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1、绿色环保节能智能高品质机制砂石制备关键技术及其规模化高效应用中国水利水电第九工程局有限公司L研究的技术路线主要通过对水电九局近20年建设、运行的砂石生产线，形成相 关资料数据分析总结。在此基础针对国内外砂石制备工艺存在的共性 问题，研发出满足高品质机制砂石绿色智能制备的工艺技术，将其研 究成果在水电九局各生产线，通过应用及生产性试验验证，逐步完善 各子项工艺技术。形成新型“绿色环保、节能智能”高品质机制砂石 制备工艺技术。再通过应用验证，逐步完善并形成绿色环保节能智能 高品质机制砂制备工艺技术。研究技术路线见下图。（二）研究方法本研究围绕高品质机制砂石绿色智能制备关键技术研究及应用 展开，强调
2、各专项研究技术解决问题的创新性和有效性，成果应用的 实用性和推广应用前景，同时采用理论分析、国内外先进工艺与装备 技术研究，工艺技术设计、试验研究和工程应用相结合的方法。资料研究：通过水电九局近20年来，半干法1.0在全行业生产 运行数据的分析，结合国内外最新标准、机制砂石应用成果、工艺及 装备技术等相关资料研究。提出实现高品质机制砂石“绿色环保、节 能智能”制备需要解决的主要问题。并拟定需要解决各项关键工艺技 术和研究的目标。专家咨询与联合研发，对比国内外先进的机制砂石制备工艺的优 缺点，结合科研院校的研究成果和咨询专家意见。初步确定高品质机 制砂石绿色智能制备关键技术研究的总体思路，以及基
3、本施工程序。L工艺优化设计及试验研究工艺优化设计。结合生产经验和以往研究成果，对研究需要解决 的矿料均质化处理、高效整形调级破碎、超量石粉及有害物质剔除、 中水与细砂同步回收、全流程量化检测控制、全流程绿色节能开采制 备、全流程智能制备等相关，提出相应的解决办法。结合在建或在生 产运行的项目，进行系统工艺优化设计。并按优化设计成果，对试验 用项目技改。生产性试验。通过现场生产试验和系统改进，将理论分析和实际 生产相结合，总结出满足“绿色环保、智能节能”高品质机制砂石制 备工艺目标的关键工艺技术。试验检测。将采用绿色环保节能智能制备工艺加工的高品质砂石 骨料，让联合研究的科研院校通过试验检测及产
4、品应用试验，提出产 品需要改进的问题。再通过工艺优化设计及生产性试验，持续循环改 进。最终形成绿色环保节能智能高品质机制砂石制备工艺关键技术。2 .推广应用在生产性试验的基础上，通过在水电、核电、高铁及商品砂石等 生产线应用。最终形成适用于全行业高品质机制砂石绿色智能制备的 工艺技术，从而在全国乃至全球推广应用，为国内外机制砂石绿色可 持续发展做出应有贡献。(三)主要研究做法内容及成果3 .矿料均质化处理及均衡进料工艺关键技术研究及应用(1)首次在砂石生产料源质量评价中，采用质量加权粒径作为 评价指标，有效解决了砂石系统全流程破碎效率评价计算繁复、不直 观。(2)采用“分类统筹、均质规划、建模
5、管控、合理搭配、试验纠 偏、优化组合、精准管控”综合技术措施，有效解决了料源均质化处 理的技术难题。(3)采用“多位进料，量化调控”对调节料仓(含半成品料仓) 给料矿石作均质化精准调控，让砂石系统各工程料源处于均质化状况, 为砂石系统均衡满负荷运行创造了有利料源条件。4 .全流程多粒级优化组合高效整形调级关键技术研究(1)首次揭示了矿料粒级分布对挤压压和冲击破碎设备，在破碎效率和整形调级方面的影响。找到了矿料粒径粒级、破碎设备开口 间隙和电流的对应关系。深化研究了进料粒径粒级在挤压破碎和冲击 破碎中主要影响因素及控制方法，为挤压、冲击破碎智能调控提供了 必要的生产要素控制参数。(2)利用“多粒
