12—固体废物制备建筑材料.ppt.ppt

《12—固体废物制备建筑材料.ppt.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《12—固体废物制备建筑材料.ppt.ppt（60页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、十一：固体废物制备建筑材料十一：固体废物制备建筑材料 技术原理技术原理 固体废物制作建筑材料的意义固体废物制作建筑材料的意义建建筑筑材材料料是是经经济济建建设设应应用用最最广、用量最多的材料。广、用量最多的材料。许许多多固固体体废废物物的的组组成成类类似似于于建建筑筑材材料料生生产产原原料料，可可直直接接用用做做或或转转变变成成可可用用的的建建筑筑材材料。料。利利用用固固体体废废物物代代替替传传统统建建筑筑材材料料生生产产原原料料制制备备建建筑筑材材料料，保保障障建建材材工工业业的的可可持持续续发发展展和环境保护和环境保护一、胶凝材料生产技术一、胶凝材料生产技术 胶凝材料胶凝材料气硬性胶凝材料

2、气硬性胶凝材料 水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料 是是指指在在一一定定条条件件下下经经过过自自身身的的一一系系列列物物理理化化学学作作用用，能能将将砂砂、石石、砖砖、石石块块、砌砌块块或或块块状状材材料料粘粘结结成成为为具具有有一一定定强强度度的的整整体材料。体材料。1.常用气硬性胶凝材料常用气硬性胶凝材料 石灰石灰石膏石膏水玻璃水玻璃镁质胶凝材料镁质胶凝材料只只能能在在空空气气中中硬硬化化、发发展展，并并保保持持其其强强度度，在在水水中中不不能硬化。能硬化。（1）石灰）石灰煅烧煅烧：熟化熟化：硬化硬化:包括干燥、结晶和碳化三个交替进行的过程。干燥时，石灰浆体中多余水包括干燥、结晶和碳化三个交替进

3、行的过程。干燥时，石灰浆体中多余水分蒸发或被砌体吸收使石灰粒子紧密，获得一定强度。随着游离水的减少，逐渐从分蒸发或被砌体吸收使石灰粒子紧密，获得一定强度。随着游离水的减少，逐渐从饱和溶液中结晶出来，形成结晶结构网，使强度继续增强饱和溶液中结晶出来，形成结晶结构网，使强度继续增强碳化碳化：生生石石灰灰具具有有强强烈烈的的水水化化能能力力，遇遇水水发发生生熟熟化化反反应应（也也称称消消解解反反应应）生生成成熟熟石石灰灰，并并放放出出大大量量的的热热，同同时时体体积积膨膨胀胀12.5倍倍 构构成成紧紧密密交交织织的的结结构构网，强度进一步提高网，强度进一步提高（2）建筑石膏建筑石膏 石石膏膏的的生生

4、产产原原料料包包括括含含硫硫酸酸钙钙的的天天然然石石膏膏（生生石石膏膏）或或含含硫硫酸酸钙钙的的化化工工副副产产品品和和废废渣渣，如如磷磷石石膏膏、氟氟石石膏膏和和硼硼石石膏膏等等，其其化化学学成成分分为为，也也成成为为二二水水石石膏膏。建建筑筑石石膏膏是是二二水水石石膏膏经经107107170170温温度度下下煅煅烧烧分分解解而而成成的的半半水水石石膏膏，也也称称熟熟石石膏膏，反应如下反应如下：（3）水玻璃水玻璃原料包括原料包括石英砂，石英砂，纯纯碱或含碳酸碱或含碳酸钠钠的原料及的原料及有有类类似成分的固体似成分的固体废废物物。将原料磨。将原料磨细细，按比，按比例配合，在玻璃熔炉内加例配合，

5、在玻璃熔炉内加热热至至1300130014001400，熔融而生成硅酸，熔融而生成硅酸钠钠，冷却后即成固，冷却后即成固态态水玻水玻璃，反璃，反应应式如下式如下：在建筑工程中应用最多的是硅酸盐类水泥（1）原料组成：）原料组成：生产水泥的原料是石灰石、黏土和铁粉 2.常用水硬性胶凝材料常用水硬性胶凝材料 既既能能在在空空气气中中硬硬化化，又又能能在在水水中中硬硬化化，保保持持并并持持续续发发展展其强度。其强度。加加入入铁铁粉粉是是为为了了降降低低水水泥泥窑窑的的烧烧成成温温度度，使使液液相相出出现现，降降低低液液相相黏黏度度，使使石石灰灰石石和和黏黏土土彻彻底底反反应应，减减少水泥料中游离氧化钙含

