创新研发攻关行动方案

 

中国建筑材料联合会

 

中国砂石协会

 

　　中国建筑材料联合会高度关注砂石行业的创新发展，多次强调新一代技术装备创新研发攻关的重要性和紧迫性，砂石协会按照中国建筑材料联合会《关于编制建材行业各产业新一代技术装备创新研发攻关行动方案的新要求的函》要求，编制了《砂石行业新一代技术装备创新研发攻关行动方案》。

 

　　一、国内外砂石技术装备发展现状及趋势

 

　　党的十九大确立了习近平新时代中国特色社会主义思想的指导地位。目前，我国经济发展已进入由高速增长阶段转向高质量发展阶段，“建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计”这一战略定位，为我国砂石行业绿色发展提出了新的更高要求。经过近几年的发展，砂石行业在技术进步、结构调整、产业转型升级、淘汰落后产能等方面都取得了长足的进步。产业集中度得到提升，矿山规模结构不断优化；技术工艺装备水平不断提升，创新成为行业企业发展的动力源泉；矿业绿色发展理念成为共识，绿色矿山建设正在蓬勃开展；资源节约与高效利用成为新的利润增长点，砂石资源深度开发综合利用成为方向。

 

　　砂石是建筑、道路、桥梁、高铁、水利、水电、核电、市政等基础设施建设用量最大、不可替代、不可或缺的原材料，全球每年要消耗400亿吨砂石骨料，是继水之后消耗最多的第二大自然资源。中国年砂石骨料产销量约200亿吨，占全球的50%。

 

　　随着“一带一路”建设的持续推进，沿线基础设施建设正在落地建设，正是我国砂石装备“走出去”的重大历史机遇。作为全球砂石产业第一大国，在国内，我国砂石装备市场已经迎来近20家国外企业的竞争；在国际上，我国砂石装备产业面临的竞争更加激烈。

 

　　为了适应当前全球化的激烈竞争，我国砂石装备企业必须掌握具有自主知识产权的核心技术，必须做世界砂石舞台的领先者，必须实现“四化”，未来还要迅速推进智能化，实现“五化”目标。这一切目标的实现，必须建立在自身技术装备的创新提升，不仅是为了提升装备制造水平，还要为砂石产品性能的提升奠定装备基础，从而彻底改变我国砂石企业“小散乱”污染严重、产品质量“参差不齐”、稳定不足的旧有面貌，推进建成具有中国特色的社会主义现代化的砂石工业体系。

 

　　据中国砂石协会统计，2013年，全国规模以上的企业56000多家。到2017年底减少到17000多家。目前全国已建成了300多家集矿山开采、加工、储运的高度集成化、自动化、规模化的现代化企业。尾矿、废石综合利用和废弃矿山生态环境修复企业有几十家，已形成政府给政策、企业出资综合治理，建设生态林业、生态农业、生态公园等的新模式。中国规模以上的砂石骨料装备制造企业有3000多家，其他国家进入中国的有近20家。近年来，中国破碎筛分装备取得了长足的发展，现已能制造规格品种齐全的系列产品。但是，相关装备的核心控制技术和关键技术与国外发达国家相比仍存在一定的差距。行业整体发展水平还有待提高，两极分化的问题亟待改善。

 

　　为了从根本上改善我国砂石行业发展两极分化的现状，实现行业高质量发展的目标，就必须要推进砂石行业供给侧结构性改革，着力解决制约行业发展的矛盾和瓶颈问题，尤其是砂石核心装备的自主知识产权化水平，助力打赢砂石行业新一代技术装备创新研发攻关行动方案的攻坚战。

 

