【正文】 通過改變反應(yīng)時間及熱力學(xué)分布等參數(shù)，進行熟料制備和快速冷卻控制；運用先進測試方法，確定產(chǎn)物及中間相的組成、結(jié)構(gòu)，并進行性能分析；定量描述反應(yīng)速度、溫度均勻分布與產(chǎn)物及中間相形成數(shù)量的關(guān)系，建立熟料分段形成動力學(xué)模型，進行熟料形成熱力學(xué)效率計算分析；通過冷熱態(tài)試驗和計算機模擬，研究懸浮態(tài)下快速反應(yīng)動力學(xué)，研究堆積狀態(tài)下低能耗熟料形成過程，建立新一代高能效水泥生產(chǎn)工藝技術(shù)原型。 (2) 技術(shù)路線 實現(xiàn)研究目標的技術(shù)途徑 有 六個方面： 1) 高介穩(wěn)阿利特微結(jié)構(gòu)和熟料礦物相組成 優(yōu)化 通過摻雜技術(shù)、改變熱歷史、調(diào)整 化學(xué)組成等手段，改變熟料形成熱力學(xué)和動力學(xué)，降低燒成過程的能量和資源的消耗。第三、通過熟料分段燒成的動力學(xué)調(diào)控，實現(xiàn)能量在燒成各個階段合理配置，降低熟料燒 成能耗。 7 三、研究方案 總體研究思路和項目研究的技術(shù)路線及可行性 (1) 總體 研究思路 本項目緊密圍繞節(jié)能減排 和提高 水泥 性能 的 國家重大需求開展基礎(chǔ)研究。 2) 在 水泥高效應(yīng)用的基礎(chǔ)研究 方面取得重要進展 闡明水泥漿體納微米尺度結(jié)構(gòu)的 形成 機制，建立基于性能的水泥漿體納微米尺度的結(jié)構(gòu)模型 ； 闡明在服役環(huán)境條件下水泥漿體組成與結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、 侵蝕性介質(zhì)在 水泥基材料 中的擴散行為 與機理 ， 建立 水 泥基材料的服役壽命 預(yù)測模型 。 研究成果在 新型干法生產(chǎn)線上 使 用 ， 以年產(chǎn) 2 億噸水泥 熟料為例 ， 利用該成果每年可節(jié)約標煤 約 460 萬 噸 ，節(jié)電 約 12 億 kWh； 多利用廢渣 2020 萬 噸， 減少熟料用量 2020 萬噸，減少 CO2排放約 2020 萬噸。提出水泥基材料在多離子腐蝕溶液中的擴散模型和壽命預(yù)測模型。研究水泥基材料體積變形與相關(guān)宏觀性能 的關(guān)系，提出水泥基材料抗裂設(shè)計基本原理和混凝土開裂風(fēng)險評價方法。通過改變水泥漿體的初始組成與結(jié)構(gòu)、摻加化學(xué)外加劑等技術(shù)調(diào)控水泥漿體的納 微米尺度上的組成和結(jié)構(gòu)。分析低水膠比條件下復(fù)合 水泥 體系的 CSH 凝膠、 Ca(OH) AFt 或AFm、未水化水泥熟料和輔助性膠凝材料和孔的組成及其排列方式的演變規(guī)律。分析水泥硬化體空間分布特征、水泥水化產(chǎn)物、二次水化產(chǎn)物與輔助性膠凝材料顆粒間界面組成與結(jié)構(gòu)及其與硬化漿體宏觀力學(xué) 性能 的關(guān)系。 研究水泥熟料高效水化的方法。研究水泥顆粒群粉磨過程中能量匹配關(guān)系以及應(yīng)力場相關(guān)參數(shù)對顆 粒 粉磨效果的影響。研究在窯尾系統(tǒng)進行預(yù)燒結(jié)的方法，研究堆積態(tài)下窯內(nèi)的傳熱過程、窯料狀態(tài)以及物理化學(xué)反應(yīng)。研究不同熱、動力學(xué)過程條件下，高溫熔體性質(zhì)及其變化規(guī)律，確定高溫熔體量、組成、黏度對熟料礦物、結(jié)粒和窯皮形成的影響。 