6、量，从而提高水泥质量少水泥料中游离氧化钙含量，从而提高水泥质量 （2）工艺原理）工艺原理生生产产过过程程可可以以简简单单的的概概括括为为“两两磨磨一一烧烧”，即即生生料料的的配配置置和和磨磨细细、生生料料的的煅烧、熟料加石膏磨细煅烧、熟料加石膏磨细 磨细成生磨细成生将原料按比例配合、磨细，得到称为生料的混合物。将原料按比例配合、磨细，得到称为生料的混合物。煅煅烧烧生生料料在在回回转转窑窑或或立立窑窑内内，经经13501450高高温温煅煅烧烧、冷冷却却后后得得到到粒粒状状或或块块状状的的熟熟料料。熟熟料料与与适适量量石石膏膏共共同同磨磨细细，得得到到成成品品水水泥泥。煅煅烧烧炉分预热带、分解带、

7、反应带和烧成带炉分预热带、分解带、反应带和烧成带.分解带分解带:温度温度1000,主要进行的反应为：主要进行的反应为：石灰石石灰石 CaCO3=CaO+CO2,MgCO3=MgO+CO2;黏土黏土Al2O32SiO22H2O=Al2O32SiO2+2H2O反应带反应带：温度：温度10001300，发生的主要反应为：，发生的主要反应为：CaO+2Al2O3=CaO2Al2O3;2CaO+Fe2O3=2CaOFe2O3烧烧成成带带：在在1300高高温温下下，铁铁铝铝酸酸四四钙钙、铝铝酸酸三三钙钙及及碱碱质质氧氧化化钙钙烧烧成成液液相相，当当温温度度达达到到1450时时，2CaOSiO2+CaO=3

8、CaOSiO2。铁铁矿矿粉粉的的作用是使物料生成最低共熔物，大大降低熔点。作用是使物料生成最低共熔物，大大降低熔点。（3）水泥的组成）水泥的组成成分成分CaOCaOSiOSiO2 2AlAl2 2OO3 3FeFe2 2OO3 3MgOMgO含量含量64646868212123235 57 73 35 55 5烧制水泥熟料的生料化学成分范围烧制水泥熟料的生料化学成分范围/硅酸盐水泥熟料主要矿物及其含量硅酸盐水泥熟料主要矿物及其含量矿物名称矿物名称化学成分化学成分缩写符号缩写符号含量含量/%硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙3CaOSiO22CaOSiO23Ca

9、OAl2O34CaOAl2O3Fe2O3C3SC2SC3AC4AF446218305121018水水泥泥是是上上述述几几种种熟熟料料矿矿物物（另另加加石石膏膏）的的混混合合物物，改改变变熟熟料料之之间间的的比比例例，水水泥泥的的性性质质将将会会发发生生相相应应的的变变化化。如如提提高高C3SC3S、C3AC3A的的含含量量，可可制制成成快快硬硬高高强强水水泥泥；降降低低C3S、C3A 的的含含量量，适适量量提提高高C2SC2S的的含含量量，则则可可制制得得水水化化热热小小得得大大坝水泥坝水泥 墙体材料是建筑工程中的重要建筑材料。以普通砖为例，孔洞率大于15或者没有孔洞的砖，称为普通砖。根据原料

10、和工艺的不同，普通砖又分为烧结砖和蒸养（压）砖两类。在在一一般般的的房房屋屋建建筑筑中中，墙墙体体占占整整个个建建筑筑物质量的物质量的1/21/2，用工量、造价约各占，用工量、造价约各占1/31/3。2.2.墙体材料生产技术墙体材料生产技术（1）烧结砖）烧结砖焙焙烧烧是是制制砖砖的的主主要要环环节节。若若砖砖坯坯在在氧氧化化气气氛氛中中焙焙烧烧出出窑窑，则则值值得得红红砖砖。若若砖砖坯坯在在氧氧化化气气氛氛中中烧烧成成后后，再再经经浇浇水水闷闷窑窑，使使窑窑内内形形成成还还原原气气氛氛，可可促促使使砖砖内内的的红红色色高高价价氧氧化化铁铁（Fe2O3）还还原原成成青青灰灰色色的的低低价价氧氧化