6、级优化组合混流对撞整形破碎调级”和“多粒 级优化组合混合填充挤压摩擦”破碎原理，研发了砂石系统全流程整 形调级破碎调控工艺关键技术，通过前端2至3级整形调级破碎，中 间产品逐步向理想粒形粒级发展。从而达到全流程破碎整形调级的工 艺目的。(3)研发了 3-5mm多余粒级立轴破加工破碎工艺技术。末端超 细碎工序采用“半开路”工艺，由于返程料较少，故进料质量加权平 均粒径较大，可调节部分3-5mm多余粒级优化粒级组合，细小颗粒的 加入，增加矿料对撞频率的同时，又能均衡对撞力度，故能起到打磨 整形的效果，又能让3-5mm粒级再次破碎，再通过立轴破线速度调控, 达到产砂率控制和骨料整形调级工艺目的。5
7、.生产中水与废水细砂同步回收利用关键技术研究(1)首次采用了液力分级分离罐群自由组合分级技术，高效回 收细砂和石粉。通过多个竖流沉淀罐群组优化组合，充分利用研发的 液力分级分离罐群自由组合分级技术，根据分级效果，形成多种废水 流径消能组合，在确保沉淀物和回用中水满足各部位不同的要求后, 分别回用于合适部位。（2）首次提出了中水分类回用技术。目前，国内外砂石生产用 水，基本采用同一水源，生产废水通过三级沉淀及加药处理满足下表 要求后回用100mg/L。按此标准，则所有部位均需要将生产过程中 产生的废水，处理达标后方可回用。本研究成果，骨料冲洗用水，刮 砂用水及干雾灭尘用水等不同的用水要求，充分利
8、用液力分级分离罐 群组各级沉淀罐中水悬浮物浓度差异，合用在不同的部位，达到合理 利用，降低污水处理成本的目的。该技术成功用于四川黄金坪水电站、 西藏DG水电站及防城港核电站砂石系统。有效解决细砂同步回收均 衡添加技术难题，同时降低了废水处理和污泥清运成本，同时有效提 高了资源利用率3-6%,污水处理及清运成本降低了 25-30%。6 .全流程绿色低碳智能开采和制备工艺关键技术（1）全球范围内，首次实现矿山全流程低碳环保智能开采工艺 技术一是从“绿色开采，智能环保”入手，采用“新型环保先锋槽” 的开采技术，实现矿山爆破底噪声、“零”飞溅、扬尘可控的绿色环 保开采方式，并通过智能计算机系统实现扬尘
9、智能控制；二是从“新 型环保先锋槽”的开采顺序入手，依托工程开挖料深度利用技术优化 生产料源搭配，提高矿产资源综合利用率；三是从“智能生态”入手， 利用矿山开采形成的边坡、马道修建“涵养蓄水池”收集雨，通过边 坡灌溉系统进行浇灌。同时在边坡马上布置温度、湿度传感器，通过 智能计算及系统实现智能涵养浇灌，达到矿山绿植智能节水养护的目 的；四是从“能量守恒”入手，根据新能源电动矿车的技术特点及矿 山开采垂直高度，建设出基本满足电动矿车“能耗平衡”的矿运道路， 达到电动矿车重载下坡势能发电与空载上坡用电基本匹配的目标，从 而实现能源“零消耗”的运输效果。（2）全球范围内，首次实现砂石制备全过绿色节能
10、控尘技术一是从“本质环保、本质节能”的要求入手，采用智能感应自动 喷雾灭尘系统，利用水雾与尘粒结合在自重的作用下降落灭尘。该系 统由粉尘智能检测设备和雾化喷淋系统组成，粉尘检测仪布置在扬尘 聚集区附近，当粉尘浓度超标时自动启动水雾灭尘系统，水雾与尘粒 结合后迅速降到预定区域，随物料移动。且该系统能根据扬尘大小， 自动调节水雾量，故能达到节水节能降尘的目的。二是从“粉尘运动” 特性入手采用智能感应自动负压收尘系统，通过将尘源部位封闭，采 用机械抽风的方式在粉尘集聚区形成负压，实现粉尘收集而不外逸， 并在粉尘聚集区设置粉尘浓度检测仪，通过计算机系统实现智能控制。 该系统由粉尘智能检测设备和机械负压
