矿渣微粉在水泥生产中的应用

矿渣微粉在水泥生产中的应用摘要：矿渣是黑色冶金工业的要紧固体废弃物，它的寄存要紧以露天贮存为主。这些露天贮存的矿渣堆存侵占土地，污染毒化土壤、水体和大气，严峻阻碍生态环境，造成明显或潜在的经济损失和资源浪费。矿渣在水泥工业中的综合利用将大大减少这些短处，使矿渣走入无害化、资源化的循环经济。关键词：矿渣、微粉、水泥生产。内矿渣综合利用现状矿渣是黑色冶金工业的要紧固体废弃物，2008年我国产钢5亿吨，冶炼废渣产生20944万吨（其中钢渣约为7200万吨，高炉矿渣约13000万吨），这些露天贮存的冶炼废渣堆存侵占土地，污染毒化土壤、水体和大气，严峻阻碍生态环境，造成明显或潜在的经济损失和资源浪费。因此，冶炼废渣的无害化、资源化处置是我国乃至世界各国十分重视的核心，也是咱们推动循环经济的中心内容之一。矿渣在水泥工业中的综合利用要紧通过了三个时期。第一时期主若是在1995年以前，粒化高炉矿渣主若是作为水泥混合材利用。以混合粉磨为主。矿渣由于难磨，在水泥中的掺量有限，一样不超过30%。第二时期是1995〜2000年，学习国外技术，矿渣微粉作为高性能混凝土的高掺合料，在建筑工程中推行利用。但要求矿渣微粉比表面积要达到600m2/kg以上，国内仅有几家粉磨站生产。要紧缘故是：入口设备价钱昂贵、生产线投资相当大。以年产30万吨矿渣微粉生产线为例，一次性投资至少在5000万元左右。第三时期是在2000年以后，粉磨设备节能技术和矿渣微粉应用经济技术研究的深切，使广大水泥企业熟悉到，矿渣微粉最经济的粉磨细度应操纵在400m2/kg左右。如此的矿渣微粉，既能直接供给混凝土搅拌站作掺合料，又能与熟料、石膏粉合成高掺量矿渣水泥。随着循环经济的大力进展，矿渣微粉的产量年年翻番，目前已接近1000万吨/年，建材行业内一个新兴产业正慢慢在形成。二矿渣品质要求国家标准（GB/T203-94）对粒化高炉矿渣质量要求规定如下：粒化高炉矿渣的质量系数K应不小于。粒化高炉矿渣中锰化合物的含量，以MnO计不得超过4%；锰铁合金粒化高炉矿渣的MnO许诺放宽到15%；硫化物含量（以硫计）不得超过3%；氟化物含量（以氟计）计不得大于2%。粒化高炉矿渣的松散容重不大于L；最大直径计不得超过100mm；大于10mm颗粒含量（以重量计）不大于8%。粒化高炉矿渣不得混有外来夹杂物，铁尘泥、未经淬冷的块状矿渣等。矿渣在未烘干前，其贮存期限，从淬冷成粒时算起，不宜超过3个月。国家标准（GB/T18046-2000）《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》有如下规定：粒化高炉矿渣粉（简称矿渣粉）概念：符合GB/T203标准规定的粒化高炉矿渣经干燥、粉磨（或添加少量石膏一路粉磨）达到相当细度且符合相应活性指数的粉体。矿渣粉粉磨时许诺加入助磨剂，加入量不得大于矿渣粉质量的1%。矿渣粉密度不小于cm3；比表面积不小于350m2/kg。矿渣粉共分为三级。S105、S95和S75，他们对应的活性指数7天不小于95%、75%和55%，28天不小于105%、95%和75%。流动度比小于85%、90%和95%。矿渣粉含水量不大于%；三氧化硫不大于%；氯离子不大于%；烧失量不大于％。三、矿渣高细粉磨的缘故矿渣是一种具有“潜在水硬性”的材料，即：其单独存在时，大体无水硬性。但受到某些激发作用后，就呈现出水硬性。经常使用的激发方式有两大类，一是物理激发：也确实是采纳高细粉磨和超细粉磨的方式。固体物料在施加机械力作用后，其内部晶体结构会不规那么化和产生多相晶型转变，致使晶格缺点发生、比表面积增大、表面能增加等，随之物料的热力学性质、结晶学性质、物理化学性质等都会发生规律性转变。二是化学激发：采纳对混凝土耐久性无害的化学物质，激发矿渣水泥的活性。