11、化铁铁（FeO），然然后后冷冷却至却至300以下出窑，即制得青砖。以下出窑，即制得青砖。内内燃燃烧烧砖砖法法。它它是是将将煤煤渣渣、粉粉煤煤灰灰等等可可燃燃工工业业废废渣渣以以适适量量比比例例掺掺入入制制坯坯黏黏土土原原料料中中作作为为内内燃燃料料，当当砖砖焙焙烧烧到到一一定定温温度度时时，内内燃燃料料再再坯坯体体内内也也进进行行燃燃烧烧，这这样样烧烧成成的的砖砖称称为为内内燃砖。燃砖。以以黏黏土土、页页岩岩、煤煤矸矸石石或或粉粉煤煤为为主主要要原原料料，经经焙焙烧而成烧而成内内燃燃砖砖比比外外燃燃砖砖可可以以节节省省大大量量外外投投煤煤，节节约约黏黏土土原原料料510，且且强强度度可可提提高

12、高20左左右右，表表观观密密度度减减少少，热热导导率率降降低低，同同时时还还处处理理了了大大量量工工业业废渣。我国普遍采用。废渣。我国普遍采用。（2）蒸养（压）砖）蒸养（压）砖经经常常压压或或者者高高压压蒸蒸养养护护硬硬化化而而成成的的砖砖称称为为蒸蒸养养（压）砖，如灰砂砖、粉煤灰砖、炉渣砖等。（压）砖，如灰砂砖、粉煤灰砖、炉渣砖等。蒸蒸养养（压压）砖砖是是以以石石灰灰、砂砂为为主主要要原原料料，经经成成坯坯、养养护护而而成成的的墙墙体体材材料料。以以砂砂8090，石石灰灰1020，水水310，经经混混合合搅搅拌拌、压压制制成成型型（成成型型压压力力为为1520MPa），放放入入蒸蒸汽汽釜釜内

13、内，通通过过饱饱和和蒸蒸汽汽，经经58h的的蒸蒸压压养养护护，使使砖砖坯坯中中的的砂砂子子与与石石灰灰反反应应生生成成含含水水硅硅酸酸钙钙与与砂砂料料牢牢固固粘粘结结，形成具有相当高强度的灰砂砖。形成具有相当高强度的灰砂砖。（3）玻璃玻玻璃璃种种类类很很多多，按按功功能能可可以以分分为为平平板板玻玻璃璃、热热反反射射玻玻璃璃、异型玻璃、夹层玻璃、泡沫玻璃和中空玻璃等异型玻璃、夹层玻璃、泡沫玻璃和中空玻璃等 生生产产玻玻璃璃的的原原料料包包括括硅硅质质原原料料（如如石石英英砂砂岩岩、石石英英砂砂、石石英英岩岩、脉脉石石石石英英等等）及及其其配配料料（如如白白云云岩岩、石石灰灰岩岩等等）。主主要要

14、物物相相SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O前前四四项项的的大大致致含含量量分分别别为为7073、125、810、1.54.5，后后两两项项之之和和为为1315。利用天然原料或工业废渣经配料、熔融、浇铸、结晶、退火等工序制成。成分成分SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3+FeONa2O+KOCr2O3组成组成/47491521811681417241铸石的化学成分/（4）铸石）铸石固体废物利用依据先考虑物相及其含量先考虑物相及其含量再考虑化学组分的含量再考虑化学组分的含量各种性能特征各种性能特征国家重点基础研究发展规划项目申请书高温固体排放物微晶二元高温固体排放物微晶二元

15、胶凝材料凝石化的基础研究胶凝材料凝石化的基础研究申报单位：清华大学申报单位：清华大学参加单位：清华大学参加单位：清华大学 中国科学院中国科学院 中国矿业大学中国矿业大学 中南大学中南大学 中国质大学中国质大学4/4/2023汇报内容汇报内容汇报内容汇报内容立项依据立项依据 拟解决的拟解决的关键科学问题关键科学问题研究内容和总体实施方案研究内容和总体实施方案创新点创新点预期目标预期目标研究基础和条件研究基础和条件首席科学家简介首席科学家简介4/4/2023研究基础研究基础固废固废建材建材开采开采西部西部特殊特殊团队基础团队基础 资源环境良性循环新廉洁大RRRR 自然规律现代技术 古代文明立项依据