11、收尘系统组成，粉尘检测仪布 置在扬尘聚集区附近，当粉尘浓度超标时时自动启动自动收尘系统， 而且能根据粉尘浓度进行“无级调控”风机的转速。在达到收尘目的 的同时，有效降低能耗。三是从“消除外部环境影响”入手，将砂石 系统各个车间及带式输送机等设备及骨料堆场封闭，使其在相对封闭 的环境中生产运行，防止外部风力进入，避免扬尘在外力作业下扩散。（3）全球范围内，首次提出“震源隔离封闭”以及采用“以石磨石代替石撞铁”实现降噪的技术一是从“绿色节能，封闭防尘”入手，采用综合降尘措施，减少 风机的投入并且在高频震源车间采用隔音板封闭，实现从源头控制噪 声。二是从骨料输送梭槽入手，采用“节能降噪砂石骨料输送梭
12、槽”， 石料通过下料梭槽时，向下滑落的石料均在堆集“石毡”上滑动，避 免石料撞击或摩擦钢板发生尖锐高分贝噪音的发生。(4)全球范围内，首次提出“废水罐群自由组合液力分级分离” 的砂石制备全过程废水处理工艺技术本技术关键从“竖流罐群组合”入手，根据污水处理量大小及处 理要求，配置3个以上竖流沉淀罐，通过改变废水流径，是其获得满 足要求的沉淀效果。由于各罐体收水浓度及细颗粒含量不同，经逐级 消能沉淀后，获得的沉淀物粒度粒级及有害物质含量不同，从而实现 液体力分级分离目的。二是根据砂石系统各工序用水水质要求，将处 理满足要求的中水回用到砂石系统的各部位。三是采用分类达标中水 回用，大幅降低了需要加药
13、沉淀废水量及沉淀物干化、清理、堆成的 工作量，而且通过细化分级，末端沉淀罐有机土含量高，可回用作矿 山复绿根植土。因此该技术不但实现了生产中水全部循环回收利用， 沉淀物也能实现回收利用，达到“废水废固零排放”。(5)全球范围内，首次提出“因地制宜，采坑治理”以及采用 “智能销售料仓”实现矿产资源100%利用的技术一是从砂石制备生产线建安“土方平衡”入手因地制宜，根据矿 区地形结合废弃矿坑回复治理的要求，利用建安期多余土方进行二次 利用。一部分进行矿坑复绿回填使用，一部分在不影响半成品堆场“活 库容”的前提下进行半成品堆场“死库容”回填，从而减少渣土外排。 二是从脱泥筛分工艺技术入手，在粗碎加工
14、车间增加“智能销售料仓”, 实现WlOmm的脱泥料的销售。对于进入成品加工区WO. 075mm的石粉, 通过除尘输灰系统收集至灰罐进行销售。通过增加脱泥料仓以及绿色 智能控制关键技术的应用实现矿产资源的100%利用。5.“半干法2.0”工艺关键技术研究(1)全球范围内，首次建立了全流程成套有害物质及超量石粉 剔除工艺关键技术一是从“智能调度、精准识别、合理搭配”入手管控矿料品质， 通过多层环保筛“细化分级、精准剔除“有效解决矿产资源利用率提 升与矿料品质控制之间矛盾对立关系，达到了矿产资源利用率与矿料 品质同步提升。二是通过“稀释筛分、高效脱水”的“湿筛干破”湿 法洗选工艺，解决了再破碎矿料含
15、水率高影响破碎效率的技术难题。 三是通过螺旋洗砂溢流高度与溢流生产废水浓度的在线监测智能调 控，实现了 “洗选分级、智能调控、精准剔除”的湿法剔除有害物质 和超量石粉的工艺目的，四是研发了 “量化柔性气力分级”和“石粉 双向量化调节”工艺，实现了 “精准剔除”及“量化掺粉”的“能减 能增的工艺目的“，为不同混凝土对机制砂石粉含量个性化需求，提 供了技术保障。通过上述关键技术，首次建立了 “半干法2.0”有害 物质及超量石粉剔除全流程成套工艺关键技术。(2)全球范围内，首次研发了机制砂石全流程高效整形调级破碎成套工艺技术一是研发了 “矿料均质、量化控制”工艺技术，有效解决了机制 砂石开采制备矿料
16、品质波动大的问题，实现了全流程矿料均质进料， 确保了砂石生产线“稳定高效”运行和全流程“高效整形调级破碎”， 综合提升了砂石系统设备利用率和产能，达到了全流程“低耗高效、 均衡生产”和中间产品“稳定优质”的工艺目的，二是研发了 “优化 组合、多级进料，破碎为主、研磨为辅”整形调级破碎技术和“复合 筛分、定量调级”节配调级工艺技术。达到了不专门增加末端调级整 形装备，生产高品质机制砂石的工艺目的。降低了砂石生产装备建安 投入和生产运行成本，达到了 “绿色低耗、优质高效”的研究目的。(3)全球范围内，首次研发了粗细骨料在线量化检测控制工艺 技术一是将粗骨料冲洗筛调整为“冲洗检测”筛，通过“中径检测
