发挥矿渣微粉最大活性性能

发挥矿渣微粉最大活性性能

作者：李喜才

摘要:

1 前言

随着人们对矿渣微粉的性能和经济价值的逐渐认识，最近几年，很多水泥企业、水泥制品、混凝土企业都在生产、应用矿渣微粉。

由于矿渣、水泥物料的粒度、易磨性等条件不同，生产矿渣微粉历史短，经验不足等原因，有些企业生产矿渣微粉的设备产量低、电耗高，矿渣微粉的活性指数低，没有完全发挥矿渣微粉最大活性性能。

针对这些问题，探讨如何在粉磨矿渣电耗比较低的情况下，提高矿渣微粉的比表面积，提高矿渣微粉活性指数，发挥其最大的活性性能。

高活性指数矿渣微粉应用到水泥可等量替代大量熟料、应用到混凝土可等量替代大量水泥，并且能够提高混凝土的综合性能，达到降低生产成本、节能减排目的。

2 目前矿渣的粉磨状况

矿渣在粉磨过程中，比表面积增长十分缓慢，当矿渣微粉比表面积大于450㎡/kg时，由于研磨介质产生静电吸附现象，造成颗粒聚集、糊球，致使磨机产量降低，电耗增加，产品比表面积降低。

有的企业为了提高产量降低电耗，在矿渣粉磨的同时加入10%左右的粉煤灰，起到助磨作用，其结果是磨机产量有所提高，矿渣微粉活性却下降，其潜在的活性性能却没有完全发挥，这种矿渣微粉只能掺入水泥15%以下，才能保证原水泥的强度指标不降低。

目前国内大多数企业生产矿渣微粉比表面积在380㎡/kg～420㎡/kg之间，矿渣微粉活性并没有完全发挥，掺入水泥后虽然后期强度有所增长，但是，3d强度却降低3～5Mpa，活性指数≤S75级矿渣微粉国家标准。

这种粉磨方式存在：

一、磨机产量低，电耗高。

在普通的球磨机生产中，单独粉磨矿渣的平均电耗是粉磨水泥的2～3倍。按邦德方法计算，粉磨功指数为23kwh/t的矿渣，产品比表面积达到450㎡/㎏时，常规配球的

φ1.83m×7.0m开流磨产量仅为1.5t/h，而φ2.4m×13m开流磨产量尚不足7t/h（参考文献：罗凡等，矿渣粉磨特性及其相关参数的探讨《水泥》2002.01）

国内外多数企业利用开路球磨机生产矿渣微粉，在不掺粉煤灰的情况下，比表面积450㎡/㎏以上时，电耗达到90kwh/t～130kwh/t，统计数据见表1。

表1 矿渣微粉比表面积450㎡/㎏以上，各规格开路球磨机产量与电耗

二、矿渣微粉活性指数低。

掺入粉煤灰的矿渣微粉，密度＜2.8，不符合矿渣微粉国家标准，活性指数低，这种矿渣微粉掺入水泥、混凝土相对比例少，其经济价值也比较低。

随着企业质量意识不断提高，尤其是建筑工程对矿渣微粉的质量要求已经不再仅仅满足S75级，他们要求矿渣微粉达到S95级或S105级标准。目前，新建高速铁路的混凝土工程在设计时就要求掺入一定比例的S95级标准以上的矿渣微粉。

国家新出台《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》中华人民共和国国家标准《GB/T 18046—2008》于2008年7月1日执行，废除《GB/T 18046—2000》标准。把原来的S105级比表面积≥350㎡/㎏指标修改为≥500㎡/㎏，体现生产高比表面积、高活性指数矿渣微粉的意义，S105级矿渣微粉将设计应用在国家重点建设工程上。

因此，如何提高矿渣微粉的早期（7d）活性指数，达到75%或95%以上，如何发挥矿渣微粉最大的活性性能，是我们急待解决的问题。中华人民共和国国家标准GB/T 18046—2008技术指标见表2。

表2用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉

3 问题的解决

由于矿渣易磨性较差，利用不同的矿渣粉磨技术，其质量、产量差别很大。国内外学者经过研究发现，矿渣微粉的比表面积只有达到480㎡/㎏以上时，大多数颗粒分布在2～40um 之间，其活性才能发挥出来，对混凝土强度的发挥起决定性作用。用激光粒度分析仪对活化矿渣微粉颗粒分布进行测定结果见表3表3 矿渣微粉比表面积450㎡/㎏以上的颗粒分布