　　随着以5G、AI、大数据、区块链等为代表的新一代技术的进步，砂石装备产业必须向智能化转变。目前，行业应该围绕发展采区移动设备智能化监管系统、机制砂石制备在线质量监测技术、核军工和军事防护工程用高性能骨料、废弃石矿生态修复技术、集中高压远程送风凿岩新工艺、四象限中压变频器下运胶带机节能技术、客土喷播机技术等新一代技术装备，以创新引领行业发展。力争到2025年，砂石爆破、开采、加工等技术与装备达到国际领先水平；以I类产品为代表的高品质机制砂石比例大幅提升，年产1000万吨及以上的超大型机制砂石企业产能占比达到40%，利用尾矿、废石、建筑垃圾等生产的机制砂石占比明显提高，“公转铁、公转水”运输取得明显进展；万吨产品能耗（不含矿山开采和污水处理）以石灰石等软岩为原料的不高于10吨标煤，以花岗岩等中硬岩为原料的不高于13吨标煤，水耗达到相关要求；培育100家以上智能化、绿色化、质量高、管理好的企业。

 

 

　　（1）目的和意义

 

　　习近平总书记指出，创新是引领发展的第一动力；抓创新就是抓发展，谋创新就是谋未来。砂石行业应该以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，深入贯彻党的十九大和十九届二中、三中、四中全会精神，牢固树立和践行新发展理念，以供给侧结构性改革为主线，以质量和效益为中心，着力加强统筹布局，提升优质砂石供给能力，着力加强技术创新，提升产品质量保障能力，着力实施智能化改造，利用先进适用技术改变行业面貌，着力推动联合重组，优化产业结构，不断提高绿色发展和本质安全水平，实现产业现代化、集约化、规模化、标准化、生态化，引导机制砂石行业高质量发展。

 

　　砂石行业转型升级、高质量发展需要在装备、生产方式、管理手段等方面进行创新提升。从根本上来讲，技术提升是一切提升的基础，要紧紧抓住“装备是技术的载体，装备是产品的母体”的客观规律，从整体上改进工艺设计、工艺参数与制作工艺，实现装备与工艺环节的配置融合。

 

　　随着我国砂石企业到“一带一路”沿线国家投资设厂，砂石装备企业需要参与全球化竞争。砂石行业技术装备创新不仅是环保要求，更是发展趋势，只有重视关键技术研发，为砂石生产企业提供技术先进、生产效率高、能耗低、环保指标高的设备，并根据市场需要，不断推出新的服务方式，突破单纯的制造设备环节，为砂石企业提供“制造+服务”的整体解决方案，才能得到更大的发展。

 

　　（2）实现创新提升、超越引领所面临的挑战

 

　　砂石产业是我国建材工业的重要组成部分，是国家重要的原材料和基础工业，砂石骨料是用量最大、不可或缺、不可替代的建筑工程原材料，是国民经济建设的重要物质支撑。近年来，我国砂石行业转型升级步伐不断加快，新技术、新装备不断涌现，行业创新发展取得良好成效。尤其是在技术装备的性价比方面，为我国砂石行业新技术和新装备的快速推广提供了技术和装备支撑。

 

　　2019年12月5日，自然资源部办公厅公示了《矿产资源节约和综合利用先进适用技术目录（2019版）》，由砂石协会组织推荐的四象限中压变频器下运胶带机势能发电节能技术、高品质骨料粒形级配优化系统、建筑固废轻物质分离带式水浮选技术和智能矿山管理系统四项行业先进适用技术入围。另外，由各省级自然资源厅或行业社团组织申报的多项砂石行业先进适用技术入围。

 

　　当前，我国的砂石装备快速发展，现已能制造规格品种齐全的系列产品，很多装备已达到国际先进水平，并能提供全套的系统解决方案。已出口到巴基斯坦、纳米比亚、文莱、马来西亚、印尼、老挝、蒙古、哈萨克斯坦、塔吉克斯坦、尼日利亚、科特迪瓦、印度等国。在各国的基础设施建设中应用越来越多。

 

　　（3）实现创新提升、超越引领所面临的机遇

 