研究熟料中礦物相匹配與燒成熱耗和 膠凝 性能的關(guān)系，確定熟料中 C3S 與其它礦物的最佳匹配 ，獲得高膠凝性熟料。研究摻雜離子、工藝參數(shù)對阿利特缺陷形態(tài)的影響規(guī)律。 4) 水泥優(yōu)化復(fù)合與結(jié) 構(gòu)穩(wěn)定性 優(yōu)化復(fù)合水泥組分，建立水泥漿體不同層次結(jié)構(gòu)的形成機制以及漿體結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性的關(guān)系。該問題是提高和高效發(fā)揮熟料性能的基礎(chǔ)，也是降低熟料燒成熱耗的關(guān)鍵。 項目名稱： 水泥低能耗制備與高效應(yīng)用的基礎(chǔ)研究 首席科學(xué)家： 沈曉冬 南京工業(yè)大學(xué) 起止年限： 至 依托部門： 中國建筑材料科學(xué)研究院 1 一、研究內(nèi)容 圍繞水泥生產(chǎn)和應(yīng)用過程的各個環(huán)節(jié)開展 提高水泥性能和 節(jié)能減排 的 基礎(chǔ)研究，實現(xiàn)水泥科學(xué)理論和技術(shù)的重大創(chuàng)新， 促進水泥工業(yè)生產(chǎn)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、提高使用效能，提高能源與資源利用效率 。 2) 熟 料分段形成動力學(xué) 針對熟料形成過程中的多階段化學(xué)反應(yīng)，在分析研究主控反應(yīng)動力學(xué)和熟料形成速率基礎(chǔ)上，完善熟料形成動力學(xué)理論。該科學(xué)問題是高效發(fā)揮水泥各組分性能及延長水泥基材料服役壽命的基礎(chǔ)。研究阿利 特介穩(wěn)程度、缺陷形態(tài)對其水化活性的影響，建立 高介穩(wěn)阿利特微結(jié)構(gòu)與水化活性 包括水化反應(yīng)程度、水化反應(yīng)速度等參數(shù)之間的關(guān)系，揭示最優(yōu)水化活性的 阿利特 組成和微結(jié)構(gòu)缺陷特征。 2) 熟 料分段形成動力學(xué) 及過程控制 研究原料礦物分解產(chǎn) 物的反應(yīng)活性，確定新生物相初始 形成 反應(yīng) 的 溫度重疊區(qū)和反應(yīng)速率。 確定 離子的擴散過程及其控制因素，分析阿利特相的晶核形成過程及生長機理，確定最佳的反應(yīng)熱、動力學(xué)參數(shù)。確定多因素條件下水泥熟料低能耗、快速形成的技術(shù)途徑，建立新一代、高能效水泥生產(chǎn)窯爐工藝技術(shù)原型。研究高效粉磨過程下獲得的特定形貌和顆粒級別的水泥粉體的堆積效應(yīng)、填充效應(yīng)以及對水泥性能的影響機理與優(yōu)化。輔助性膠凝材料活性發(fā)揮與提高所需的介質(zhì)環(huán)境及控制條件。 研究復(fù)合水泥 組成、 顆粒形貌 與 組成、表面 性質(zhì) 、細孔分布和水化體系液相初始組成、 pH 值 、表面張力和初始水化產(chǎn)物對 化學(xué)外加劑 作用效果與作用機制的影響，以及 化學(xué)外加劑 在水化體系中的分布、 化學(xué) 外加劑 官能團與膠凝組分間的物理與化學(xué)作用， 在此基礎(chǔ)上 對外加劑進行改性。測定水泥漿體中水的存在狀態(tài)和孔溶液的性質(zhì)。闡明水泥漿體的納 微米尺度結(jié)構(gòu)的 形成 機制。 研究水泥基材料與外界侵蝕性介質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)和水泥石結(jié)構(gòu)中介質(zhì)的傳輸機制。