本课题通过建立多组分高效提取和重构转化的新过程和新方法，发展多参数模型，从而指导并实现多种铝硅酸盐固废的高效材料化协同再利用。课题研究不同矿相组成及温度压力条件对体系物理化学性质的影响，验证计算高温高压条件下的矿物和混合熔融体物理化学性质，模拟多力场条件下矿相晶体动态析出过程，为电磁力、机械力和浮力耦合分离新方法提供理论依据。基于定量构效关系模型，建立莫来石、钙长石、铁铝酸四钙、硅酸钙、玻璃相等体系的物理性能模型。基于最优稳态工艺设计，提出稳定物相的动态控制策略，采用最优化方法评估控制策略，实现模型的稳定性与可预测性并进行工业验证。研究基于课题1所构建的热力学区域相图及矿相重构热动力学模型，围绕课题2建立的材料自洽设计方法和分质直接材料化制备技术，构建多组分高效提取与重构转化的新过程，通过过程建模、操作优化与过程控制研究，完成技术验证或中试示范，实现铝硅酸盐固废在高温工业、建材行业等的高值化利用，形成配套工艺新过程和高效提取新方法技术原型，并完成模型的示范应用。
课题目标：
（1）提出铝硅酸盐固废长流程多阶段多场驱动重构转化新过程及多组分分离新方法
（2）建立铝硅酸盐固废长流程多阶段多场驱动重构转化分离过程操作优化模型
课题成果：大宗铝硅酸盐固废转化过程调控技术。
2022年项目进展：
（1）建立材料化过程的自洽设计方法和软件
基于材料化过程多种铝硅酸盐固废的分配遴选和自洽设计的思想，采用MATLAB R2020a软件和MATLAB语言开发铝硅酸盐固废自洽设计软件，申请软件著作权。结合课题一热力学相图计算结果和课题二的材料化实验结果，对《大宗铝硅酸盐固废自洽设计软件》进行升级，开发2.0版本，并获批软件著作权。现采用《大宗铝硅酸盐固废自洽设计软件》2.0版本，指导微晶玻璃、高铁相水泥、绝缘陶瓷等材料的设计。
（2）磁场诱导铁相分离设备原型
围绕大宗铝硅酸盐固废铁相组分分离的关键科学问题，本课题构思电磁感应加热和磁场诱导析晶的多场耦合分离新技术原型。基于设计构思，分质分离炉技术原型包含电磁感应加热炉和磁场诱导析晶炉两部分。本年度工作采用课题三编写的多场耦合过程模型，针对磁场强度、线圈大小、电流强度等关键参数进行优化设计。详细论证各项控制参数和设计参数后，采用定制线圈等各项配件、项目内组装的方式搭建分质分离炉技术原型。由本课题自洽设计软件编写团队设计控制软件。由武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室提供专用空间等硬件配套设施，已完成分质分离炉技术原型的试制工作，并采用分质分离炉进行微晶玻璃、高铁相水泥和绝缘陶瓷的直接材料化实验。
以课题一编制的相图热力学软件为指导，采用自洽设计软件进行配料设计，直接材料化制备高铁低钙碳矿化熟料、透辉石微晶玻璃和轻质陶瓷。揭示了新区域相图ΔC2S-CS-C2AS、ΔC2S-CS-C2F和ΔC2S-CS-C2MS2指导烧成新型负碳熟料的基础理论，为水泥行业“双碳战略”实施提供新思路。建立了金尾矿、花岗岩尾矿等大宗铝硅酸盐固废协同制备微晶玻璃和轻质瓷的基础理论和制备技术，技术成果具备显著的推广价值，并取得生产企业的应用报告。