一、項目名稱：

礦渣資源化高效處置礦渣立式輥磨機關鍵技術研究與產(chǎn)業(yè)化

二、提名者及提名意見

提名者：合肥水泥研究設計院有限公司

提名意見：“礦渣資源化高效處置礦渣立式輥磨機關鍵技術研究與產(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，本推薦書中所列內(nèi)容真實可靠，各欄目均要求填寫，符合申報要求。鑒于該項目技術水平高，應用范圍廣，經(jīng)濟效益顯著，提名2023年度安徽省科學技術獎（技術進步類）。

三、項目簡介

本項目屬于礦渣資源化高效處置技術領域。

本項目針對礦渣體量大、處置技術難以及處置裝備存在的高能耗、高阻力、高污染等問題，基于數(shù)字化設計技術重點從數(shù)字化仿真、數(shù)字化設計、智能制造、智能運維等方面進行研究，協(xié)同優(yōu)化處置技術中磨選系統(tǒng)的關鍵參數(shù)，開發(fā)出高效選粉和粉磨技術及成套裝備，通過礦渣立式磨輥磨機的高效動態(tài)選粉系統(tǒng)和粉磨結構，實現(xiàn)調(diào)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。通過三維協(xié)同設計、智能化制造和智能運維技術，顯著提升了設計效率、制造質(zhì)量和服務質(zhì)量，推動傳統(tǒng)制造業(yè)向更智能、高效和可持續(xù)發(fā)展的方向邁進。成果可廣泛應用于礦渣資源化處置領域，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(zhàn)略，是高效節(jié)能的規(guī)模化粉磨裝備。

通過本項目的成功實施，創(chuàng)新性地使用數(shù)字化技術開發(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發(fā)及技術升級提供了一種新的研究思路，開發(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)線上，可滿足年產(chǎn)40~90萬噸礦粉生產(chǎn)線配套的要求，推動了礦粉行業(yè)的技術進步。項目關鍵技術創(chuàng)新點如下：

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、動載、熱載等多維度和多場耦合作用下特性，基于有限元法構建承載機構多場耦合仿真模型，獲得全方位的受力和變形數(shù)據(jù)，有效評估承載機構的結構性能，設計了一種立式輥磨機內(nèi)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. 研制出一種流線形葉片的選粉系統(tǒng)。針對磨后礦粉高比表和級配窄特點，以及礦渣立式輥磨機磨內(nèi)渦流分布特性，采用CFD模擬技術建立了磨內(nèi)氣固兩相流場仿真模型，獲得磨內(nèi)流場分布特征以及顆粒在分級區(qū)分布規(guī)律，采用流線形葉片結構有效降低了選粉系統(tǒng)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，有效阻止粗顆粒逃逸，進一步提高了礦粉品質(zhì)。

3. 開發(fā)出顆粒場驅(qū)動粉磨技術設計方法。針對高壓力、非受限、窄粒度環(huán)境下的料床特點，采用離散元法建立了立式輥磨機破碎仿真模型，可視化觀察任意時刻顆粒場運動及分布狀態(tài)，開發(fā)了料床物料運動和料床密實度調(diào)控技術，以及物料運動料床壓穩(wěn)性檢測裝置，提高了沉床能力和設備運行穩(wěn)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。基于離散元法對比分析了不同輥數(shù)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(tǒng)開展的礦渣粉磨試驗數(shù)據(jù)，獲得3輥磨比4輥磨穩(wěn)定性更好，電耗更低。

5. 開發(fā)出礦粉機械活化技術。通過數(shù)值模擬和粉磨試驗綜合研究，開發(fā)出一組最優(yōu)碾磨結構及參數(shù)，有效使礦粉顆粒內(nèi)部產(chǎn)生晶格畸變、晶粒破碎和晶界滑移等微觀結構變化，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(shù)最高可達85%和105%。

