矿渣微粉的应用和矿渣硅酸盐水泥

矿渣微粉的应用和矿渣硅酸盐水泥

作者:单位: [2006-10-13]

关键字:矿渣-微粉

摘要:矿渣微粉的应用和矿渣硅酸盐水泥

2000年之后，粉磨设备节能技术和矿渣微粉应用技术研究的深入，使广大水泥企业认识到，矿渣利用粉磨细度应控制在400m2/kg左右。各种粉磨设备都能够生产出市场不同需求的矿渣微粉，并获得相应的经济效益。随着水泥工业产业结构调整政策力度的加大，在大力发展循环经济的推动下，矿渣微粉的产量年年翻番，目前已接近年产1000万吨，建材行业内一个新兴产业正逐步在形成。

什么是矿渣

矿渣的全称是粒化高炉矿渣。它是钢铁厂冶炼生铁时产生的废渣。在高炉炼铁过程中，除了铁矿石和燃料（焦炭）之外，为降低冶炼温度，还要加入适当数量的石灰石和白云石作为熔剂。它们在高炉内分解所得到的氧化钙、氧化镁和铁矿石中的废矿，及焦炭中的灰分相熔化，生成了以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物浮在铁水表面，定期从排渣口排出，经空气或水急冷处理，形成粒状颗粒物，这就是粒化高炉矿渣，简称：矿渣。每生产一吨生铁，要排出0.3～1吨矿渣。矿渣的化学成分与水泥熟料相似，只是氧化钙含量略低。出渣温度愈高，冷却速度愈快，则矿渣玻璃化程度愈高，矿渣的潜在化学能愈大，活性也愈高。因此，经水淬急冷的高炉矿渣的活性，比未经水淬的矿渣活性要高一些。

矿渣品质要求

1.国家标准（GB/T203-94）对粒化高炉矿渣的质量要求规定如下：①粒化高炉矿渣的质量系数K 应不小于1.2；②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 允许放宽到15%；硫化物含量（以硫计）不得超过3%；氟化物含量（以氟计）不得大于2%；③粒化高炉矿渣的松散容重不大于1.2kg/L，最大直径不得超过100mm，大于10mm颗粒含量（以重量计）不大于8%；

④粒化高炉矿渣不得混有外来夹杂物，如铁尘泥、未经淬冷的块状矿渣等；⑤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。

2.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：①粒化高炉矿渣粉（简称矿渣粉）定义：符合GB/T203标准规定的粒化高炉矿渣经干燥、粉磨（或添加少量石膏一起粉磨）达到相当细度，且符合相应活性指数的粉体。矿渣粉粉磨时允许加入助磨剂，加入量不得大于矿渣粉质量的1%；②矿渣粉密度不小于2.8g/cm3；比表面积不小于350m2/kg；③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%；④矿渣粉含水量不大于1.0%；⑤三氧化硫不大于4.0%；⑥氯离子不大于0.02%；

⑦烧失量不大于3.0%。

为什么要采用“分别粉磨”工艺

在当前的工业固体废弃物的综合利用中，水泥企业一般是将矿渣与熟料及其他组分物料，按配比一起加到球磨机中共同混合粉磨。由于各种物料易磨性的差异较大，当出磨物料达到工艺要求时，其中某些工业废渣组分的细度，并没有达到理想的指标。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200～250m2/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分物料分开，将矿渣单独粉磨、熟料与石膏及其他混合材一起粉磨，然后再根据市场需求，配制合成不同强度等级的矿渣水泥或复合水泥。

“分别粉磨”工艺实施方案

对粒化高炉矿渣采用分别粉磨的形式，是目前综合利用中最适用的工艺流程。工艺流程形式多样，可以是高细、高产管磨机一级开路流程，也可以是普通球磨机、高效选粉机一级闭路流程；可以是立式磨一级闭路流程，也可以是辊压机与球磨机联合粉磨流程等等。这些流程的共同点是：必须将矿渣粉磨成高细粉（统称：矿渣微粉），即矿渣微粉中的颗粒80%≤50μm、比表面积≥380m2/kg，其中≤10μm的超细粉约占30%～40%，然后可以直接给混凝土搅拌站提供掺合料，或再与熟料粉合成不同强度等级的品种水泥。

当前，有许多立窑企业随着国家宏观调控政策的出台，及水泥工业产业结构调整的步伐进程，需要调整自己的产品结构，改变生产低强度等级水泥为主的现状，为循环经济作一点工作，以工业废渣综合利用作为今后的发展目标。也可以利用原水泥厂的闲置设备，进行技术改造而成为矿渣微粉生产基地。或购买少量水泥熟料，生产高混合材掺量的32.5级矿渣水泥或复合水泥（国标GB 1344－1999中规定，矿渣硅酸盐水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量百分比计为20%～70%——本网注）。

“分别粉磨”工艺主要注意事项

1.粉磨平衡。一般来说，物料在粉磨过程中，粉磨时间越长，出磨产品粒度越细、单位产品的电耗越高。但是，随着粉磨时间的延长，物料比表面积逐渐增大，其比表面能也增大，因而微细颗粒相互聚集、结团的趋势也逐渐增强。经过一段时间后，磨内会处于一个“粉磨←→团聚”的动态平衡过程，达到所谓的“粉磨极限”。在这种状态下，即使再延长粉磨时间，也难以将产品粉磨得更细，有时甚至使产品的表观粒度变粗。同时，磨机产量明显减少、粉磨能耗成倍增加、粉磨效率降低。这种现象在普通粉磨时并不明显，但在高细粉磨和超细粉磨中经常出现，也是粉磨生产必须认真解决的问题之一。最好的解决办法是：添加助磨剂。无机物一类非极性助磨剂，能形成物料颗粒表面的包裹薄膜，使表面达到饱和状态，不再互相吸引黏结成团块，增大磨内物料的流动性。并通过裂纹形成和扩展过程中的防“闭合”和吸附，降低颗粒硬度，减弱颗粒强度，改善细颗粒的易磨性。助磨剂通过保持颗粒的分散，来阻止颗粒之间的聚结或团聚，粉磨粒度越细，使用助磨剂的效果越显著。

2.粉磨工艺参数调整。粉磨矿渣时，由于入磨物料粒度的减小，球磨机磨内研磨体的平均球径必然要随之减小，一般来说最大的球不要超过Φ60mm，根据磨机的仓位，减大球、换小球，两仓磨还应该将隔仓板前移，增大细磨仓长度。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。山东LB 水泥制造有限公司将一台Φ2.2m×7m闭路球磨机，改为开路筛分磨单独粉磨矿渣微粉，产品比表面积

≥400m2/kg，磨机产量达到6t/h，当加入5%左右的粉煤灰后，磨机产量提高到7t/h，综合吨粉磨电耗为65～70kWh。