　　受我国经济转型发展和环境保护日趋严格等因素影响，砂石行业正在从传统的“小散乱”加工，转型升级为大型化的工业化制造，新的大型砂石骨料生产项目需要成套先进的爆破、开采、破碎、筛分、整形等设备。但是，行业创新提升、超越引领所需要的技术装备支撑仍有不足，尤其是核心技术装备。

 

　　在国家大力倡导科技创新、技术升级的背景下，中国砂石行业作为全球砂石行业的领头羊，行业产值和产量均居世界第一，砂石行业实现“创新提升、超越引领”不仅面临重大机遇，还具有巨大的经济效益和社会效益。我国砂石矿山众多，从业人员超200万人，行业新一代技术装备创新研发攻关对提高行业发展质量，改善矿山和人民群众生活、生态环境，具有重要意义。

 

　　2019年11月4日，工信部、国家发改委、自然资源部、水利部等发布《十部门关于推进机制砂石行业高质量发展的若干意见》，明确提出了机制砂石行业高质量发展的目标和举措。这将带动砂石装备和技术的提升。砂石行业新一代技术装备面临前所未有的发展机遇。

 

　　三、砂石行业新一代技术装备的定义与内涵

 

　　（1）定义

 

　　砂石行业新一代技术装备是指，在砂石行业发展过程中，有利于推动砂石行业高质量发展所涉及到的各种技术装备。砂石行业新一代技术装备主要有：安全爆破、减尘钻孔、高效率破碎筛分、整形、皮带输送、石料势能发电等在砂石开采、加工、生产、输送以及绿色矿山建设等过程中涉及的各类技术与装备。

 

　　（2）内涵

 

　　砂石行业新一代技术装备除了体现砂石行业的特点，最重要的在于“新”，而“新”的评判标准不仅在于是新技术、新装备，更重要的是能够推进砂石行业高质量发展，促进行业实现节能降耗减排，提升生产效率和产品质量，有利于行业绿色矿山建设，有助于提高工人工作环境和安全，有助于增强企业核心竞争力等。

 

　　四、砂石行业新一代技术装备创新研发的内容和目标

 

　　（一）总体目标

 

　　砂石产业实现工业化、现代化和绿色环保化。砂石骨料破碎筛分装备设计、工艺材料、制造工艺、产品包装、处理回收等实现绿色化；高效节能环保设备、皮带管廊输送、皮带输送物料势能发电等的应用越来越广泛等。

 

　　砂石骨料矿山全面建成绿色矿山，新技术、新工艺得到普遍应用，砂石产品质量得到大幅提升，产品品牌化建设得到长足进步。砂石行业整体形象得到提升，砂石产业成为国民经济的重要支撑和重要组成部分。

 

　　（二）主要任务

 

　　一、加快砂石行业转型升级步伐，实现砂石产业工业化、现代化、智能化生产水平。

 

　　二、加快砂石产业相关标准体系建设，包括砂石产品质量、砂石生产设备、砂石矿山建设、砂石绿色运输等方面。

 

　　三、加强砂石产业技术创新、发展模式创新、管理模式创新、理论创新、集成创新等，实现砂石产业达到世界先进水平，为我国“一带一路”走出去提供技术、装备和产品支撑。

 

　　四、加快实现绿色发展，砂石企业不仅要践行绿色生产、绿色运输、节能降耗、矿山生态环境修复等理念，最终实现绿色矿山建设；还要对其他矿种尾矿、建筑垃圾等固废资源进行再生利用。使得我国砂石产业在实现健康可持续发展的基础上，为我国生态文明建设作出更大、更多贡献。

 

　　（三）技术装备研发创新的内容（重点领域）

 

　　1. 采区移动设备智能化监管系统

 

　　为大幅度减少原产量统计工人的劳动强度，提高产量统计准确性，有效提高产量统计记录效率等，通过对移动设备实时监控、优化调度，监测运输汽车速度，存储作业设备轨迹信息，对防碰撞、怠工预警，自动记载过磅信息，自动统计生产数据等方式，加强移动设备管理，最终提高矿山数字化、精细化、智能化管理水平，实现节约人力物力，降低移动设备安全风险，保证矿山安全高效地进行移动设备调度。