17、” 实现在线监测、调控和预警。二是机制细骨料通过在线“量化参配”， 达到“均匀优质”的工艺控制目的。上述两项关键技术，构建了机制 砂石末端“质控防线”，确保了成品砂石骨料“稳定优质”。研发了多项满足机制砂石智能控制工艺装备和控制系统，为机制 砂石制备创造了良好适用环境。(4)依托本项研究，研发了 “矿料识别及矿车引导系统”、“多 层调节电动翻板门”、“调节料仓矿料量化均质处理装置“中间产品 在线监测调控装置”“进料给水量化调控控制”“成品粗骨料在线质 检及调控装置”等多项适合于在线控制和智能控制的执行装备及控制 系统，为机制砂石智能制备技术创造了良好适用环境。5 5） “半干法2.0”制备工艺
18、，具备较好的“本质节能、本质环 保”功能，是国内外绿色节能制备的典型工艺。“半干法” 2.0制备工艺，以料源均质化调控、多粒级优化组合 高效整形破碎、“湿砂干破、多破少磨”和生产中水与细砂同步回收 利用为其核心工艺技术。在料源均质条件下，砂石系统能最大限度实 现满负荷均衡生产，而多粒优化组合后，能实现全流程高效破碎整形 调级，故其能耗较其他制备工艺节能10-30%,而且通过“湿筛干破、 多破少磨”及“半干法”细骨料柔性脱粉技术调控，可优化调末端高 投入、高能耗的末端整形设备。同时通过“干破湿筛”侵泡过的矿石， 其含水率在2-3虬在破碎、输送等环节扬尘较少。通过洗选的粗骨料 和加入湿砂的细骨料含
19、水率足以控制堆存过程中产生的扬尘。而通过 中水分类处理和分类回用技术，大幅降低生产废水加药处理量，同时 优化掉传统湿法工艺细砂回收工序，其节能降耗较为显著。在上述措 施综合作用下，基本可达到湿法制备控尘效果，但其能耗仅为50%- 70%o较干法制备，再不考虑除尘能耗和末端整形能耗的前提，其能 耗是干法普通砂石制备能耗1. 2倍左右。如果考虑除尘能耗差异和末 端整形调级能耗，本工艺能耗是其65-80%。6 .全流程智能控制技术（1）首次明确了机制砂石生产要素的控制指标及控制方法，填 补了国内外机制砂石生产要素量化控制指标的空白。为机制砂石智能 制备奠定良好基础。（2）研发了适应于智能控制环节复杂
20、料源制备砂石骨料的筛一、技术创新背景2（一）研究背景2.国内外砂石刚性需求规模大21 .砂石行业转型升级2.天然骨料收缩趋势明显32 .精品骨料生产缺少4.集中度低43 .矿产资源利用率低5.固废资源利用尚处于起步阶段5（二）国内机制砂石制备工艺存在的问题及解决思路6（三）解决思路7二、技术创新主要做法7（一）创新方法及技术路线71.研究的技术路线8（二）研究方法9L工艺优化设计及试验研究92.推广应用10（三）主要研究做法内容及成果10.矿料均质化处理及均衡进料工艺关键技术研究及应用101 .全流程多粒级优化组合高效整形调级关键技术研究.11.生产中水与废水细砂同步回收利用关键技术研究.11
21、2 .全流程绿色低碳智能开采和制备工艺关键技术12.“半干法2.0”工艺关键技术研究153 .全流程智能控制技术17、技术创新效果18（一）经济效益分析18（二）社会效益分析19（三）技术效益分析20（四）环保效益分析20 网系统及施工工艺、砂石生产毛料含泥细料的分离装置、砂 石生产中均衡破碎调控工艺、半干式人工砂生产工艺智能化控制 系统、干破湿筛制砂工艺、砂石细骨料加工智能调控系统、机制人工砂石振动给料施工方法、立轴式破碎机自动变频调控 方法、高性能混凝土用砂石骨料连续级配生产系统及工艺、砂 石分类筛机及砂石分类筛分施工工艺、砂石骨料在线质量检测系 统、机制砂自动生产系统、新型共振器的振动筛