16、立项依据 总体思路总体思路微微 晶晶 二二 元元 凝凝 石石 化化 5关键5课题5创新点预预 期期 成成 果果5 5基础基础5 5技术技术5 5量化量化5-4-3-2-15-4-3-2-1资源、环境领域五方面的难题高温固体排放物高温固体排放物传统水泥建材传统水泥建材矿产资源开采矿产资源开采西部发展西部发展特殊工程特殊工程高温固体排放物高温固体排放物高温固体排放物高温固体排放物2002年冶金炉渣年冶金炉渣1.5亿吨亿吨，电厂灰渣，电厂灰渣1.8亿吨以上亿吨以上，利用率约利用率约50%，高温固体排放物约占工业固体废弃，高温固体排放物约占工业固体废弃物总量的物总量的1/3。4/4/2023传统水泥、

17、建材传统水泥、建材据统计（据统计（20022002年）年）粘土砖：粘土砖：90009000亿块亿块水泥：水泥：7 7亿多吨亿多吨毁地：毁地：1515万多亩万多亩COCO2 2：6 6亿多吨亿多吨粉尘粉尘:64%:64%（水泥）（水泥）石灰石石灰石:6:6亿多吨亿多吨矿产资源开采、西部发展及特殊工程矿产资源开采、西部发展及特殊工程矿产资源开采、西部发展及特殊工程矿产资源开采、西部发展及特殊工程城市垃圾城市垃圾戈壁沙漠戈壁沙漠开采破坏开采破坏矿产资源开采严重灾害矿产资源开采严重灾害开采塌陷:超过1150km2(1993资料)直接损失:约为3.17亿元/年西部基建工程西部基建工程普遍面临固砂、固土难

18、题特殊工程特殊工程危险废物（如核废料、城市垃圾焚灰等）固化处理需求。4/4/20234R原则原则4特点特点Reduce Reuse Recycle ReorganizeReduce Reuse Recycle Reorganize（减量减量）（复用复用）（）（循环循环）(重组重组）大大（资源）：大量固废大宗资源（资源）：大量固废大宗资源洁洁（环境）：清洁生产环境友善（环境）：清洁生产环境友善廉廉（经济）：成本低廉实施方便（经济）：成本低廉实施方便新新（创新）：理论突破技术创新（创新）：理论突破技术创新 主体主要化学成分：SiO2，Al2O3，CaO，MgO，Fe2O3，K2O，Na2O主体主体

19、二元凝石化二元凝石化配体配体+微晶二元凝石化思路的提出微晶化物料微晶化物料凝石水泥力学性能比较凝石水泥力学性能比较凝石凝石XRDXRD图图水泥熟料水泥熟料XRDXRD图图微晶、非晶质特征微晶、非晶质特征晶质特征晶质特征凝石水泥凝石水泥凝石水泥凝石水泥XRDXRD比较比较比较比较微晶二元凝石与水泥混凝土的对比 水泥混凝土水泥混凝土 微晶二元微晶二元凝石凝石晶态晶态结晶结晶非晶、微晶非晶、微晶体系体系一元化一元化二元化二元化物相物相硅酸钙为主体硅酸钙为主体硅氧、铝氧四面体为主体硅氧、铝氧四面体为主体结构结构人造物质结构人造物质结构类天然岩石结构类天然岩石结构工艺工艺高污染、高能耗高污染、高能耗湿法

20、清洁生产湿法清洁生产原料原料天然矿物天然矿物工业废弃物工业废弃物应用应用固结洁净砂石固结洁净砂石固结各类砂、石、土等固结各类砂、石、土等微晶二元凝石化提出的科学依据微晶化微晶化？二元化二元化？凝石化凝石化？科学依据：大自然的启示科学依据：大自然的启示大自然行为大自然行为人类行为人类行为科学依据：地质学变质成岩作用针沸石针沸石K K2.52.5MgMg2 2CaCa1.51.5AlAl1010SiSi2626O O7272 28H28H2 2O O片沸石片沸石CaCa4 4AlAl8 8SiSi2828O O7272 24H24H2 2O O斜发沸石斜发沸石NaNa6 6AlAl6 6SiSi3

