綠色智能立式輥磨機的研發與應用

一、公司簡介

（簡稱“冀東裝備”）是高端裝備制造板塊核心業務平臺，是深交所主板上市公司（股票代碼000856）。

冀東裝備是國家高新技術企業、中國建材機械工業骨干企業、中國建材機械工業協會副會長單位，連續5年被評為中國建材服務業100強，在業內享有良好的知名度、美譽度和較高的影響力。

作為國家級工業設計中心、國家級博士后工作站、河北省水泥裝備技術創新中心，冀東裝備公司擁有一支技術過硬、知識結構合理的研發團隊，擁有專利技術和軟件著作權140余項，在粉體裝備、骨料裝備、智能裝備、熱工裝備、協同處置、煙氣治理等方面，具有較強的自主研發和技術創新能力。多項科研成果曾獲河北省科技進步三等獎、中俄工業設計創新大賽工業設計專項一等獎和全國建材機械行業技術革新獎一、二、三等獎等多項榮譽。

二、實施背景

（一）國家戰略層面：落實“雙碳”目標的需要

2020年9月22日，習近平主席在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上正式宣布：“中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。”

這一目標的提出，對我國產業結構優化升級和經濟社會綠色低碳轉型提出了明確要求。尤其是在工業領域，推動傳統高耗能產業綠色化、智能化發展，已成為實現“雙碳”目標的關鍵路徑之一。

作為能源消耗和碳排放的重點領域，冶金行業產生的大量冶金渣若不能得到高效資源化利用，不僅會造成資源浪費，還會加劇環境壓力。因此，研發能夠實現冶金渣高效處理與高附加值利用的綠色智能裝備，對于冶金行業減少固廢堆存、降低碳排放、提升資源利用效率具有重要意義，是落實國家“雙碳”戰略、推動工業領域碳減排工作的重要實踐。

（二）社會責任層面：解決冶金渣污染問題的需要

作為我國經濟社會發展的支柱型產業，鋼鐵行業在煉鋼過程中會產生大量的冶金渣。年年持續增加的冶金渣堆存量使得周邊環境污染和安全隱患日益加大。冶金渣中含有鋅、鉻、鎘、砷等多種金屬元素，經雨水淋洗進入土壤破壞土地植被結構，或隨雨水流入附近河流或滲人地下嚴重污染水源。渣粉飛揚則嚴重污染空氣危害人體健康。因此，解決冶金渣污染問題、提升區域生態環境質量成為企業必須承擔的社會責任。

值得注意的是，我國冶金渣綜合利用率遠低于發達國家。這導致環境污染、土地占用和資源浪費等一系列問題愈加凸顯。鑒于此，加快冶金渣利用成為我國開展資源綜合利用的關鍵舉措。

（三）企業發展層面：變廢為寶的需要

大宗工業固廢的綜合利用，作為節能環保戰略新興產業的重要組成部分，已經引起社會各界的廣泛關注。特別是京津冀及周邊地區不僅是我國重工業的集中區域，更是工業固體廢物的主要產地。

為解決鋼鐵行業冶煉過程產生的典型工業固廢規模化增值利用難題，拓展企業的生存發展空間，冀東裝備積極開展冶金渣微粉高值化和規模化綜合利用及成套裝備關鍵技術的成果轉化。這不僅有助于提高資源的利用效率，還能促進新技術、新產品的創新，為我國經濟社會綠色低碳發展貢獻力量。

三、目標與內涵

該項目主要通過對冶金渣粉磨技術進行深入研究和探討，找出經濟合理且推廣性強的冶金渣粉磨技術方案，確定合理的配套設備并進行關鍵設備的研制，打造冶金渣粉磨示范工程，構建技術可靠、配置優化、價格合理的冶金渣粉磨系統，為冶金渣粉磨的大范圍推廣和應用提供技術支撐和實用設備。

同時，與鋼鐵企業聯合構建“冶金渣-微粉-建材”產業鏈，推動鋼廠從“排廢”向“供料”轉型，產出高附加值產品。冶金渣微粉用于制備高性能混凝土（替代 30%～50% 水泥），提升冶金渣附加值 5～10 倍；解決冶金渣堆存占地、污染難題，助力鋼廠實現“零廢工廠”目標；推動冶金行業從“粗放處理”向“精細化、低碳化”升級，契合全球冶金綠色發展趨勢。