提出基于電學(xué)特性的混凝土耐久性測試新方法，提出改善水泥基材料的 4 抗蝕性的理 論與方法，完善服役壽命理論。 水泥基材料服役壽命顯著提高，大幅減少對水泥的需求。指導(dǎo)水泥基材料的設(shè)計與應(yīng)用，提高水泥的使用效能 。 通過提高熟料膠凝性、 優(yōu)化熟料 與 輔助性膠凝材料復(fù)合 、高效應(yīng)用水泥和延長服役壽命等性能方面的 研究 ，實現(xiàn) 水泥 制備 過程的直接節(jié)能減排 和 水泥高效應(yīng)用產(chǎn)生的間接節(jié)能減排。第四、通過 離心 力場粉磨 動力學(xué)調(diào)控 和多頻次小能量振動破碎，實現(xiàn)水泥高效粉磨，降低水泥 粉磨 電耗。調(diào)整熟料礦物 比例 ，使熟料中 C3S 與其它礦物的匹配達到最優(yōu)化，從而提高熟料的膠凝性。 3) 離心力場中水泥粉磨動力學(xué)與顆粒特性 運用計算機仿真模擬研究方法，研究粉磨過程中的能量傳遞機理、能量利用率及各顆粒群相的分布規(guī)律等 ， 建立新型高效磨中物料、球體組成的顆粒 群多相流的數(shù)學(xué)模型。 分析 復(fù)合 水泥 體系不同水化階段的水化程度，獲得不同體系不同水化階段的動力學(xué)參數(shù) 。 5) 復(fù)合水泥漿體組成和結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律及調(diào)控 對硅酸鹽水泥熟料 輔助性膠凝材料體系，綜合運用 核磁共振、 小角度 X 射線散射和 高分辨透射電子顯微鏡等現(xiàn)代分析手段 精確測定 CSH 凝膠 等固相 的組成與結(jié)構(gòu)及其演變規(guī)律。通過調(diào)整水泥漿體初始結(jié)構(gòu)、摻加化學(xué)外加劑等調(diào)控水泥漿體的組成與結(jié)構(gòu)。測定在不同侵蝕性環(huán)境中實際結(jié)構(gòu)內(nèi)沿深度分布的侵蝕性介質(zhì)濃度曲線，建立侵蝕性介質(zhì) 在水泥基材料中的擴散模型；在大量獲得 腐蝕 +應(yīng)力耦合作用下鋼筋混凝土 破壞數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上， 建立水泥基材料的 壽命預(yù)測模型 。熟料礦物微結(jié)構(gòu)表征和微結(jié)構(gòu)調(diào)控是有很強挑戰(zhàn)性的研究內(nèi)容。同時優(yōu)化了課題承擔(dān)人員的專業(yè)結(jié)構(gòu)和分工，在低能耗制備熟料方面取得突破是可以預(yù)期的。項目組進行的實驗室初步試驗已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這一趨勢。主要難點在于建立水泥漿體不同結(jié)構(gòu)層次合理配置模型，及實現(xiàn)不同層次結(jié)構(gòu)合理配置的方法。 5） 項目承擔(dān)單位 為國內(nèi)水泥領(lǐng)域重要 的科研機構(gòu)、重點大學(xué)以及國家大型水泥企業(yè)，具備 開展 實驗條件， 并 有很好的研究基礎(chǔ)。 2) 提出熟料分段燒成動力學(xué)控制理論 。提出阿利特微結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù)。 