21、030O O7272 24H24H2 2O O古罗马斗兽场：白榴火山灰Pozzolana（碱性火山灰）科学依据：千年古建筑的启示 现代水泥混凝土的贡献与问题现代水泥混凝土的贡献与问题1824年波特兰水泥问世以来，以硅酸钙为主体的波特兰水泥体系（3CaOSiO2，2CaOSiO2，3CaOAl2O3，4CaOAl2O3Fe2O3）的理论、标准和生产模式已成定式水泥基复合材料的耐久性(长寿命)问题仍未解决火山灰质物料主要用作配料（混合材）硅酸盐水泥与火山灰质物料主要化学成分对比硅酸盐水泥与火山灰质物料主要化学成分对比SiO2Al2O3CaONa2O+K2O水水 泥泥2123576468 0.6沸沸

22、 石石37 6811 1517110火山灰火山灰52 7213 211716粉煤灰粉煤灰34 6017 351 101 8高炉渣高炉渣23 425 175 36 （部分统计数据）TOTO2 2（铝氧硅氧）在不同物质中所占比重（铝氧硅氧）在不同物质中所占比重1.大自然火山灰变成沸石：有一条可行道路2.古罗马文明证明：火山灰几千年的建筑物3.今天的高温固体排放物：“火山灰”反思迄今，以破坏生态为代价的现代水泥工业仍在大发展？1.大自然的过程是漫长的2.古代的科学技术水平火山灰活性发挥3.今天水泥混凝土的“固有定式”束缚思想 立项 接受启示站在巨人肩上跳出框架建立新体系n 启示火山成岩原理火山成岩原

23、理凝石化理论凝石化理论高温高温岩浆岩浆高温熔高温熔体化体化微晶二元微晶二元凝石化凝石化粒化粒化微晶化微晶化微晶微晶二元设二元设计计沉积沉积变质变质火山火山灰化灰化剥蚀剥蚀分离分离高温固体高温固体排放物排放物凝石化凝石化高温固体排放物高温固体排放物“微晶二元微晶二元”过过程程技术路线技术路线拟解决的关键问题1.高温固体排放物物相演化机理和环境友善资源化设计高温固体排放物物相演化机理和环境友善资源化设计 （无害资源化）（无害资源化）2.熔渣高内能形成、冻结及非平衡态微晶化过程机理熔渣高内能形成、冻结及非平衡态微晶化过程机理（物料活性化）（物料活性化）3.微晶化物料的微观破碎机理、机械化学特性及能量

24、耗散规律微晶化物料的微观破碎机理、机械化学特性及能量耗散规律（高效清洁化）（高效清洁化）4.微晶化物料微晶化物料凝石化凝石化过程中的界面物理化学及二元匹配成岩机理过程中的界面物理化学及二元匹配成岩机理（二元凝石化）（二元凝石化）5.凝石结构表征及环境稳定性评价凝石结构表征及环境稳定性评价（体系标准化）（体系标准化）研究内容及实施方案研究内容及实施方案研究内容及实施方案研究内容及实施方案（5 5 5 5个课题）个课题）个课题）个课题）1 1、高温固体排放物环境行为、物相及资源化高温固体排放物环境行为、物相及资源化 高温固体排放物的理化性质、物相演化及环高温固体排放物的理化性质、物相演化及环 境行

25、为；境行为；高温固体排放物无害化处理及资源化机制；高温固体排放物无害化处理及资源化机制；高温固体排放物组分设计、调配与优化。高温固体排放物组分设计、调配与优化。承担单位：清华大学、中国地质大学承担单位：清华大学、中国地质大学 负负 责责 人：马鸿文、朱永法人：马鸿文、朱永法学学术术骨骨干干：叶叶大大年年、彭彭晓晓峰峰、廖廖立立兵兵、白白志志民民、潘潘伟伟、李建保、岳光溪、姜忠良、杨静等李建保、岳光溪、姜忠良、杨静等4/4/2023研究内容及实施方案研究内容及实施方案2、熔渣非平衡态微晶化演化机理、熔渣非平衡态微晶化演化机理 高温熔体高熵无序化形成过程机理高温熔体高熵无序化形成过程机理 高温熔体