提高矿渣微粉的活性主要通过物理作用和化学作用二种方法。宏桥水泥技术研究所研究利用球磨机生产矿渣微粉，通过一系列技术途径、掺入矿渣助磨活化剂，达到矿渣微粉比表面积高（不掺粉煤灰），矿渣微粉活性指数高，粉磨电耗低、磨机产量高的效果。

3.1 物理作用

利用开路球磨机设备研磨方法生产矿渣活化微粉，是在充分利用原有设备条件的情况下，对磨内部件技术改造，应用高效、特殊的内筛分双层隔仓板装置、出磨篦板，选择合适的衬板及钢球钢段，是保证低电耗生产比表面积550㎡/㎏左右矿渣微粉的硬件措施条件。

甘肃某厂一个2.2m立式磨机生产矿渣微粉，比表面积500㎡/㎏以上，活性指数低，达不到S95级矿渣微粉标准。所以说矿渣微粉比表面积高并不等于活性指数一定高，还要通过化学激发办法提高矿渣活性指数。

3.2 化学作用

矿渣在粉磨的过程中通过加入矿渣助磨活化剂，矿渣微粉比表面积可以达到500㎡/㎏～700㎡/㎏，同时在化学激发的作用下提高矿渣微粉活性。质量系数比较高的中性或碱性矿渣，7d矿渣活性指数可以达到100%左右，同比提高矿粉标准1个等级。

矿渣助磨活化剂能够消除球磨机研磨体静电吸附现象，具有很好的助磨、提高粉磨效率作用，同比开路球磨机可增加产量20%以上。

这些硬件措施具备之后，还要有一个重要的因素——技术措施。

3.3 技术措施

根据矿渣的易磨性、磨机的长度，确定合理的仓位、仓长；选择合理的研磨体级配方案，如平均球径、填充率等等，是保证低电耗生产比表面积550㎡/㎏矿渣微粉的技术措施之一。

球磨机外部的一些技术要求不可忽视，如对矿渣的易磨性、入磨粒度、水分，除尘设备的选型及风压、风量的参数确定等等；即使是烘干设备的选型和烘干形式，也不可忽视，因为烘干设备工艺不当，对矿渣活性的影响可下降12～15%。

以上三方面的技术途径，必须完全做到。如果缺少某个方面技术措施，必然会造成矿渣微粉比表面积低、活性指数低、磨机产量低、粉磨电耗高、生产成本高。只有完成这些程序化的步骤和实施最佳技术方案，才能达到：

一、磨机产量高、电耗低。

我们利用开路球磨机生产超细活化矿渣微粉，在不掺入粉煤灰的情况下，矿渣活化微粉比表面积≥450㎡/kg时，电耗控制在50～60kwh/t。比国内外生产相同比表面积的矿渣微粉，电耗降低40%、产量提高80%左右，见表4。

表4 超细活化矿渣微粉比表面积450㎡/㎏以上，各规格开路球磨机产量与电耗

二、矿渣微粉活性指数高

加入矿渣助磨活化剂，超细活化矿渣微粉7d活性指数完全可以达到或超过75%、95%，质量才能达到S95级、S105级矿渣微粉国家标准。可以解决大掺量矿渣微粉造成水泥、混凝土早期强度偏低的技术问题，具有较高的经济效益。

超细活化矿渣微粉不含粉煤灰，只掺入石膏、活化剂，矿渣在粉磨过程中通过机械和化学作用得到激发和活化，超细活化矿渣微粉的活性指数7d可达到100%左右。比表面积达到450㎡/㎏～550㎡/㎏的范围时，磨机产量比国内外同样条件的磨机提高80%，质量达到或大于矿渣微粉国家S105级标准。

3.4 试验数据对比

以下是矿渣粉磨时加入矿渣助磨活化剂，矿渣微粉比表面积达到450㎡/㎏～550㎡/㎏之间，在实验室、实际工业化生产的试验数据，说明只要把矿渣微粉的活性指数提高上去，就能实现生产水泥减少熟料用量，混凝土减少水泥用量的目标，达到企业增效目的。

3.4.1 山西某水泥有限公司利用碱性矿渣（碱性系数1.10、质量系数1.67），掺入

0.1%HQ108型矿渣助磨活化剂制造超细活化矿渣微粉，制造水泥，早期强度高。50%超细活化矿渣微粉勾兑50%的32.5级水泥，3d抗压强度是15.2Mpa，比对比样水泥提高了