工業(yè)領(lǐng)域綠色低碳技術(shù)應(yīng)用案例6 預(yù)拌混凝土罐車智能化無廢干洗技術(shù)項(xiàng)目

案例6預(yù)拌混凝土罐車智能化無廢干洗技術(shù)項(xiàng)目主要完成單位：河南格林同創(chuàng)綠色科技發(fā)展研究院有限公司主要完成人員：孫震宇、李海華、王國峰、劉莉莉、徐玉琦、仝琳琳、雷豪預(yù)拌混凝土是當(dāng)今社會(huì)最大宗的建筑材料，混凝土罐車是預(yù)拌混凝土最重要的運(yùn)輸工具。為了避免混凝土罐車內(nèi)殘余的混凝土凝結(jié)硬化，對(duì)后續(xù)生產(chǎn)運(yùn)輸產(chǎn)生不良影響，需及時(shí)將罐車沖洗干凈，生產(chǎn)1m3的混凝土平均需要產(chǎn)生0.03t的罐車清洗廢漿，廢漿存量與產(chǎn)出量巨大。以2019年為例，全國商品混凝土產(chǎn)量達(dá)25.5億m3，年產(chǎn)生約7650萬噸廢漿。圖SEQ圖\*ARABIC54預(yù)拌混凝土罐車廢漿處理傳統(tǒng)工藝實(shí)景圖一、項(xiàng)目背景目前，預(yù)拌混凝土罐車內(nèi)罐體通常使用高壓水清洗工藝，既消耗大量清潔水，又產(chǎn)出有害離子高、易對(duì)混凝土性能造成不利影響的廢漿。但需要注意到的是，廢漿的再利用并不容易?！额A(yù)拌混凝土綠色生產(chǎn)及管理技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T328-2014）中明確指出，“生產(chǎn)的廢水、廢漿不宜用于制備預(yù)應(yīng)力混凝土、裝飾混凝土、高強(qiáng)混凝土和暴露于腐蝕環(huán)境的混凝土，不得用于制備利用堿活性或潛在堿活性骨料的混凝土”，進(jìn)一步強(qiáng)化了廢漿的再利用限制。然而，現(xiàn)有回收工藝不成熟，處理工藝復(fù)雜，成本高，術(shù)容易導(dǎo)致廠區(qū)內(nèi)部環(huán)境臟亂差，嚴(yán)重制約了水洗廢物有效地回收利用，同時(shí)也造成了礦產(chǎn)資源和水資源的極大浪費(fèi)。因此，有必要進(jìn)一步清潔生產(chǎn)水平，加快推進(jìn)綠色低碳發(fā)展。河南格林同創(chuàng)綠色科技發(fā)展研究院有限公司開展的預(yù)拌混凝土罐車智能化無廢干洗技術(shù)項(xiàng)目，年產(chǎn)規(guī)模為20萬m3預(yù)拌混凝土，工藝技術(shù)包含智能稱重子系統(tǒng)、清洗骨料配送卸料子系統(tǒng)、智能干洗子系統(tǒng)、潤料子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析中心五部分。通過對(duì)預(yù)拌混凝土罐車進(jìn)、出站罐車重量（kg）采集與門禁車牌識(shí)別關(guān)聯(lián)，設(shè)定進(jìn)入干洗系統(tǒng)的罐內(nèi)殘余漿料重量閾值，將加水量與進(jìn)出站間隔時(shí)間、室外氣溫等因素相結(jié)合，同時(shí)加入罐車內(nèi)參與漿料重量5-8倍的混凝土粗骨料作為清洗介質(zhì)替代傳統(tǒng)水洗和砂石分離系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)罐車清洗無廢水廢漿。圖SEQ圖\*ARABIC55項(xiàng)目技術(shù)組成二、創(chuàng)新點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)1：研究裹漿骨料微-細(xì)-宏觀特性傳統(tǒng)預(yù)拌混凝土罐車內(nèi)罐體清洗沒有對(duì)裹漿骨料的界面和多重界面進(jìn)行深入分析，精細(xì)化、定量化特性研究相對(duì)缺乏。針對(duì)上述現(xiàn)實(shí)問題，項(xiàng)目重點(diǎn)鑒別了裹漿骨料的界面和多重界面（骨料與新砂漿的新界面、老骨料與老砂漿的老界面、老砂漿與新砂漿之間的砂漿新界面）的特性，通過掃描電鏡觀察界面過渡區(qū)微觀形貌和各組分分布，結(jié)合能譜分析產(chǎn)物種類和化學(xué)組成，為罐車清洗工藝的優(yōu)化提供了科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。圖SEQ圖\*ARABIC56裹漿骨料多重界面與裹殼結(jié)構(gòu)示意圖借助背散射電子技術(shù)拍攝界面過渡區(qū)灰色度圖，通過圖像灰色度特征和形貌特征區(qū)別不同物相，并定量獲得孔隙率。使用能譜沿界面過渡區(qū)厚度方向進(jìn)行元素線掃描，測(cè)定Si、Al、O、Na、K、Ca等元素沿厚度方向的分布。使用納米壓痕儀沿界面過渡區(qū)厚度方向以一定步長測(cè)試彈性模量和顯微硬度。根據(jù)彈性模量和顯微硬度梯度分布，分析得到在界面過渡區(qū)內(nèi)彈性模量和顯微硬度的分布云圖。把裹漿骨料切開，在通過光學(xué)顯微鏡觀察骨料表面裹殼中內(nèi)核、界面、殼層等結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部的細(xì)觀構(gòu)成，并建立具有三層結(jié)構(gòu)的類球體細(xì)觀物理模型。