6. 開發(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(shù)、多指標的生產(chǎn)特點，采用響應曲面設計方法獲取各參數(shù)對指標的響應曲面，基于期望函數(shù)法，獲得一組最優(yōu)組合，可提高粉磨效率和降低能耗。

7. 開發(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、材料種類多等特點，搭建產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）系統(tǒng)，有效提高設計效率和降低錯誤率，協(xié)同智能制造技術，實現(xiàn)多廠、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. 開發(fā)出遠程運維平臺。將礦粉生產(chǎn)線的實時運行情況、設備性能參數(shù)、系統(tǒng)故障信息等數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)竭\維中心，利用低代碼開發(fā)技術，快速搭建項目的可視化界面、曲線圖表、維修工單等模塊，并通過內(nèi)置算法做到智能報警、設備故障預判，讓生產(chǎn)管理人員、設備供貨廠家實時掌握礦粉生產(chǎn)線的運行狀態(tài)和性能參數(shù)，快速響應和排除故障，及時調(diào)整工藝流程，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

四、客觀評價

安徽省科學技術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(nèi)部自分級裝置、整體緩沖型下定位裝置、鋪料裝置、流線形葉片選粉系統(tǒng)、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、動網(wǎng)格劃分、雙向耦合模擬、顆粒床破碎仿真、多場耦合仿真、三維協(xié)同設計、數(shù)字化運維平臺等創(chuàng)新技術，國內(nèi)外尚未見有文獻報道。

2023年12月15日，本項目成果經(jīng)安徽省硅酸鹽學會組織鑒定，結論為：“項目成果主要技術經(jīng)濟指標達到國際先進水平。成果的成功應用對推動我國礦粉行業(yè)節(jié)能減排具有積極意義，經(jīng)濟和社會效益顯著，市場前景廣闊。建議：加大成果推廣力度。”

五、推廣應用情況、經(jīng)濟效益和社會效益

本項目經(jīng)濟和社會效益顯著，市場前景廣闊。截至2023年12月已推廣應用客戶百余家，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、無錫金久、無錫天裕、德清益眾、珠?；浽７?、巢湖億利達等公司。開發(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(tǒng)電耗降低9%以上，礦粉活性7天和28天活性指數(shù)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，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57550萬元。此后，預計每年新增銷售10臺HRM36.3K和5臺HRM46.3K礦渣立式磨，銷售收入將會達到約17250萬元，利稅也將超過5175萬元。本項目應用于礦渣行業(yè)，無論是能耗上還是產(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3000萬噸，則可降低電耗3.94×3000萬噸=1.182×10⁸kWh；每度電按照0.7元計算，則可節(jié)約8273萬元；節(jié)約一度電可少排放0.58噸二氧化碳，則全年可減少6784萬噸二氧化碳排放。

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水平提升到國際先進水平，對于行業(yè)和地區(qū)產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)品結構的調(diào)整具有推動和促進作用。本項目的順利實施，極大的提升了我們企業(yè)的綜合實力和市場競爭力，為企業(yè)培養(yǎng)了一批青年骨干，獲得了若干專利技術，發(fā)表了若干高水平學術論文和報告，為公司的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅實的基礎。

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，承擔實驗研究、工藝研究及開發(fā)、關鍵設備及技術研究開發(fā)、關鍵設備加工制造、工程技術服務、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(tǒng)研究、研究統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、驗收鑒定等工作。

九、完成人合作關系說明

負責人劉暢與完成人張偉麗、王國慶、袁鳳宇、葉衛(wèi)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鍵技術研究與產(chǎn)業(yè)化”項目的合作研究，創(chuàng)新和改進了立式磨的多項關鍵技術。在與合肥水泥研究設計院有限公司合作研發(fā)過程中，負責人劉暢主持指導開展各項研發(fā)設計工作，牽頭組建了項目研發(fā)團隊，主持技術路線制定，指導開展各項研發(fā)及設計工作，指導與協(xié)調(diào)項目合作單位完成項目必須的其它工作。