本钢120万t矿渣微粉生产线工艺选择

本钢120万t矿渣微粉生产线工艺选择

章瑞平

(本钢冶金渣公司，辽宁 本溪 117021)

摘 要：综述了高炉矿渣的性能及细磨后对水泥和混凝土质量的影响，明确指出矿渣微粉掺入水泥和混凝土中可以增加水泥的强度、改善混凝土的工作性和耐久性，详细介绍了国内高炉矿渣微粉生产的各种粉磨工艺流程，通过对几种粉磨工艺技术优缺点的比较分析，确定了本钢年产120万t矿渣微粉生产线选用进口立磨粉磨工艺。给出了质量控制指标及生产工艺参数。

关键词：矿渣微粉；立磨系统；粉磨工艺流程

中图分类号：TQ172文献标识码：B

BX STEEL 1.2 Million Tons of GGBS Production Line Technique Selection

ZHANG Ruiping

(Metallurgical Slag Plant，BX STEEL，Benxi Liaoning 117021)

Abstract: This paper summarizes the performance of blast furnace slag and fine grinding of cement and concrete after the influence on the quality,Explicitly pointed out that GGBS mixed with cement and concrete can increase the strength of the cement concrete workability, improve and durability introduced the domestic blast furnace slag micro powder production of all kinds of powder grinding process, in detail through grinding process technology of several advantages and disadvantages and the comparative analysis, identified with annual capacity of 1.2 million t BX STEEL GGBS productioni line imported vertical mill powder grinding process. Given the quality control index and production process parameters.

Keywords: GGBS；Vertical mill system；Grinding process

1 本钢高炉矿渣的利用现状

2010年本钢全年将产生高炉矿渣430万t。以往生产的高炉矿渣全部销售到水泥厂作为生产水泥的原料。2009年，本钢冶金渣公司和辽宁中北水泥公司共同出资建设一条120万t矿渣微粉生产线生产高炉矿渣微粉，其产品直接送往合资方的水泥生产线与普通硅酸盐水泥以大掺入量混合，生产矿渣水泥，这样可减少水泥熟料的用量，减轻水泥熟料生产对资源、能源的消耗和对环境的破坏，降低水泥生产成本，另一方面矿渣微粉可直接应用于混凝土搅拌站，配制多种高性能混凝土应用于高层建筑、道路、港口及大体积混凝土工程。

2 高炉矿渣的性能及质量评定方法

粒化高炉矿渣(简称矿渣)是炼铁时排出的以硅酸钙、铝酸钙为主要成分的熔融物，经水淬而急冷处理后形成的粒状活性材料。

矿渣的质量系数(CaO+MgO+Al2O3)/(SiO2+MnO+TiO2)越大，矿渣的活性越高，即CaO、Al2O3含量高、SiO2含量低的矿渣活性高。国家标准GB/T203规定用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣的质量系数应大于1.2、MnO 含量不大于2.0%。

本钢抽检高炉矿渣的化学成分如表1。

表１ 矿渣的化学成分/%

Tab.1 The chemical composition of slag /%

SiO2Al2O3CaO MgO Fe2O3MnO S

37.58.08 40.539.56 1.00 0.16 0.66

3 矿渣活性的物理激发

矿渣是一种具有“潜在水硬性”的材料，其单独原状态存在时，基本无水硬性。但受到激发作用后，就呈现出水硬性。所谓物理激发：也就是采用超细粉磨的方法制成矿渣微粉。矿渣在施加机械力

作用后，其内部晶体结构会不规则化和产生多相晶型转变，导致晶格缺陷发生、比表面积增大、表面能增加等。

4 矿渣微粉对水泥和混泥土质量的影响

研究表明：控制矿渣微粉细度400～450m2/kg、水泥熟料粉细度320m2/kg、矿渣掺量40%～60%，可配制425、425R矿渣硅酸盐水泥；矿渣细度450～500m2/kg、矿渣掺量40%～50%，可配制525、525R 矿渣硅酸盐水泥。试验显示，矿渣微粉只有达到一定细度时才能充分水化。大于60um的颗粒属于惰性粒子，对强度无积极作用。对强度起主导作用的是30um以下的粒子，小于10um的粒子含量多时对早期强度有利。