化学激发方式，可分为：碱激发、硫酸盐激发等多种激发形式。（一）物理激发机械粉碎是采纳机械能使物料由大颗粒变成小颗粒的工艺进程。在粒径减小的同时，自身的晶体结构、化学组成、物理化学性质发生机械化学转变。要紧方面包括：被激活物料原子结构的重排和重结晶；表面层自发地重组，形成非晶质结构。外来分子（气体、表面活性剂等）在新生成的表面上自发地进行物理吸附和化学吸附。被粉碎物料的化学组成转变及颗粒之间的彼此作用和化学反映。被粉碎物料物理性能转变。用于水泥工业的矿渣，一样细粉的水化速度比水泥慢得多，经测试说明：颗粒大小在80um（比表面积300m2/kg）左右时，高炉矿渣水化90天左右才能产生与硅酸盐水泥熟料水化28天时相应的强度。当矿渣微粉产品颗粒大小大部份在45um（比表面积450m2/kg）左右时，扩大了水化反映时的表面积，相应地能够较大幅度地提高它们的水化速度，使它们能在较短时刻内产生较高的强度。表1 某厂矿渣微粉的细度与活性指数比表面积（m2/kg）活性指数（%）3d7d28d91d400606498119600728311412980099110128137由表中可见，矿渣微粉的初期强度较低，而后其强度增进率较快。随着比表面积的提高，其活性指数（强度比）相应明显提高。当矿渣粉比表面积达到400m2/kg时，28天活性指数达98%，与水泥大体相当；而当矿渣粉比表面积达到或超过600〜800m2/kg时，其28天活性指数达114〜127%，高于一样比表面积（350m2/kg）水泥熟料的活性。（二）化学激发粒化高炉矿渣单独与水拌合时，反映极慢，得不到足够的强度；但在氢氧化钙溶液的中就能够够发生水化，而在饱和的氢氧化钙溶液中反映更快，并产生必然的强度。这说明矿渣潜在能力的发挥，必需以含有氢氧化钙的液相为前提。这种能造成氢氧化钙液相以激发矿渣活性的物质称之为碱性激发剂。经常使用的碱性激发剂有石灰和硅酸盐熟料。在含有氢氧化钙的碱性溶液中，加入必然数量的硫酸钙，就能够使矿渣的潜在活性较为充分地发挥出来，产生比单独加碱性激发剂高得多的强度，这一类物质称之为硫酸盐激发剂。经常使用的硫酸盐激发剂有：二水石膏；半水石膏；无水石膏等。、矿渣水泥“别离粉磨”工艺在当前的工业固体废弃物的物理再循环利用中，水泥企业一样是将矿渣与熟料及其它组份物料，按配比一路加到球磨机中一起混合粉磨。由于各类物料易磨性的不同较大，当出磨物料达到工艺要求时，其中矿渣组份的细度并无达到理想的指标。如：粉磨矿渣水泥时，矿渣比水泥熟料难磨得多，水泥比表面积达到了300m2/kg以上，水泥中的矿渣粉的比表面积只有200〜250亚/kg，其水化活性不能在水泥构件或建筑工程中正常发挥。因此，专家们建议：有条件的水泥企业应该将矿渣与熟料等其他组份物料分开，将矿渣单独粉磨、熟料与石膏及其他混合材一路粉磨，然后再依照市场需求，提供各类具有不同特殊性能和用途的水泥产品，实现水泥产品性能的个性化进展，配制合成不同强度品级的矿渣水泥或复合水泥，更好地知足客户的不同利用要求。这确实是“别离粉磨”工艺。高炉粒化矿渣粉磨到必然细度（比表面积N380m2/kg）后，其玻璃体晶体结构被破坏，促使矿渣中的CaO、SiO2、Al2O3活性发挥出来，这些活性组份水化时，在碱性溶液的激发下，进一步生成水化硅酸钙等水硬性物质，有利于矿渣水泥后期强度增进率的提高。实践证明，别离粉磨后均化合成的矿渣水泥，28天抗压强度一样能够提高5MPa以上（见表2）。表2 矿渣别离粉磨对水泥质量的阻碍水泥粉磨工艺流程物料配比％比表面积（m2/kg）抗压强度（MPa）熟料矿渣熟料矿渣3d28d混合粉磨7030351（矿渣水泥）分别粉磨7030350390五、矿渣粉磨工艺要紧注意事项（一）粉磨平稳一样来讲，物料粉磨时刻越长，出磨粒度越细。