創(chuàng)新點(diǎn)2：明晰裹漿骨料對(duì)泵送混凝土性能的影響為進(jìn)一步提高工作效率、降低施工成本與保障工程質(zhì)量，項(xiàng)目研究以裹漿骨料混凝土骨料取代不同比例的天然骨料，制備C30-C50泵送混凝土，參照GBT50080《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T50081《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》、GBT50082《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》檢測(cè)泵送混凝土的工作性（坍落度、擴(kuò)展度、坍落度損失、保水性）、力學(xué)性能（抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、干燥收縮、彈性模量）和耐久性能（抗?jié)B性、抗凍性），分析得到裹漿骨料摻量變化對(duì)性能影響規(guī)律，如REF_Ref143778241\h表15所示。表SEQ表\*ARABIC15裹漿骨料對(duì)泵送混凝土性能影響混凝土性能裹漿骨料取代天然骨料比例010%20%30%50%初始塌落度/mm2202102102052057d抗壓強(qiáng)度/MPa27.527.227.227.426.128d抗壓強(qiáng)度/MPa37.637.437.437.336.0創(chuàng)新點(diǎn)3：明確高效節(jié)能的智能干洗技術(shù)高壓水洗水泥罐體會(huì)產(chǎn)生大量含有有害物質(zhì)的污水，若未經(jīng)處理排放則會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染、影響周圍土壤和水體的質(zhì)量。同時(shí)，高壓水洗水泥罐體存在一定的安全隱患，例如高壓水流可能對(duì)作業(yè)人員造成傷害，容易發(fā)生事故，增加了施工現(xiàn)場(chǎng)的安全風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)上述現(xiàn)實(shí)問題，項(xiàng)目研發(fā)的混凝土罐車智能化無廢干洗技術(shù)，提升了預(yù)拌混凝土行業(yè)罐車殘?jiān)Y源回收利用率，大幅減少了傳統(tǒng)高壓水洗工藝帶來的廢水、廢渣、廢漿等二次污染問題，降低了噪音影響，改善了廠容廠貌，實(shí)現(xiàn)了能源與水資源消耗的協(xié)同節(jié)約。表SEQ表\*ARABIC16關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)對(duì)比表指標(biāo)高壓水洗技術(shù)智能干洗技術(shù)對(duì)比結(jié)果工藝主要使用設(shè)備砂石分離機(jī)、板框壓濾機(jī)、攪拌水池、沉淀池、物料輸送機(jī)原料倉、物料輸送機(jī)、卸料倉、智能平臺(tái)設(shè)備簡單高效運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間24h/d6.7h/d提高生產(chǎn)效率占地面積200m240m2節(jié)約占地面積投資100萬元65萬元一次性投資降低35%總運(yùn)行功率25kw3.5kw能耗降低90%以上電耗0.1943kgce/m30.0122kgce/m3水耗30L/m3趨零基本不耗水工序周邊環(huán)境臟、亂、差干凈整潔改善廠區(qū)環(huán)境污染物產(chǎn)生和排放廢水有無無廢水產(chǎn)生固廢有無無固廢產(chǎn)生廢氣無無不涉及噪聲設(shè)備噪聲分貝高，持續(xù)時(shí)間24h/d設(shè)備噪聲分貝較低，持續(xù)時(shí)間共計(jì)6.7h/d噪聲影響小環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)清洗廢水、廢渣、廢漿容易造成水環(huán)境、土壤環(huán)境污染無消除環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)三、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與推廣價(jià)值預(yù)拌混凝土罐車智能化無廢干洗技術(shù)項(xiàng)目研發(fā)的預(yù)拌混凝土罐車智能化無廢干洗技術(shù)屬于生態(tài)環(huán)境保護(hù)與清潔生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域，可應(yīng)用于建材行業(yè)多數(shù)運(yùn)輸罐車清晰，能夠解決高壓水沖洗技術(shù)帶來的能耗、物耗、污染問題，解決水洗廢物的產(chǎn)生。項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)、環(huán)境與社會(huì)效益顯著。經(jīng)河南格林同創(chuàng)綠色科技發(fā)展研究院有限公司測(cè)算，以1家20萬m3/a預(yù)拌混凝土企業(yè)計(jì)，運(yùn)轉(zhuǎn)效率按95%，年生產(chǎn)300天，原有高壓水洗砂石分離設(shè)備每天運(yùn)轉(zhuǎn)18小時(shí)，平均每年節(jié)約用電95134.55kWh（約7.61萬元）、節(jié)約用水0.48t（約2.16萬元）、節(jié)約水泥河沙等原料633.50t（約26.61萬元），同時(shí)由于不再使用砂石分離系統(tǒng)，降低年維護(hù)成本約7.13萬元與藥劑成本14.16萬元，合計(jì)節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本57.67萬元。技術(shù)應(yīng)用后無廢水產(chǎn)生和排放，實(shí)現(xiàn)廢水減排6000m3/a，CODcr減排1.2t/a，BOD5減排0.6t/a，SS減排1.8t/a，減少固廢產(chǎn)生量800t/a，可節(jié)約單位產(chǎn)品綜合能耗0.1898kgce，減少單位產(chǎn)品CO2排放量0.4934kg，可減少CO2排放量0.6561kg/m3