矿渣微粉作为混合材掺入水泥中，对水泥的7天后期强度有明显的增强作用。这主要是由于矿渣微粉吸收水泥水化形成水化硅酸钙和水化铝酸钙，在SO42-的激发作用下，反应形成钙矾石，从而增加水泥的强度。

矿渣微粉用于混凝土施工时，具有微珠润滑效应，有明显的减水作用混凝土中随着矿渣微粉掺量的增加，混凝土塌落度损失小，混凝土的流动性好，易于施工。随着超细矿渣粉掺量的增加，混凝土各龄期的抗压强度都有增长。目前国内很多混凝土搅拌站都采用磨细的矿渣微粉来生产高性能混凝土，以降低混凝土的成本。掺有矿渣微粉的混凝土具有水化热低、耐腐蚀、与钢筋粘结力强、后期强度高、防微缩等特点，可广泛用于大坝工程、水下工程、道路工程、防腐蚀工程、大型建筑工程等。

5 高炉矿渣粉磨生产工艺流程

对粒化高炉矿渣采用高细粉磨并采用单独粉磨的形式，是目前矿渣资源综合利用中最适用的工艺流程。目前国内矿渣微粉的制备方式主要有：

1)高细高产管磨机一级开路流程；

2)普通球磨机、高效选粉机一级闭路流程；

3)辊压机与球磨机联合粉磨流程；

4)卧辊磨粉磨流程；

5)立式辊磨一级闭路流程。

上述这些流程的共同点是：必须将矿渣磨成高细粉(统称：矿渣微粉)，即矿渣微粉中的颗粒80%≤50μm、比表面积≥400m2/kg，其中，≤10μm 的超细粉约占30%～40%。

5.1 球磨机分别粉磨合成水泥工艺流程

用一台球磨机将粒化高炉矿渣粉磨成比表面积达到400m2/kg左右的矿渣微粉；用另一台球磨机将水泥熟料及石膏等物料粉磨到比表面积350m2/kg以上；然后分别进入水泥配料系统各自的储存库，根据市场需求和国家质量标准要求，将矿渣微粉和熟料、石膏粉，按比例计量、混合、均化、配制成不同强度等级的矿渣水泥。这样不仅使矿渣的活性得到充分发挥，水泥强度等级提高、使用性能得到改善；而且，矿渣的掺加量可以达到40%～60%以上，水泥熟料既是碱激发剂，又是早期强度的保证；不仅降低了生产成本，而且增加了经济效益。

5.2 辊压机与球磨机联合粉磨矿渣工艺流程

矿渣经过辊压机挤压粉碎之后，不直接入磨；而是先经过打散分级机分选，细料(粒径≤2mm)送入球磨机粉磨系统；粗料(粒径在2mm以上)返回辊压机再次挤压。球磨机粉磨系统可以是普通球磨机一级闭路流程，也可以是高细高产磨一级开路流程。

这种流程最大的特点是充分发挥打散分级机的调控作用。实践证明：该工艺流程比普通球磨机一级闭路流程增产60%以上，降低单产电耗15%～20%，此种工艺虽然克服了辊压机终粉磨系统生产同一比表面积的产品质量不如球磨机及立磨粉磨的缺点，但循环负荷率仍很大。此外，工艺流程复杂，占地面积较大，投资较球磨机系统和辊压机终粉磨系统都大。

5.3 矿渣卧辊磨及其一级闭路流程

卧辊磨是在消化吸收国外辊筒磨(HORO磨)技术的基础上，近几年开发研制的高细粉磨设备，作为矿渣微粉的终粉磨设备。

卧辊磨的结构和工作原理：卧辊磨由喂料机、粉磨带和卸料带三部分组成。从入料端入磨的矿渣进入以超临界转速回转的筒体中，在离心力的作用下紧贴在回转筒体衬板上，经筒体内压辊多次辊压