22、筛孔堵塞清 理系统等装备及工艺控制技术，弥补了国内外机制砂石制备工艺及 装备不满足智能控制要求的不足。为砂石系统智能制备创造了良好的 执行装备和工艺，解决了国内外机制砂石装备及工艺与智能控制不匹 配技术难题。（3） “在半干式人工砂生产工艺智能化控制系统”专利技术的 基础上，根据绿色环保节能智能制备工艺流程的控制要求，研发了全 流程量化生产智能调控控制系统、全流程运行工况监测与智能调控预 警系统、质量在线监测智能调控及预警系统，全流程抑制粉尘节能智 能调控及预警系统、砂石生产废水罐群自由组合液力分级分离工艺智 能控制及预警系统等关键技术，填补了原专利技术工序量化控制、质 量在线监测、采用数字智
23、能化生产技术是把设备传感器、监控技术与 计算机网络技术结合起来，重新建立一种新型的实用软件技术。三、技术创新效果（一）经济效益分析2006年2020年期间，水电九局采用绿色环保节能智能高品质 机制砂石制备关键技术及其规模化应用于大型重点工程共计15项。 总计确认营业收入58.23亿元，实现毛利9. 76亿元，营业收入毛利 率16. 76%。为确保鉴定材料的真实有效，水电九局委托贵阳恒信联合 会计师事务所出具了审计报告。（二）社会效益分析1 .填补了我国高品质机制砂石工业化、标准化、规模化和智能化 一体技术产业链的空白。该技术有效解决了机制砂石粒形差、级配不 良等问题，制备的高品质机制砂石原材料
24、有效保障了混凝土长期力学 性能和耐久性能，提高了工程质量和使用寿命。2 .助推我国砂石行业产业的结构调整和优化升级。促进我国制备 高品质机制砂技术及设备的进一步升级，形成产业群，为优化调整和 振兴我国砂石产业作贡献。3 .带动一批与绿色环保节能智能高品质机制砂石相关配套产业 的发展。主要可以带动自动化、软件、无机材料、机械、工业设计等 行业的高速发展，形成以绿色环保节能智能高品质机制砂石制备技术 产业为核心的产业集群，有利于把我国建设成绿色环保节能智能高品 质机制砂石技术研发和制造中心。4 .为国家培养了砂石行业专门人才。大力发展绿色环保节能智能 高品质机制砂石制备产业，既可以培养一大批专门从
25、事绿色环保节能 智能高品质机制砂石制备技术研发的高级工程技术人才，又可以培养 一大批从事绿色环保节能智能高品质机制砂石产品制备的高技能人 才，改变我国砂石行业人才急缺的局面，使我国成为高品质砂石行业 技术的人力资源强国。为我国“十四五规划”的顺利实施提供坚实的 人才储备。5 . 一定程度缓解就业，为维护社会稳定做贡献。水电九局在过去 的几十年间，应用绿色环保节能智能高品质机制砂石制备技术有效保 障了项目的顺利实施，确保了项目工程的质量，解决了大量的人员就 业问题。为各项目所在地的社会稳定作出了一定的贡献。（三）技术效益分析近十年来，研究成果填补了国内外空白，被国家和行业标准采纳。 授权专利84
26、项；论文110篇；出版专著4部；参编国家标准1部、 标准行业标准2部，制定企业标准2部；主编国家级工法1部，省部 级工法3部。领衔攻关的两项科研成果达到国际领先水平。承担的国 家“十二五”重点工程科技攻关项目复杂料源制备优质砂石骨料工 艺技术和水电九局重大科研项目“GEPI （绿色环保节能智能）制备 高品质砂石关键技术及应用”。取得重大研究成果，经缪昌文院士、 肖绪文院士和介玉新教授等专家鉴定，达到国际领先水平。（四）环保效益分析项目成果累计为水电、核电、高铁、港航等数十个国家和地方重 点工程提供高性能混凝土用机制砂石近1.5亿吨，经10家世界五百 强和贵州省内特大型企业应用验证。与国内现行工