主要承擔(dān)單位：中國建筑材料科學(xué)研究總院、南京工業(yè)大學(xué) 課題負責(zé)人： 汪瀾 12 第 三 課題： 水泥粉磨動力學(xué)及過程控制 （經(jīng)費比例： 15%） 主要研究內(nèi)容： 1) 離心力場作用下水泥粉磨過程中 動力學(xué)與能量傳遞 2) 離心力場相關(guān)參數(shù)對粉體顆粒學(xué)特征參數(shù)的影響規(guī)律 3) 沿物料塊體缺陷使其破碎所需的最優(yōu)加載力和加載頻率 4) 物料塊體組在小能量振動不同載荷和振動頻率作用下破碎機制 研究目標： 建立和應(yīng)用高 離心力場和小能量振動破碎原理，建立高效的水泥粉磨系統(tǒng)，最大限度地降低水泥粉體粉磨能耗 ， 水泥 粉磨電耗比球磨系統(tǒng)降低 35％、比聯(lián)合粉磨系統(tǒng)降低 15%。 主要承擔(dān)單位：華南理工大學(xué)、 同濟大學(xué) 課題負責(zé)人： 余其 俊 第五課題：復(fù)合水泥漿體組成和結(jié)構(gòu)的演變 規(guī)律 (經(jīng)費比例： 12%) 主要研究內(nèi)容： 1) 復(fù)合 水泥 漿體 結(jié)構(gòu) 演化的 計算機模擬 。 3) 復(fù)合水泥 漿體 納微米尺度 結(jié)構(gòu)與強度、變形、離子結(jié)合 /滯留能力及流體遷移等性能的關(guān)系 。 承擔(dān)單 位：南京工業(yè)大學(xué)、同濟大學(xué) 課題負責(zé)人： 鄧敏 第六課題：水泥基材料的產(chǎn)物與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及 服役行為 （經(jīng)費比例： 20%） 主要研究內(nèi)容： 1) 影響水泥基材料水化產(chǎn)物和微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的最低堿度環(huán)境和水化硅酸鈣凝膠的鈣硅比 。 研究目標： 提出基于耐久性的低鈣的 復(fù)合 水泥體系 的 水化產(chǎn)物與漿體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性判據(jù)。項目的中心 任務(wù) 是 “節(jié)能減排 和提高水泥性能 ”。在 “水泥高效應(yīng)用 ”方 面設(shè)置 三 個課題：第四課題研究熟料與輔助性膠凝材料優(yōu)化復(fù)合的化學(xué)和物理基礎(chǔ)，主要關(guān)注于如何 使 水泥 熟料 膠凝性 的充分發(fā)揮、輔助性膠凝材料用量盡可能提高 。 15 四、年度計劃 研究內(nèi)容 預(yù)期目標 第 一 年 征 、初步建立阿利特微結(jié)構(gòu)與其水化活性的關(guān)系。 水泥漿體初始結(jié)構(gòu)對水泥漿體結(jié)構(gòu)大致的演變規(guī)律。 2. 確定原料礦物分解新生物相的反應(yīng)活性、化學(xué)結(jié)合能，初步建立最佳的分解反應(yīng)過程控制。 6. 初步探明水泥單礦固化氯離子的能力和機理 ； 完善耦合作用下混凝土耐久性測試裝置。 3． 新型粉磨系統(tǒng)能量傳遞機理；初步研究新型粉磨系統(tǒng)對不同粉體組分（熟料、礦渣、粉煤灰等）水泥顆粒特性的影響規(guī)律；新型助磨劑的結(jié)構(gòu)表征和改性。 6． 用 電學(xué)－超聲綜合方法評價水泥基材料的傳輸性能 ； 研究水泥基材料內(nèi)部裂縫 、 孔、界面結(jié)構(gòu)與其滲透性的關(guān)系及對液體傳輸特性的影響 ；研究 化學(xué)外加劑、多種侵蝕離子協(xié)同作用對水泥基材料固化的侵蝕性離子穩(wěn)定性的影響機理 ； 進行硫酸鹽環(huán)境及 耦合作用下混凝土耐久性試驗 。 