(lèi)多等特點(diǎn)，搭建產(chǎn)品數據管理（PDM）系統，有效提高設計效率和降低錯誤率，協(xié)同智能制造技術(shù)，實(shí)現多廠(chǎng)、多設備、多工藝之間的協(xié)同生產(chǎn)，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率及質(zhì)量。

8. 開(kāi)發(fā)出遠程運維平臺。將礦粉生產(chǎn)線(xiàn)的實(shí)時(shí)運行情況、設備性能參數、系統故障信息等數據遠程傳輸到運維中心，利用低代碼開(kāi)發(fā)技術(shù)，快速搭建項目的可視化界面、曲線(xiàn)圖表、維修工單等模塊，并通過(guò)內置算法做到智能報警、設備故障預判，讓生產(chǎn)管理人員、設備供貨廠(chǎng)家實(shí)時(shí)掌握礦粉生產(chǎn)線(xiàn)的運行狀態(tài)和性能參數，快速響應和排除故障，及時(shí)調整工藝流程，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

四、客觀(guān)評價(jià)

安徽省科學(xué)技術(shù)情報研究所查新認為：本項目中研發(fā)和采用的立式輥磨機內部自分級裝置、整體緩沖型下定位裝置、鋪料裝置、流線(xiàn)形葉片選粉系統、組合式壓力氣體密封結構、分級粉磨結構、高強度整體機架、新型選粉機裝置、動(dòng)網(wǎng)格劃分、雙向耦合模擬、顆粒床破碎仿真、多場(chǎng)耦合仿真、三維協(xié)同設計、數字化運維平臺等創(chuàng )新技術(shù)，國內外尚未見(jiàn)有文獻報道。

2023年12月15日，本項目成果經(jīng)安徽省硅酸鹽學(xué)會(huì )組織鑒定，結論為：“項目成果主要技術(shù)經(jīng)濟指標達到國際先進(jìn)水平。成果的成功應用對推動(dòng)我國礦粉行業(yè)節能減排具有積極意義，經(jīng)濟和社會(huì )效益顯著(zhù)，市場(chǎng)前景廣闊。建議：加大成果推廣力度?！?/span>

五、推廣應用情況、經(jīng)濟效益和社會(huì )效益

本項目經(jīng)濟和社會(huì )效益顯著(zhù)，市場(chǎng)前景廣闊。截至2023年12月已推廣應用客戶(hù)百余家，包括濟源國泰、黃石秦河、銅陵海源、上海南方崛榮、臨安余臨、青島申飛、青島海凝、宜興青象、宜興東一、湖北華祥水泥、廣東羅浮山水泥、湛江寶鋼、湖州高強、湖州興云、無(wú)錫金久、無(wú)錫天裕、德清益眾、珠?；浽７?、巢湖億利達等公司。開(kāi)發(fā)的3輥礦渣立式輥磨機相比4輥的產(chǎn)量提高7.14%和系統電耗降低9%以上，礦粉活性7天和28天活性指數均提高5%以上。

自HRM36.3K、HRM46.3K、HRM51.3K和HRM55.3K礦渣立式輥磨機研制成功以來(lái)，我們已經(jīng)成功簽訂了50臺HRM36.3K、13臺HRM46.3K、1臺HRM51.3K和2臺HRM55.3K礦渣立式磨的合同，合同總額達到了人民幣57550萬(wàn)元。此后，預計每年新增銷(xiāo)售10臺HRM36.3K和5臺HRM46.3K礦渣立式磨，銷(xiāo)售收入將會(huì )達到約17250萬(wàn)元，利稅也將超過(guò)5175萬(wàn)元。本項目應用于礦渣行業(yè)，無(wú)論是能耗上還是產(chǎn)量上都取得良好的效果。我公司目前已投產(chǎn)66臺新型礦渣磨，一年可生產(chǎn)礦渣粉3000萬(wàn)噸，則可降低電耗3.94×3000萬(wàn)噸=1.182×10⁸kWh；每度電按照0.7元計算，則可節約8273萬(wàn)元；節約一度電可少排放0.58噸二氧化碳，則全年可減少6784萬(wàn)噸二氧化碳排放。

項目主要應用單位如下：

本項目將把立式輥磨機制備礦粉技術(shù)水平提升到國際先進(jìn)水平，對于行業(yè)和地區產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)品結構的調整具有推動(dòng)和促進(jìn)作用。本項目的順利實(shí)施，極大的提升了我們企業(yè)的綜合實(shí)力和市場(chǎng)競爭力，為企業(yè)培養了一批青年骨干，獲得了若干專(zhuān)利技術(shù)，發(fā)表了若干高水平學(xué)術(shù)論文和報告，為公司的可持續發(fā)展奠定了堅實(shí)的基礎。

六、發(fā)表文章和主要知識產(chǎn)權等目錄

（一）文章

（二）專(zhuān)利

七、主要完成人情況

八、主要完成單位及創(chuàng )新推廣貢獻

第一完成單位：合肥中亞建材裝備有限責任公司，承擔實(shí)驗研究、工藝研究及開(kāi)發(fā)、關(guān)鍵設備及技術(shù)研究開(kāi)發(fā)、關(guān)鍵設備加工制造、工程技術(shù)服務(wù)、科技成果推廣等工作。

第二完成單位：合肥水泥研究設計院有限公司，承擔項目立項、工藝系統研究、研究統籌協(xié)調、驗收鑒定等工作。

九、完成人合作關(guān)系說(shuō)明

負責人劉暢與完成人張偉麗、王國慶、袁鳳宇、葉衛東、楊成鋼、劉福永、費豪文、李洋均為合肥中亞建材裝備有限責任公司的技術(shù)研發(fā)人員。作為項目負責人，劉暢與其他同志共同完成了“礦渣資源化高效處置礦渣立式輥磨機關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化”項目的合作研究，創(chuàng )新和改進(jìn)了立式磨的多項關(guān)鍵技術(shù)。在與合肥水泥研究設計院有限公司合作研發(fā)過(guò)程中，負責人劉暢主持指導開(kāi)展各項研發(fā)設計工作，牽頭組建了項目研發(fā)團隊，主持技術(shù)路線(xiàn)制定，指導開(kāi)展各項研發(fā)及設計工作，指導與協(xié)調項目合作單位完成項目必須的其它工作。