綠色智能立式輥磨機的立項研究主要是針對冶金渣綜合利用率低、粉磨難度大、環境污染嚴重等問題，以“高效資源化 + 低碳智能”為核心，通過技術創新將工業固廢轉化為綠色建材原料，既解決冶金行業環保痛點，又開辟循環經濟新路徑。

作為冶金與建材產業協同低碳轉型的關鍵裝備，綠色智能立式輥磨機采用整體密封負壓運行系統及高效除塵裝置，實現低噪、無粉塵外溢，滿足環保要求；通過優化磨輥、磨盤設計及液壓系統，提升粉磨效率；配備PLC電控柜及自動控制系統，可遠程操作并實時監控運行狀態，降低運維成本；部分型號針對固廢處理（如冶金渣、礦渣）優化，助力資源循環利用，可廣泛應用于水泥、電力、冶金、化工及非金屬礦等行業。

四、實施過程

（一）戰略匹配

1.落實國家政策要求

2022年1月，工業和信息化部等八部門印發的《關于加快推動工業資源綜合利用的實施方案》提出，聚焦冶金渣等典型大宗工業固廢，推動建設國家工業資源綜合利用基地。

2021年3月，國家發展改革委等十部門聯合印發的《關于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導意見》提出，到2025年，大宗固廢綜合利用能力顯著提升，實現新增大宗固廢綜合利用率達到 60% 、存量大宗固廢有序減少等目標。

2023年12月，工業和信息化部等八部門印發的《關于加快傳統制造業轉型升級的指導意見》提出，到2027年，傳統制造業高端化、智能化、綠色化、融合化發展水平明顯提升，有效支撐制造業比重保持基本穩定，在全球產業分工中的地位和競爭力進一步鞏固增強。

2.契合數字化發展趨勢

當前，工業企業數字化研發設計工具普及率、關鍵工序數控化率分別超過 90% ，70% ，工業能耗強度和二氧化碳排放強度持續下降，萬元工業增加值用水量較2023年下降 13% 左右，大宗工業固體廢物綜合利用率超過 57% 。

3.把握企業發展需求

為了更好地發揮科技創新核心驅動力作用，引領集團產業高端化、綠色化、智能化及服務化發展，股份有限公司發布對標國內外一流產業集團科技創新體系，結合集團主營產業的創新發展和高質量發展需求，制定并實施了《科技創新攻關三年行動計劃》。通過積極構建行業一流的9 1+N+X^′′ 科技創新綜合體，努力打造開放共享的“政產學研用金服”科技創新生態圈；提出重點聚焦“綠色低碳環保、綠色新型建材、綠色智能制造綠色智慧建筑、新材料”五大創新領域，突破一批行業或集團的“卡脖子”技術和制約企業轉型升級、綠色發展的關鍵技術。

冀東裝備深人貫徹落實金隅集團相關部署要求，將綠色智能立式輥磨機的研發與推廣作為推動冶金渣高效資源化利用的關鍵設備，不僅符合國家的產業發展方向，也能滿足市場對于高效、環保粉磨裝備的需求。公司在項目戰略匹配過程中，進一步明確綠色智能立式輥磨機在市場中的定位。即：作為冶金渣粉磨處理的主機裝備，著力解決冶金渣堆存占地、環境污染等問題，助推鋼鐵企業發展循環經濟。

（二）市場需求驗證

市場需求驗證環節，項目組主要采用“雙軌洞察法”：一是自上而下，通過行業報告、政策解讀預判趨勢；二是自下而上，通過用戶訪談、數據分析挖掘痛點。

通過深人調研，掌握冶金渣處理市場的現狀。當前隨著環保法規的日益嚴格和資源的日益緊張，鋼鐵企業對于冶金渣高效資源化利用的需求愈發迫切。立式輥磨機作為冶金渣粉磨處理的關鍵技術裝備，市場需求呈現快速增長的趨勢。

通過與多家鋼鐵企業的溝通交流，了解他們對于立式輥磨機的節能、高效、環保特性要求和提升冶金渣利用效率和附加值的需求。同時，收集關于設備性能、操作便捷性、維護保養等方面的反饋，為后續設備的優化升級提供依據。

持續關注市場上其他同類產品的競爭情況。通過對比分析，進一步明確了綠色智能立式輥磨機的市場定位和競爭優勢。市場需求驗證的結果表明，綠色智能立式輥磨機具有廣闊的市場前景和巨大的發展潛力。