26、高内能状态快速冻结及非平衡态高温熔体高内能状态快速冻结及非平衡态 微晶化机理微晶化机理 熔渣高效均匀微晶化机理、方法及过程优化熔渣高效均匀微晶化机理、方法及过程优化 承担单位：中国科学院、清华大学承担单位：中国科学院、清华大学负负 责责 人：戴学刚、朱国才人：戴学刚、朱国才学术骨干：林伟刚、朱庆山、姚建中、郭占成、杨学民、学术骨干：林伟刚、朱庆山、姚建中、郭占成、杨学民、谢朝晖、董利民、彭兵、景山、龚竹青等谢朝晖、董利民、彭兵、景山、龚竹青等研究内容及实施方案研究内容及实施方案研究内容及实施方案研究内容及实施方案3 3、微晶化物料高效清洁制备的理论与方法、微晶化物料高效清洁制备的理论与方法 微

27、晶化物料微观破碎机理及能量耗散规律；微晶化物料微观破碎机理及能量耗散规律；湿制备过程中微晶化物料的机械化学与表面化学；湿制备过程中微晶化物料的机械化学与表面化学；制备过程的物理模拟与多因素多目标系统优化。制备过程的物理模拟与多因素多目标系统优化。承担单位：清华大学、中国矿业大学承担单位：清华大学、中国矿业大学 负负 责责 人：孙恒虎、盖国胜人：孙恒虎、盖国胜学术骨干：陈清如、张政军、潘峰、梁汉东、陈华辉、学术骨干：陈清如、张政军、潘峰、梁汉东、陈华辉、李义春、李伯阳、梁开明等李义春、李伯阳、梁开明等 4/4/2023研究内容及实施方案研究内容及实施方案研究内容及实施方案研究内容及实施方案 4

28、4、微晶二元胶凝材料的成岩理论、微晶二元胶凝材料的成岩理论 微晶二元胶凝材料的组分匹配理论微晶二元胶凝材料的组分匹配理论；微晶二元胶凝成岩过程的界面反应动力学微晶二元胶凝成岩过程的界面反应动力学；凝石化机理凝石化机理、凝石结构表征及稳定性凝石结构表征及稳定性。承担单位：清华大学、中南大学承担单位：清华大学、中南大学负负 责责 人：柴立元、徐盛明人：柴立元、徐盛明学术骨干：叶大年、徐景明、唐亚平、赵中伟、学术骨干：叶大年、徐景明、唐亚平、赵中伟、李运姣、孙培梅、杨明德、杨天足等李运姣、孙培梅、杨明德、杨天足等 4/4/2023研究内容及实施方案研究内容及实施方案研究内容及实施方案研究内容及实施方

29、案 5 5、微晶二元胶凝材料的评价体系及生态化利用、微晶二元胶凝材料的评价体系及生态化利用 微晶二元胶凝材料的检测与评价体系微晶二元胶凝材料的检测与评价体系；微晶二元胶凝材料典型生态化利用模式微晶二元胶凝材料典型生态化利用模式；全过程的系统优化研究。全过程的系统优化研究。承担单位：中国矿业大学、清华大学承担单位：中国矿业大学、清华大学负负 责责 人：孙恒虎、缪协兴人：孙恒虎、缪协兴学术骨干：钱鸣高、李金惠、刘华生、杨宝贵、学术骨干：钱鸣高、李金惠、刘华生、杨宝贵、黄玉诚、高尔新、许小棣、何哲祥等黄玉诚、高尔新、许小棣、何哲祥等4/4/2023各课题各课题之间之间相相互有机关系互有机关系高温固体

30、排高温固体排放物环境行放物环境行为、物相及为、物相及资源化资源化微晶二元胶微晶二元胶凝材料的评凝材料的评价体系及生价体系及生态化利用态化利用微晶二元微晶二元胶凝材料胶凝材料的成岩理的成岩理论论微晶化物料微晶化物料高效清洁制高效清洁制备的理论与备的理论与方法方法熔渣非平衡熔渣非平衡态微晶化演态微晶化演化机理化机理高温固体排高温固体排放物微晶二放物微晶二元胶凝材料元胶凝材料凝石化凝石化 4/4/2023创新点1.1.概念：概念：提出常规条件微晶二元凝石化成岩概念2.2.机理：机理：揭示铝氧和硅氧四面体活性形成、活性 保存和发挥机理，建立高温固体排放物 作为胶凝主体的理论3.3.体系：体系：突破传统