可是，随着粉磨时刻的延长，物料比表面积慢慢增大，其比表面能也增大，因此，微细颗粒彼此聚集、结团的趋势也慢慢增强。通过一段时刻后，磨内会处于一个“粉磨团聚”的动态平稳进程，达到所谓的“粉磨极限”。在这种状态下，即便再延长粉磨时刻，物料也难粉磨得更细，有时乃至使粒度变粗。同时，粉磨能耗成倍增加、粉磨效率降低。这种现象在一般粉磨时并非明显，但在高细粉磨和超细粉磨中常常显现。解决方法是：添加助磨剂。它能形成物料颗粒表面的包裹薄膜，使表面达到饱和状态，再也不相互吸引粘结成团，并通过裂纹形成和扩展进程中的防“闭合”和吸附，降低颗粒硬度、减弱强度，改善其易磨性。助磨剂通过维持颗粒的分散，来阻止颗粒之间的聚结或团聚。粉磨粒度越细，利用助磨剂的成效越显著。（二） 矿渣质量查验与分选不同钢铁企业由于自己钢铁产品生产的需要，使其排放的高炉粒化矿渣化学成份不尽相同，加上冶炼环境、水淬条件不一样，同一工厂不同时段排放的矿渣，质量的不同有时也波动相当大。如：质量系数的转变对矿渣微粉的活性指数阻碍十分明显；水淬条件的不同，使矿渣的易磨性系数在20〜26KWh/t波动，和矿渣中的大颗粒、氧化铁和碎铁块含量对微粉生产的节能高产都有灵敏的反映。因此，有条件的地址应按国家标准选择性地订购矿渣资源，关于进厂的矿渣必需按每一批次进行查验，以便生产线对工艺参数实施操纵与调整；矿渣入磨之前必然要通过挑选或篦条筛分流、并在供料输送进程中安装除铁器认真处置。（三） 粉磨工艺参数调整矿渣比水泥熟料难磨，易磨性系数一样高出5kwh/t以上，矿渣微粉产品的比表面积又比水泥要求高，因此，用球磨机生产矿渣微粉，在相同工艺装备条件下，比水泥磨的产量约下降40〜50%。在单独粉磨矿渣时，关键技术是严格操纵物料在磨内的停留时刻。原球磨机水泥粉磨系统应作如下调整：一、 研磨体级配。由于经筛分处置后的入磨矿渣粒度减小，球磨机磨内研磨体的平均球径应随之减小。一样来讲，最大球的球径不要超过^60，平均球径一样不超过45mm。依照磨机的仓位，减大球、换小球。二、 研磨体装载量。由于矿渣难磨，研磨体的装载量应适当高于磨机设计装载量，约增加5〜10%，不要超过15%，正规的设备制造厂家已给球磨机预留了这部份电机功率。开路磨的研磨体装填形式应维持后仓高于前仓，闭路磨那么维持后仓略低或前后仓大体持平。3、 隔仓板形式。单层隔仓板应适当缩小篦缝宽度，一样为5〜7mm；双层隔仓板篦缝宽度操纵在10mm左右；双仓磨，还应该将隔仓板前移，增加细磨仓长度。4、 衬板形式。由于矿渣的流动性好、磨琢性强，磨机采纳环沟衬板较好，尤其是细磨仓。粉磨作业时，环沟衬板的沟槽内，不同程度的存有一部份物料，所形成的料垫既增加了物料的研磨机遇，又减少了磨内金属的空撞消耗，延长了衬板利用寿命。五、 出磨回转筛篦缝。通过磨前筛分和有效操纵(延长)物料粉磨时刻后，为保证出磨矿渣微粉的质量，应将磨尾回转筛的篦缝缩小到3mm以下，以便及时清除出磨物料中的金属杂物。六、 优选轴承磨和高细磨。依照目前统计数听说明，采纳球磨机粉磨系统生产矿渣微粉的单产电耗一样在60〜80kwh/t范围内。其中轴承磨和高细磨节能高产成效较为明显，其磨内结构形式对矿渣微粉生产的适应性比一般球磨机强，经济效益明显。六、终止语矿渣微粉技术在我国的快速进展，使大量细度在400m2Jkg的矿粉取得普遍应用。矿粉的大量应用，减少了大量的矿渣排放，使矿渣进入了循环经济的轨道。而关于水泥生产企业而言，这种矿粉的显现给咱们配制矿渣水泥及混凝土带来了专门大的方便，随着矿粉研究和应用的不断深切，水泥及混凝土质量会慢慢改善。同时，矿粉的应用，能够进一步降低水泥熟料产量，降低水泥本钱及一些相关建筑本钱，节约能源，改善环境。【参考文献】：国家技术监督局。用