（三）團隊建設

為了確保綠色智能立式輥磨機項目的順利實施和高效推進，項目組組建了一支由多學科專家組成的技術團隊。團隊集聚了機械設計、材料科學、智能化控制等多個領域的專業人才，確保項目在技術層面具有全面性和先進性。同時，項目組采用負責人帶頭制，注重成員間的溝通與協作，定期召開項目進展匯報會和技術研討會，及時解決項目實施過程中遇到的技術難題。

在成員激勵上，設置科技研發人員專有晉升通道，使研發人員能夠依靠自身的技術水平和技術職稱獲得職級提升。同時，設立科技創新分紅機制，對新產品轉化、降本增效成果顯著的科研成果予以科研分紅獎勵，增強科技人員自主工作動能，推動科技創新成果轉化落地。項目負責人依據公司科研計劃通過競聘或自薦產生，負責對團隊成員實施考核，并擁有績效分紅獎金分配的權利。

（四）外腦合作

公司與集團科研總院、北京科技大學、燕山大學等多所知名高校建立了緊密的合作關系。

其中，依托北京科技大學在材料科學等領域擁有深厚的學術積淀和豐富的科研成果，完成了河北省重大科技成果轉化項目。面向鋼鐵行業冶煉過程產生的典型工業固廢規模化增值利用難題，針對預拌混凝土與裝配式預制構件高性能、低成本綠色發展困境，在高校前期研究成果的基礎上，結合校企合作研究系統的鋼渣等固廢大摻量制備裝配式預制構件關鍵技術，突破其規模化增值利用技術瓶頸，進行鋼渣微粉高值化和規模化綜合利用及成套裝備關鍵技術的成果轉化。

依托燕山大學在機械設計及智能化控制領域的優勢，研發了綠色智能立式輥磨機的可靠性設計和智能化控制系統，實現了設備的遠程監控、故障預警等功能，大大提高了設備的運行效率和穩定性。

公司還依托建立的國家級博士后工作站，引進高水平博士后研究人員，與項目團隊緊密合作，針對冶金渣資源化利用及綠色智能立式輥磨機設計的關鍵技術難題進行深人研究，為項目的順利實施提供了強大的智力支持。

圖1冀東裝備綠色智能立式輥磨機

通過外腦合作，項目不僅獲得了技術上的支持和突破，還拓展了市場資源，為綠色智能立式輥磨機的推廣和應用奠定了堅實基礎。

（五）資源匹配

為快速實現產品技術升級，公司建立粉磨裝備實驗室，配備先進的檢測和試驗設備，全力支持綠色智能立式輥磨機的研發和優化。依托實驗室粉磨及選粉技術的深人研究，不斷提升設備的性能和效率。

與高校合作研究立式輥磨機選粉及粉磨場的數值仿真技術。通過數值仿真分析，對立式輥磨機的選粉效率和粉磨效果進行優化設計，確保設備在實際應用中能夠達到最佳的粉磨效果和節能性能。

（六）項目落地

為推動冶金渣高效資源化利用，項目重點在技術升級、智能管控、綠色工藝三方面協同發力。

一是研發高效粉磨核心技術。優化磨輥壓力分布與動態分級系統，結合冶金渣特性（如鋼渣硬度高、赤泥堿性強）設計專用粉磨工藝，通過預處理（磁選除鐵、烘干除濕）提升物料適應性，實現成品細度與活性穩定控制。

二是強化綠色工藝集成。利用冶金渣余熱作為烘干熱源，配套高效袋式除塵與脫硫裝置；開發耐磨合金磨輥（壽命提升 50% ）與低耗襯板，減少維護成本。

項目啟動后，通過研究開發工藝系統與核心裝備，實現關鍵技術突破與應用；根據掌握的設備問題進行研究，優化粉磨前預分選及系統核心部件；通過研究高效粉磨機理技術在冶金渣粉磨中的應用，結合物料性質與料層厚度等變量參數，研發設計匹配的輥套及襯板，合理控制有效研磨區域，實現高效粉磨分選。項目組成功研發設計了一套高效處理冶金渣核心設備及工藝系統，完成了所有設計圖紙及相關知識產權的申報工作。

項目結題時，項目組完成了核心設備冶金渣立磨的方案制定、主要零部件的設計及制作以及設備安裝使用說明書的編制工作。同時，新建一條冶金渣微粉生產線，現已完成立磨設備安裝調試及帶料試運行，實現了達標達產，同時為企業培養了一批重要技術骨干。（如圖1所示）