31、水泥理论及标准框架约束，提 出无机胶凝材料设计的新理论体系4.4.工艺：工艺：建立二元清洁湿制备的工艺理论与方法5.5.产业：产业：建立资源环境材料良性循环的产业 模式预期成果预期成果预期成果预期成果(5(5(5(5基础基础基础基础5 5 5 5技术技术技术技术5 5 5 5量化量化量化量化)1 1、五、五项基础性研究成果项基础性研究成果1 1）微晶二元凝石化成岩理论；微晶二元凝石化成岩理论；2 2）非平衡态微晶化物相演化机理；非平衡态微晶化物相演化机理；3 3）微晶化物料结构转化机理、活性调控机理微晶化物料结构转化机理、活性调控机理 及能量耗散规律；及能量耗散规律；4 4）微晶二元胶凝材料凝

32、石化组分匹配设计模型；微晶二元胶凝材料凝石化组分匹配设计模型；5 5）凝石结构与环境稳定机理。凝石结构与环境稳定机理。4/4/2023预期成果预期成果预期成果预期成果2 2、五、五项科学技术成果项科学技术成果1 1)高温固体排放物高效无害化资源化微晶化工艺模式高温固体排放物高效无害化资源化微晶化工艺模式；2 2)微晶化物料高效清洁湿制备和湿保存工艺理论；微晶化物料高效清洁湿制备和湿保存工艺理论；3 3)微晶二元凝石材料大规模生态化利用模式；微晶二元凝石材料大规模生态化利用模式；4 4)微晶二元凝石材料质量检测、性能表征及评价体系微晶二元凝石材料质量检测、性能表征及评价体系；5 5)高温固体排放

33、物微晶二元凝石化全过程优化模型高温固体排放物微晶二元凝石化全过程优化模型。4/4/2023预期成果预期成果预期成果预期成果 3 3、五、五项量化指标成果项量化指标成果（1 1）发明专利：发明专利：5-105-10项；项；（2 2）国家科技进步奖：一等奖项，二等奖国家科技进步奖：一等奖项，二等奖1 1项；项；（3 3）SCISCI及及EIEI论文：论文：100100篇以上；篇以上；（4 4）专著：专著：3 3部部；（5 5）国际领先水平的典型生态化应用模式：国际领先水平的典型生态化应用模式：4-54-5项项4/4/2023工作基础和条件工作基础和条件工作基础和条件工作基础和条件1 1、优势参加单

34、位：、优势参加单位：清华大学：清华大学：国土资源中心、材料系、核研院、国土资源中心、材料系、核研院、热能系、水利系、环境系等热能系、水利系、环境系等中国科学院：中国科学院：过程工程研究所、地质研究所过程工程研究所、地质研究所 中国矿业大学：中国矿业大学：资源学院、化环学院、材料系、理学院资源学院、化环学院、材料系、理学院中南大学：中南大学：冶金学院冶金学院 中国地质大学：中国地质大学：材料学院材料学院 4/4/2023工作基础和条件工作基础和条件工作基础和条件工作基础和条件2 2、研究队伍、研究队伍 建议首席科学家：建议首席科学家：孙恒虎教授孙恒虎教授 清华大学清华大学 主要研究骨干：主要研究

35、骨干：两院院士两院院士3 3人人:叶大年、钱鸣高、陈清如叶大年、钱鸣高、陈清如 长江学者特聘长江学者特聘教授教授2 2人人国家杰出青年基金获得者国家杰出青年基金获得者5 5人人跨世纪优秀人才基金获得者跨世纪优秀人才基金获得者6 6人人教授、研究员教授、研究员5050多人多人 副教授、副研究员、博士副教授、副研究员、博士5050多人多人 特点特点：前辈把关掌舵，年轻人勇挑重担前辈把关掌舵，年轻人勇挑重担4/4/2023工作基础和条件工作基础和条件工作基础和条件工作基础和条件3 3、重点实验室、重点实验室 （1 1）“新型陶瓷与精细工艺新型陶瓷与精细工艺”国家重点实验室国家重点实验室 （2 2）“