 

　　2. 机制砂石制备在线质量监测技术

 

　　利用影像和先进测试技术，对砂石骨料生产过程进行不间断监测，利用计算机软件对采集信息进行分析，得到砂石骨料生产粒形、颗粒大小、级配等数据，结合自动化控制技术，在线调整砂石骨料生产工艺参数，确保制备出符合要求的砂石骨料，从而实现砂石骨料产品质量“精准”控制，打造标准化工业产品。

 

　　3. 核军工和军事防护工程用高性能骨料

 

　　随着高新型武器破坏能力的不断加大，对军事防护工程用混凝土的要求也越来越高。目前，军事工程用混凝土高性能骨料密度、强度或耐久性等特性不能满足要求，需要组织科研院所、装备制造企业、砂石生产企业，通过研究选用合适母岩，研究开发专用装备，创新砂石生产工艺，共同研究开发核军工和军事防护工程用高性能骨料，满足核军工和军事防护工程需要。

 

　　4. 废弃石矿生态修复技术

 

　　为加快生态文明建设，对传统粗放生产模式造成的废弃石矿进行治理，实施生态修复；在取得地方政策支持的同时，采用现代技术及装备，将废石加工成砂石骨料，筛分的渣土回填，发展农业林业；形成生态修复、土地修复、生态林业、生态农业协同发展的模式。

 

　　5. 集中高压远程送风凿岩新工艺

 

　　根据砂石矿山开采的特点和绿色矿山建设要求，大幅提高采用清洁电力能源替代石化能源比例；采用二级湿式除尘系统，提高除尘效率；优化钻机的结构设计，使用专业矿用钻机；远程送风至采场，实现集群式穿孔作业；最终实现大幅降低碳排放，除尘率大幅提高，降低矿山安全管理风险，有效节约投资费用和运营成本。

 

　　该工艺技术依托于中国砂石协会砂石矿山凿岩工程技术研究中心。砂石矿山凿岩工程技术研究中心是在湖北楚道凿岩工程有限公司技术研发中心基础上成立的，位于四川攀枝花米易白马矿芨芨坪矿山，占地2000平方米，配套有办公、生活、会议、试验、检测条件，以及研发必备的各类钻机、钻具、交通工具等，已完成建设投资2500万元，具备专业化研究条件。楚道凿岩露天矿山凿岩技术已经应用于我国多个大型、超大型砂石矿山和金属矿山中，取得良好经济效益。拥有三项核心技术：《集中组合式高压压缩空气供气站》《高压远程供气装置》《新型高压柔性输气管》，三项核心技术已获得国家知识产权局颁发的实用新型专利证书。

 

　　6. 四象限中压变频器下运胶带机节能技术

 

　　为了提高起重提升设备等大惯量位能负载的节电效果，解决大型下运胶带机的刹车问题，通过研究四象限变频器传动方案、配电及驱动方案、机头电气室一次主接线系统、工艺流程等，采用IGBT（绝缘栅双极型晶体管芯片）做整流桥，用高速度、高运算能力的DSP产生SVPWM控制脉冲，自动补偿电源波动，消除对电网的谐波污染，将减速能量回收反馈到电网，减少制动过程的能量损耗，并消除变频器整流故障，从而达到节能、环保的功效。

 

　　7. 客土喷播机技术

 

　　石矿和新建高速（铁）路边护坡需要进行植被恢复，尤其是在西北等干旱地区或坡度较大的矿区或厂区，将草种、肥料、土壤、有机物等充分混合后，通过喷射机喷到需复绿的工程坡面，达到绿化目的。客土喷播技术比传统的人工复绿效率高，效果好，应当加大力度研究开发新型客土喷播装备，推广客土喷播技术及喷播机在矿山复绿中的应用。