五、實施成效

綠色智能立式輥磨機的研發與應用，響應了國家“雙碳”發展戰略要求，不僅節約

了能源消耗，而且解決了環境污染難題，實現了經濟與社會效益雙贏。

（一）投人成本降低

綠色智能立式輥磨機與傳統工藝設備相比，具有顯著的節能優勢。由于磨盤形狀的改變，研磨相同物料所需噴水量較其它同規格的立式輥磨機明顯減少，所需進磨熱風溫度也隨之降低，從而降低供熱設備的投人和系統功率，減少了企業生產成本投人，為行業樹立了高效節能的新標桿，推動了粉磨裝備領域的節能技術革新。

（二）環保效益顯著

綠色智能立式輥磨機的推廣應用，可減少用戶的投資成本、降低能源消耗、提高生產線的產量。同時，促進了水泥、電力、化工、非金屬礦等行業的粉體生產工藝和裝備技術水平提高。通過實施新技術新裝備，可節約能耗約萬噸標準煤，減少碳排放2萬余噸。

（三）極具推廣價值

綠色智能立式輥磨機是應用于冶金渣微粉生產線的主機設備。經過立磨粉磨、選粉、收集后的冶金渣微粉可以按國家相關標準應用于建筑材料、農業肥料、建筑工程、海洋工程、廢水治理等領域。此外，在冶金渣礦化固化 CO₂ 中，其是不可或缺的設備之一，也是增加冶金渣比表面積的主要粉磨設備。

六、主要創新點

（一）設備制造方面創新

1.填補了行業空白

該項目完成了冶金渣微粉處置生產線建設，在大宗固廢處置行業打造了獨特品牌，推出了大宗固廢處置設備以及冶金渣微粉增值化利用的特色產品及服務。同時，針對冶金渣綜合利用率低、粉磨難度大等問題進行研究，研發了集選粉機、搖臂磨輥裝置和智能監測控制系統為一體的綠色智能立式輥磨機。

該設備榮獲2023年度“蚌埠凱盛杯”機械建材行業技術革新三等獎，以及2024年度“中俄工業創新大賽”工業設計專項賽一等獎；并于2024年9月19日在“金蘆葦工業設計獎”（河北省人民政府、河北雄安新區管理委員會支持下舉辦的國際化、專業化工業設計獎項）評選中獲評優秀產品設計獎等。

2.設計理念國內領先

綠色智能立式輥磨機設計理念更加趨于輕量化、簡單化、智能化，使得裝備性能與結構指標達到了國內領先水平。

從多年實際設計及運行經驗可得出結論：設備運行的各項指標（電耗、產量、震動值、磨耗、磨內壓差等）都與設備結構有著密不可分的關聯，合理精準的設備結構優化設計，不僅推動了設備輕量化、簡單化，還使設備的運行指標得到進一步優化和提升，從而增加了產品市場競爭力。

3.創新磨除鐵功能及方法

該項目從設備自身結構、工藝設計排布、除鐵輔機設備的合理增加等方面入手，著重創新了鋼渣立磨除鐵功能及方法。在原料入磨、循環料出磨、磨盤研磨區域等位置，考慮除鐵方式及結構，形成多方位多角度立體排鐵方式，使含鐵量高的冶金渣在研磨過程中，得到有效回收，沖抵了企業部分冶金渣處理的成本。同時，除鐵效果好的冶金渣微粉密度較低，具有高活性特點，符合國家相關要求。

4.推進設備智能化

通過應用數智化技術，實現了設備關鍵運行數據（壓力、溫度、風溫、風量、振動、液位等）實時檢測并傳送到中控操作界面，各干油潤滑點加注潤滑脂等日常工作自動化。遇到特殊情況時，自動響應程序更能及時應對處理。