4. 初步完成 水泥基材料－化學(xué)外加劑體系的流變學(xué)特征、相容性和初始結(jié)構(gòu)形成研究 ； 提出實現(xiàn)水泥水化體系中熟料組分膠凝性高效發(fā)揮 ， 促進輔助性膠凝材料表面水化的方法 。 7. 發(fā)表 學(xué)術(shù) 論文 57 篇 ，申報發(fā)明專利 7項， 培養(yǎng) 博士生 12 名，碩士生 25 名，博士后 1 名 。 3. 新型粉磨過程參數(shù)優(yōu)化（操作參數(shù)、助磨劑、產(chǎn)品顆粒群特征等）；物料形狀和尺寸對破碎所需最小能耗的影響；新型粉磨系統(tǒng)中 熟料、輔助性膠凝材料及水泥體系的顆粒特性與水泥性能的關(guān)系。 6. 研究低鈣 水泥 基材料體系中水化產(chǎn)物穩(wěn)定的最低堿度、礦相轉(zhuǎn)變的規(guī)律 、 水化產(chǎn)物固化侵蝕性離子的性能 及機理 、 外界侵蝕性介質(zhì)的傳輸機制 ； 繼續(xù)研究硫酸鹽環(huán)境 及 耦合作用下混凝土耐久性試驗。 2. 建立新型粉磨系統(tǒng)中操作參數(shù)與不同粉體顆粒群特性的關(guān)系；揭示新型粉磨系統(tǒng)產(chǎn)品與水泥性能的關(guān)系；闡明助磨劑對新型粉磨系統(tǒng)中粉磨動力學(xué)方程和參數(shù)的影響。 5. 建立與侵蝕介質(zhì)相關(guān)的孔隙結(jié)構(gòu)的基本描述與表征方法 ； 建立電學(xué)－超聲聯(lián)合測試方法 ； 確定水泥基材料水化產(chǎn)物和漿體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要影響因素； 闡明多離子侵蝕性介質(zhì)在水泥基材料中的滲透 擴散規(guī)律。 3. 深入研究磨筒內(nèi)的鋼球運動、原料顆粒、水泥組分粉體顆粒的運動動力學(xué)的數(shù)學(xué)模型與計算機模擬方法與數(shù)值模擬分析；深入研究機械粉碎 力及助磨劑對 水泥 熟料、輔助性膠凝材料的物理、化學(xué)作用機理與效應(yīng)。研究復(fù)合水泥漿體結(jié)構(gòu)模型。 3. 揭示粉磨工藝中水泥顆粒特性的形成及改善機理和機械力化學(xué)改性機理及其影響因素， 提 出水泥粉體顆粒特征較優(yōu)的粉磨過程控制方法； 給出多向應(yīng)力下粉碎裂紋阻力和裂紋擴展準則。 6. 建立混凝土材料耐久性能數(shù)據(jù)庫 ； 提 出在不同使用條件下 低鈣水泥 基材料的長期化學(xué)穩(wěn)定性的基本判據(jù) ；提出 低溫硫酸鹽環(huán)境中含有石灰石粉的混凝土發(fā)生碳硫硅鈣石破壞的機理 和 相應(yīng)抑制方法 。 3. 完善離心力場中水泥粉磨動力學(xué)、顆粒形態(tài)特征的研究，各操作參數(shù)對水泥粉體性能的影響規(guī)律；完善研究粉碎機械力及助磨劑對水泥活性和結(jié)構(gòu)的影響。 6. 繼續(xù)進行水泥基材料長期性能和微觀結(jié)構(gòu)變化的觀察工作 ； 研究水泥基材料的變形特性和非荷載開 裂敏感性對侵蝕性介質(zhì)傳輸機制的影響規(guī)律 。提出 助磨劑改性的水泥熟料礦物和輔助性膠凝組分與水泥各項性能之間的內(nèi)在聯(lián)系與規(guī)律。 建立復(fù)合水泥 漿體 理想結(jié)構(gòu)模型。 范文最新推薦 20 財務(wù)一周工作小結(jié) [財務(wù)一周工作小結(jié) ]財務(wù)一周工作小結(jié) 上班一周，第一天把手頭的工作理了理頭緒 。沒有人聊天，工作效率更高了。想找找相