 

　　五、重点研发课题的组成与要求

 

　　（一）由中国砂石协会统一组织的创新研发课题

 

　　1. 军事特种工程用高性能骨料

 

　　随着现代战争理念和高精尖武器的不断发展，新的战争防御理念和工程项目对混凝土的性能和设计要求越来越高，军事特种工程混凝土对骨料的性能提出了更高的要求。为了满足新形势下军事特种工程要求，需要组织科研院所、砂石及装备企业等，研究选用合适砂石原料，研发专用设备，创新砂石生产工艺，共同研究开发军事特种工程用高性能骨料及生产工艺，以满足军工需要。

 

　　2. 砂石矿山生态修复＋技术

 

　　建设绿色矿山已经已经成为进入砂石行业的门槛，砂石矿山修复成为砂石矿山企业必须完成的责任任务。随着我国生态文明建设的不断深入，砂石矿山修复不仅仅满足于绿化矿山，而应该实施生态修复；采用现代技术及装备，将废石加工成砂石骨料，筛分的渣土回填，发展农业林业，并在周边发展生态旅游和其他产业；形成一二三产业融合发展的砂石矿山生态修复＋模式。

 

　　3. 高品质砂石骨料智能制造关键理论和成套技术

 

　　当前，新一轮科技革命和产业变革加速演进，基础前沿领域孕育重大突破，交叉融合态势更加明显，基础研究、应用基础研究和技术创新相互带动作用不断增强。面向“十四五”，科技部正会同相关部门启动国家重点研发计划“十四五”重点专项凝练工作。中国砂石协会积极申请“高品质砂石骨料智能制造关键理论和成套技术”项目，致力于为机制砂石产业多学科、多行业协作研发，以及高品质机制砂石的智能制造创造更加优越的产、学、研基础，促进砂石行业健康、科学、有序发展。

 

　　（二）企业自选课题

 

　　鼓励企业根据砂石行业新一代技术装备创新研发攻关行动方案的总体要求，抓住行业技术及装备发展方向，结合国家相关环保政策对相关产品技术指标要求，根据自身特点创新资源优势，以达到或超越世界先进水平为目标开展创新研究工作，对于研发中所取得的优秀成果同样予以认可和择优选择，对于需要国家进一步支持的或者需要作为重点设备的，需要申请的政策性支持的可申报专题。中国砂石协会支持、鼓励砂石及装备企业利用各方资源进行技术装备创新研发攻关，并提供尽可能的帮助。

 

 

　　砂石装备技术指标应达到《国家重点节能技术推广目录》、《节能机电设备（产品）推荐目录》和原国土资源部《矿产资源节约与综合利用先进适用技术推广目录》中的相关设备技术要求。

 

　　技术水平全国领先，符合砂石行业高质量发展要求，并能引领砂石骨科产业技术装备转型升级、创新发展。

 

　　力争到2025年，砂石爆破、开采、加工等技术与装备达到国际领先水平；以I类产品为代表的高品质机制砂石比例大幅提升；万吨产品能耗（不含矿山开采和污水处理）以石灰石等软岩为原料的不高于10吨标煤，以花岗岩等中硬岩为原料的不高于13吨标煤，水耗达到相关要求。

 

　　七、组织与保障措施

 

　　1.坚持自主创新、协同创新，集中行业的智慧与优势组织攻关，发挥相关单位和个人的积极性和创造性。

 

　　2.由中国砂石协会组织行业力量负责制定总体研发工作方案，由中国砂石协会专家委员会具体领导与负责组织实施。

 

　　3.争取政府主管部门对重大专项列项支持和资金支持。

 

　　4.由中国砂石协会组织有关企业、科研院所和大专院校，按其各自的优势进行分工与合作、共同推进。

 

　　5.建立以项目为纽带的技术创新联盟，做好知识产权保护，在具体研发工作中引入竞争机制，协同机制、分享机制，共同攻克关键技术难题。