27、艺和产品性能平均 水平比较，可节省矿产资源5%以上，产品较市面上普通砂石可降低 5%25%的水泥、外加剂等用量，生产制备能耗达到并优于国家2025 愿景规划的目标。产品的低碳优质稳定和开采制备工艺生态环保性能得到充分肯定。评审办公室初评意见建议：二等评审专家意见（马红梅专家填写）：中国水利水电第九工程局有限公司“绿色环保节能智能高品质机 制砂石制备关键技术及其规模化高效应用能够详细阐述成果的核 心内容及特色：通过成立研究组，充分发挥产学研优势，开展专项研 究，形成工艺技术研究成果，并应用于大型重点工程。主报告结构较 为合理，行文规范，表述科学、准确、清楚、朴素，成果内涵以摘要 形式呈现，但提炼
28、不够。本成果填补了我国高品质机制砂石工业化、 标准化、规模化和智能化一体技术产业链的空白，并参与制定国家及 行业相关标准，期间总计确认营业收入58.23亿元，实现毛利9. 76 亿元，年减少1亿吨以上矿料开采，年降低碳排放量420万吨以上, 降低5225%的水泥、外加剂等用量，具有科学性、系统性和可操作性， 并能产生较好的经济效益、社会效益和生态效益。专家推荐等级（马红梅专家填写）：二等 评审委员会审定等级：二等绿色环保节能智能高品质机制砂石制备关键技术及其规模化高效应用中国水利水电第九工程局有限公司摘要：砂石骨料是建筑业的刚需原料，我国每年消耗约200亿吨, 占全世界5096以上。目前天然砂
29、石濒临枯竭，机制砂石已经成为维系 建筑行业发展的不二选择。为此，国家十部委首次联合发文引导其绿 色可持续高质量转型升级。高品质机制砂石骨料制备关键技术已经成 为当前研究的重点和热点。本项目成果对践行“两山论”和推动建筑 行业绿色可持续高质量发展有重大作用。较2025国家规划愿景目标 值：年减少1亿吨以上矿料开采，年降低碳排放量420万吨以上；较 传统砂石配制混凝土，可降低5%-25%的水泥、外加剂等用量，同时为 建筑行业绿色可持续高质量发展奠定了坚实基础。企业简介：中国水利水电第九工程局有限公司（以下简称：水电 九局）隶属于国务院国资委管理特大型中央企业、世界500强企业一 一中国电力建设集团
30、（股份）有限公司，成立于1958年，总部座落 在贵州省贵阳市，注册资本金10亿元，是唯一一家中央驻黔特级建 筑企业、全国500家最大规模建筑型企业之一、贵州省“百强企业”， 2021年营业收入超90亿元。水电九局聚焦“能源电力、水资源与环 境、绿色砂石矿山及建材、城市建设与基础设施”四大主业，项目广 泛分布在国内二十余个省、市及海外十多个国家和地区，多年来先后 被授予全国“守合同重信用”单位、全国企业信用评价AAA级信用企 业、全国诚信建设示范单位、全国“安康杯”优胜单位、全国优秀施 工单位、贵州省行业最具影响力品牌、贵州省履行社会责任“五星级” 企业等荣誉称号。同时，水电九局是国内人工制砂工
31、艺发明人和最早 倡导者、引领者，拥有我国唯一一部国家级人工制砂施工工法和国内 唯一的“绿色环保砂石”注册商标，是中国电建砂石业务领军企业, 九局人工砂石关键核心技术获评国际领先，荣获2021年贵州省科技 进步一等奖。一、技术创新背景（一）研究背景随着经济建设的不断深入，混凝土用量巨大，天然骨料因环保等 要求产量逐步缩减，砂石骨料的供给缺口问题日益显著。高品质砂石 骨料成为国内行业亟需解决的重要基础问题。目前我国机制砂石骨料 的现状如下：L国内外砂石刚性需求规模大据不完全统计，2020年全球砂石需求量约为500亿t,中国的骨 料需求量约为178.26亿吨，约占全世界40%。我国砂石骨料产业年 产