36、煤的清洁燃烧技术煤的清洁燃烧技术”国家重点实验室国家重点实验室 （3 3）“粉末冶金粉末冶金”国家重点实验室国家重点实验室 （4 4）“粉末冶金粉末冶金”国家工程研究中心国家工程研究中心 （5 5）“工业锅炉及民用煤清洁燃烧工业锅炉及民用煤清洁燃烧”国家工程研究中心国家工程研究中心 （6 6）“先进材料实验室先进材料实验室 教育部重点实验室教育部重点实验室 （7 7）“精细陶瓷精细陶瓷”北京市重点实验室北京市重点实验室 （8 8）“岛津材料与力学测试中心岛津材料与力学测试中心”北京市重点实验室北京市重点实验室 （9 9）“矿物岩石材料矿物岩石材料”国家专业实验室国家专业实验室 （1010）“冶

37、金分离科学与工程冶金分离科学与工程”原有色总公司重点实验室原有色总公司重点实验室 （1111）“多相反应多相反应”中国科学院重点实验室中国科学院重点实验室4/4/2023工作基础和条件工作基础和条件工作基础和条件工作基础和条件4 4、主要的相关研究及成果：、主要的相关研究及成果：获奖情况：获奖情况：国家级二等奖以上奖励国家级二等奖以上奖励4040多项；多项；省部级二等奖以上省部级二等奖以上200200多项多项。重要成果：重要成果：获国家发明专利获国家发明专利150150多项；多项；SCISCI论文检索论文检索500500余篇；余篇；多项成果居于国际领先水平。多项成果居于国际领先水平。4/4/2

38、023首席科学家要报效祖国不负众望国内外发明专利11项，其中国际（PCT）3项；获国家及省部级科技进步奖8项，其中国家奖2项，省部级一等奖3项、二等奖3项；首届长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金、跨世纪优秀人才基金、清华大学“百人计划”等；完成国家“八五”攻关、火炬、自然科学基金等多项课题；加拿大7年，国际镍业集团INCO高级顾问等。获奖情况获奖情况90年年12月，煤炭部优秀青年知识分子月，煤炭部优秀青年知识分子92年年10月，第三届中国青年科技奖月，第三届中国青年科技奖92年年11月，国家有突出贡献中青年专家月，国家有突出贡献中青年专家92年年12月，国家黄金局科技进步一等奖月，国家黄金

39、局科技进步一等奖93年年1月，月，茅以升北京青年科技奖茅以升北京青年科技奖93年年6月，月，国家教委二等奖国家教委二等奖93年年12月，煤炭工业部二等奖月，煤炭工业部二等奖94年年12月，煤炭部全国劳动模范月，煤炭部全国劳动模范95年年3月，月，北京市科学进步一等奖北京市科学进步一等奖97年年12月，国家科技进步三等奖月，国家科技进步三等奖98年年10月，第四届中国青年科学家奖月，第四届中国青年科学家奖99年年12月，北京市科学进步一等奖月，北京市科学进步一等奖现有基础1990年:高水材料及应用(体积含水量90%)1991年:金属矿山高水固结充填工艺1995年:喷射混凝土（战备水泥）1997年

40、:全砂土固结材料1998年:凝石技术2002年:凝石申请了国家发明专利INCOINCOINCOINCO（国际最大镍业集团）（国际最大镍业集团）（国际最大镍业集团）（国际最大镍业集团）应用实例应用实例应用实例应用实例充填料制备输送充填24小时后的效果采采场场充充填填过过程程4/4/2023凝石由概念到实践初步工作实验室结果试样 工业化试生产结果检测报告唐钢集团、济钢集团等国家大型企业承诺支持还人类于还人类于 蓝天蓝天 绿地绿地 碧水碧水4/4/2023研究基础研究基础固废固废建材建材开采开采西部西部特殊特殊团队基础团队基础 资源环境良性循环新廉洁大RRRR 自然规律现代技术 古代文明微微 晶晶 二二 元元 凝凝 石石 化化 5关键5课题5创新点预预 期期 成成 果果5 5基础基础5 5技术技术5 5量化量化5-4-3-2-15-4-3-2-1