（二）項目管理方面創新

1.體制創新

項目聯合集團科研總院、高校及成果轉化單位打造了‘ ?1+N+X^′′ 科技創新綜合體，構建起產學研用深度融合的創新體系，實現了技術創新與產業需求的精準對接。

2.研發手段與應用創新

依托實驗室及數值分析實現理論與實驗雙重驗證，研發綠色智能立式輥磨機，并作為冶金渣高效資源化利用的關鍵設備，推動了鋼鐵企業發展循環經濟。

3.團隊建設與激勵創新

組建多學科專家團隊，確保項目在技術層面的前瞻性。同時，建立“創效分紅”的

研發工作績效激勵機制，鼓勵員工通過“產品創造價值”實現分紅，激發科技人員自主工作動能，促進科技創新成果轉化落地。

七、思考與展望

在全球年產生百億噸固體廢棄物的困局中，綠色智能立式輥磨機正經歷從傳統粉磨裝備向固廢資源化核心利器的蛻變。面對建筑垃圾、工業廢渣、市政污泥等成分迥異的固廢矩陣，冀東裝備憑借立磨技術獨特的工藝特性，正在開辟一條技術可行、經濟可期的綠色技術轉化之路。

（一）可實現多元化場景應用

在“雙碳”目標與全球綠色轉型浪潮的推動下，綠色智能立式輥磨機憑借高效、低耗、智能化的核心優勢，正突破傳統粉磨領域的局限，向新能源材料、化工環保、農業固廢、新興交叉技術等多元化場景滲透。其技術迭代不僅重塑了傳統工業的生產方式，更成為鏈接資源循環、清潔能源與高端制造的關鍵紐帶，展現出廣闊的應用潛力與市場前景。

在新能源產業爆發式增長的背景下，立磨技術為產業鏈上下游的原料制備與回收環節提供了高效解決方案。在鋰電池回收領域，立磨通過超細粉碎與精準分級技術，實現廢舊電極材料（如鋰、鈷、鎳化合物）的高效解離與純化。比如，格林美公司采用立磨對廢舊動力電池進行機械法破碎，結合濕法冶金工藝，金屬回收率提升至 92% 以上，較傳統工藝降低能耗 30% 。在光伏產業中，立磨可將石英砂、長石等光伏玻璃原料粉磨至納米級粒度 （D50?5μm ），顯著提升玻璃透光率與強度，助力光伏組件能效突破。

（二）可推動行業轉型升級

立磨技術正推動化工與環保行業從“污染控制”向“資源循環”轉型。脫硫石膏資源化方面，立磨通過低溫烘干與超細粉磨協同工藝，將火電廠脫硫石膏轉化為β型高強石膏，用于自流平砂漿、3D打印材料，附加值提升5～8倍。危險廢物無害化領域，立磨與化學固化技術結合，可實現重金屬污泥、飛灰等危廢的穩定化處理。此外，立磨還可處理VOCs治理產生的飽和活性炭，通過活化再生工藝恢復吸附性能，降低企業危廢處置成本 30% 以上。

在農業固廢與生物質資源化領域，立磨技術為秸稈、畜禽糞便、藻類等低值物料的高值利用開辟新路徑。生物炭生產中，立磨通過低溫限氧裂解技術，將農林廢棄物轉化為多孔生物炭，用于土壤改良或二氧化碳封存。

（三）產業化推進亟須破除障礙

產業化推進需政策、標準與產業鏈協同發力。國家“十四五”規劃明確支持固廢資源化技術推廣，碳排放權交易機制為高碳排工藝替代提供經濟激勵。另外，行業標準的完善（如粉體粒度、活性指標）有助于規范市場，而跨行業聯盟（如“固廢-建材-新能源”聯合體）可加速技術示范與商業模式落地。

特別是在復雜物料適應性方面，成分波動大的混合固廢（如市政污泥與建筑垃圾混合）易導致設備堵塞或磨損加劇，需開發更智能的分選與預處理技術。在經濟性矛盾方面，小批量、高附加值產品（如催化劑、納米材料）的定制化生產與規模化效應存在沖突，需探索柔性制造模式。此外，部分領域（如碳捕集）的政策支持力度不足，制約著技術推廣速度。

未來，立磨技術將沿著“綠色化、智能化、復合化”路徑持續突破。一方面，與綠氫制備、光電催化等新能源技術耦合，構建“零碳”粉磨系統；另一方面，通過云平臺與數字孿生技術實現遠程運維與工藝優化，推動服務型制造模式普及。

隨著全球循環經濟提速發展，立磨有望從“通用設備”升級為“資源再生中樞”（指對各類廢棄物進行集中回收、分類、處理、再加工，以實現資源循環利用的核心場所或系統，是推動循環經濟的關鍵環節。比如，城市中的大型再生資源產業園、工業固廢處理中心等），在“雙碳”目標下發揮不可替代的作用。

編輯/車玉龍統籌/蘇曉