32、值两万多亿元，运输费5000多亿元，约占GDP的1/40,是一个庞 大的产业。从各省区市具体消费量来看，各地之间的需求差异巨大。 其中年需求量在10亿吨以上的省份有广东、江苏、安徽、四川、河 南及山东，广东与江苏仍然位居需求榜单前两位。2 .砂石行业转型升级砂石是我国开采量最大的矿产资源，近年来，我国砂石骨料行业 正在由传统的采集业向制造业专型，特别是“十三五”以来，砂石骨料 行业转型升级、绿色环保步伐明显加快，家庭作坊式开始向现代化、 工业化、绿色环保化的华丽转身。随着国家生态文明建设的不断深入，对天然砂石资源的限采和环 保力度不断加大，各地不断关停落后的中小型砂石生产企业，但由于 砂石骨料
33、是基础设施建设不可或缺的材料，中国砂石协会建议地方政 府因地制宜，合理规划和布局，建设大规模生产线，保证市场供应。早期砂石骨料产品没有纳入国家统计局工业产品目录，国家也未 设立相关科研院所和标准、质量、检测机构，砂石骨料的研发、设计、 标准、质量、检测体系相对较薄弱。目前，砂石骨料产业转型升级步 伐加快，向工业化、标准化、绿色化方向发展，不断延伸产业链，局 部地区已经出现了以石矿修复为源头的生态工业园区；砂石骨料行业 在尾矿、废石综合利用及建筑固体废物再生利用方面也有明显进展。3 .天然骨料收缩趋势明显长期以来，受地表运动作用（包括流水冲击、岩石风化等），在 我国形成了以河砂、鹅卵石、湖砂、山
34、砂等为主要形态的丰富天然骨 料资源，但自改革开放以来，我国大规模的基建活动骤然增加，天然 骨料消耗速度日益加快，不规范的超负荷开采致使巨量的天然骨料在 短短几十年内便开始显现出枯竭态势，骨料供给的传统格局已被打破, 且受天然骨料资源锐减和政府河流生态治理力度的影响，这种逆向变 化趋势仍将继续保持，直至供需与环保、资源达到新的动态平衡。但国内机制砂石骤然剧增，其主要原因是天然砂石枯竭及政策性 禁限所至，天然砂石供不应求导致价格飞涨，混凝土生产企业为降低 成本，大幅使用机制碎石及石屑，从而导致机制砂石使用率大幅增加。 机制砂石骨料质量低劣，高品质机制砂石缺少的现状并没有获得根本 性转变。4 .精品
35、骨料生产缺少当前骨料市场体量庞大，但骨料产品依然是以满足传统常规性能 混凝土要求为导向，“能用即可”的思路盛行，简单的破碎筛分出成 品的生产方式仍为主流，粒型不均匀、级配不科学、含泥量过高、针 片状较多等问题依然较为严重。据统计，国内90%以上的骨料企业未 按照国标要求设立骨料技术指标检测实验室，可用于高性能混凝土、 重点工程和现代化干粉砂浆的精品骨料，特别是精品细骨料极度缺乏。 究其缘由，一方面是市场对精品骨料的需求尚没有得到足够释放、需 求信息未获得有效传播；另一方面，骨料企业缺乏前瞻性视角，尚未 看到精品骨料的市场价值，导致精品骨料供需失衡。5 .集中度低据中国砂石网采掘的数据分析，截至
36、2019年11月，全国共有非 煤矿山约1.57万家，较2015年减少70%。近几年全国砂石矿山的供 给结构持续改善，生产规模等级由小到大逐年上升，大型、超大型砂 石矿山稳步增加，小型、微型砂石矿山加速减少。落后产能加速淘汰， 短期内砂石供应出现吃紧，也是导致砂石价格上涨的原因之一。一大批国内大型企业已经或正在以整合资源和构建新型产业模 式等方式进入砂石骨料行业，中电建、中建材、中建、中核、中交建、 中铁建等多家中央企业也陆续进入砂石骨料行业。目前，新建和拟建 的砂石骨料企业生产规模大多在500万吨/年以上，现已陆续出现年 产超过2000万吨或更大规模的大型砂石骨料生产基地。砂石骨料 工业“十三
