《改性磷石膏高性能道路建筑材料关键技术研发及产业化》

该项目属于新型材料产业领域。

磷石膏是硫酸法萃取磷酸生产磷肥过程产生的副产品,每生产1吨磷肥约产生5吨磷石膏。是该省产生量及堆存量最大的一种工业废物,历史堆存量2.5亿吨、年排放量2500万吨以上。磷石膏的大量产生与堆存成为制约该省优势经济产业-磷化工产业发展的重大瓶颈。

改性磷石膏高性能道路建筑材料是近年来具有重大应用背景的新型材料,也是磷石膏综合利用领域的国际前沿和研究热点。该项目在湖北省技术创新专项重大项目及连续三年双创战略团队项目支持下,利用多学科交叉的优势,历时5年,对磷石膏净化、改性为性能优良的道路基层材料的关键技术及装备开展了系统的研究。

以磷石膏净化、改性-新型道路建筑材料合成理论-功能创新为导向,揭示了不同地区、不同工艺产生的磷石膏在道路建筑材料制备科学中的普适性,建立了改性磷石膏高性能道路建筑材料合成、设计新理论,开发出了新型材料制备方法、工艺装置,开辟出一条磷石膏高效综合利用新途径,取得了重大的社会效益和显著的经济效益。其研制的改性磷石膏高性能道路建筑材料的主要特点为:

(1)材料制备无需添加任何骨料:磷石膏高性能道路建筑材料的主要原材料为净化、改性后的磷石膏,辅料为高分子改性材料、凝结时间控制剂、水。无需添加水泥、石子、砂浆等骨料,杜绝了道路建设中因骨料的需求,开山凿石、河道挖沙带来的自然、环境资源破坏。在天然石料日渐枯竭的当今,研发成果的推广使用将极大减少中国道路工程对天然石料的过度依赖,降低道路建设成本、合理利用资源、保护生态环境,促进中国“十三五”公路建设的可持续发展。

(2)路用性能优良:新型材料制备的道路基层的7d无侧限抗压强度要求≥5.5MPa、弯沉值≤30,完全满足《公路路面基层施工细则》(JTG/T-F20-2015)对高速公路和一级公路(极重、特重交通)的要求。可完全替代传统的筑路工艺及材料成为环境友好型道路建筑材料。

(3)可大幅度缩短道路施工周期、降低道路建设成本:通过与传统的筑路工艺对比,磷石膏高性能道路建筑材料所筑道路的施工、养护周期≤15d,可减少道路施工整体周期30%以上,为国内最快的筑路材料。按照《湖北省市政工程消耗定额》计算,新型材料可降低道路施工成本20%以上,科技、经济效益显著。随着产业化后产能的不断提升以及税收、地方补贴等政策红利的兑现,新型材料的优势将更加明显。

成果技术已在企业厂区、湖北省黄麦岭磷化工有限责任公司、湖北省新洋丰肥业股份有限公司、云南云天化股份有限公司、山东瑞星化工集团有限公司得到规模化应用,参与湖北省S201省道武穴-蕲春段扩建工程、山东省乳山市S206牟白线省道翻修工程。应用结果表明,项目技术在大量消耗磷石膏废料的同时(建设1km新型材料道路约消耗15000吨磷石膏),可制备符合不同道路等级的新型材料道路。

申报国家发明专利3项,已授权2项;授权实用新型专利7项,修制订湖北省地方标准1部。获得《湖北省科技成果登记证书》,技术成果总体达到国内领先水平。项目技术入选湖北省技术创新专项(重大项目),项目研发团队连续三年入选由湖北省委组织部、科技厅、发改委、人力资源与社会保障厅联合评审的“湖北省双创战略团队”。项目技术的研发及推广丰富了磷石膏制备高性能道路建筑材料的理论,推进了磷石膏综合利用技术发展,促进了道路材料的科技进步,为道路建设绿色发展升级提供技术支撑,为中国大宗固体废物再生利用于交通建设领域做出了突出的贡献。

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