37、五”发展规划中指出到2020年，要通过整合或联合重 组，将年产500万吨及以上的机制砂石骨料企业生产集中度提高到 80%以上，实现产业集中度的快速提升。6 .矿产资源利用率低除部分天然砂资源枯竭区(如贵州省)外，其他有天然砂石资 源的区域，机制砂石企业基本上以供应机制碎石为主，碎石生产产生 的石屑(5mm)除少部分再加工提升质量后使用外，部分石屑直接添 加到天然砂中使用。大部分作为废弃料处理。落后的开采制备大幅导 致矿山揭顶、边帮剥离弃石量大幅增加；加工过程中回收的石粉、浆 渣回收再利用率极低，据不完全统计，全国机制砂石矿山石料利用率 不足80虬矿产资源利用率亟待提升。7 .固废资源利用尚处于
38、起步阶段固废物资源化利用严重不足，未能形成砂石替代供应新渠道， 供给结构始终没有质的改变。从国内外实践经验看，使用尾矿资源、 建筑废弃物加工制作建筑砂石，是解决砂石需求的重要途径。全国 2020年产生建筑废弃物约30亿吨，但资源化利用率不足5%,不仅造 成资源浪费，也造成环境污染。机制砂的发展现在监管部门没有对该行业提出明确的管理由约 束机制，由于产业热导致大量的资金投入，有的生产企业最基本的实 验都没有，导致行业生产混乱。对砂石骨料生产的关键技术没有掌握, 只是参照行业基本动作而行。由于市场供求关系不平衡和利益的驱动, 大量的不合格砂石骨料充沛市场。导致大量的工程因为砂石骨料质量 不合格引起
39、的质量事故和问题工程。因此，高品质机制砂石生产关键 技术，是保证高品质机制砂石的关键因素。机制砂是通过制砂机等加工设备和工艺经破碎、筛分等环节生产 的产品，由于不同岩性、强度（抗压强度）、晶粒结构的岩石存在不 同的结构和构造，受力破碎时，会呈现出不同的破坏面，这就容易造 成机制砂的片状颗粒及棱角较多。另外不同的矿山，风化软弱夹层的 分布情况不同，如火成岩主要是软弱夹层，沉积岩中主要为溶沟溶槽 及溶洞中的充填物等，另外还有地质运动产生断层节理裂隙的充填物 或次生岩等。因此，高品质机制砂石绿色智能制备关键技术的开发与应用具有 重大的理论和显示意义，有助于缓解国家高品质骨料的短缺，提高工 程质量，保
40、障工程建设的顺利开展。（二）国内机制砂石制备工艺存在的问题及解决思路随着建筑行业飞速发展，对混凝土性能及品质要求越来越高，要 求机制砂石产品品质提升而且稳定性更佳，由于开采制备生态环保节 能减排要求也越来越严苛，同时矿产资源获取成本越来越高，导致目 前国内机制砂石制备工艺，难以同时满足生态环保效益优、产品质量 优、资源利用率高、制备工艺智能化程度高、开采制备能耗低、建安 投入低、运行成本低（两优两高三低）高质量发展要求。（三）解决思路水电九局是中国人工砂石的缔造者，是习近平总书记“绿水青山 就是金山银山”发展理念的积极践行者，有六十年机制砂石研发、设 计、建安及运行管理丰富经验。独创国内领先的
41、绿色环保“半干法” 制砂工艺，为国内水电、核电、高铁、重大工程建设提供环保、经济 的砂石骨料。2010年开始，依托各在建项目，开展“半干法”应用项 目相关研究，致力攻克机制砂石开采制备过程中产品品质控制、绿色 节能制备等相关难题。2015年10月，依托水电九局砂石研发中心， 成立“绿色环保节能智能高品质机制砂石制备工艺技术”研究组，系 统性研究高品质机制砂石绿色智能制备关键技术。在此期间聘请中国 砂石协会、北京科技大学、北京建筑大学、贵州省科学院等专家进行 研究指导，2018年正式联合贵州科学院、北京科技大学、北京建筑大 学和贵州长通电气公司，充分发挥产学研优势，开展“绿色环保节能 智能高品质机制砂石制备工艺技术及其规模化应用示范”专项研究。二、技术创新主要做法（一）创新方法及技术路线研究以水电九局在建或运行砂石生产线为依托，由中国水力水电 第九工程局有限公司（下称：水电九局）主导和组织，由水电九局“绿 色环保节能智能高品质机制砂石制备工艺技术研究及其规模化应用” 组织实施，贵州科学院、北京科技大学、北京建筑大学提供理论支撑 及砂石品质标准的制定，贵州长通电气有限公司配合水电九局研发智 能制备技术。