高炉矿渣的循环利用

高炉矿渣的循环利用

[摘要]高炉矿渣的概念及特点，莱歇立磨在矿渣利用中起到的重要作用

[关键词]高炉矿渣；立式辊磨

1.高炉矿渣

1.1高炉矿渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣。在冶炼生铁时，加入高炉的原料，除了铁矿石和燃料（焦炭）外，还有助熔剂。当炉温达到1400℃～1600℃时，助熔剂与铁矿石发生高温反应生成生铁和矿渣。高炉矿渣是由脉石、灰分、助熔剂和其他不能进入生铁中的杂质所组成的易熔混合物。从化学成分上看，高炉矿渣是属于硅酸盐质材料。每生产1t生铁时高炉矿渣的排放量，随着矿石品位和冶炼方法不同而变化。例如采用贫铁矿炼铁时，生产lt生铁产出1.0t～1.2t高炉矿渣；用富铁矿炼铁时，生产1t生铁只产出0.25t高炉矿渣。由于近代选矿和炼铁技术的提高，每吨生铁产生的高炉矿渣量已经大大下降。

1.2随着我国钢铁工业的发展，高炉矿渣排量日益增多，历年来已经堆积矿渣近15×107t，占地约1000km2。为了处理这些废渣，国家每年花费巨额资金修筑排渣场和铁路线，浪费大量人力物力。由于高炉矿渣属于硅酸盐质材料，又是在1400℃～1600℃高温下形成的熔融体，因而便于加工成多品种的建筑材料。水淬成粒状矿渣（简称水渣）是生产水泥、矿渣砖瓦和砌块的好原料；经急冷加工成膨胀矿渣珠或膨胀矿渣，可做轻混凝土骨料；吹制成矿渣棉可制造各种隔热、保温材料；浇铸成型可做耐磨的热铸矿渣；轧制成型可做微晶玻璃；慢冷成块的重矿渣可以代替普通石材用于建筑工程中。因此，高炉矿渣的综合利用非常重要。

国外高炉矿渣的综合利用是在20世纪中期开始发展起来的。目前欧美一些发达国家已做到当年排渣，当年用完，全部实现了资源化。我国高炉矿渣的利用率在85％以上。

2.水渣的用途

水渣具有潜在的水硬胶凝性能，在水泥熟料、石灰、石膏等激发剂作用下，可显示出水硬胶凝性能，是优质的水泥原料。水渣既可以作为水泥混合料使用，也可以制成无熟料水泥。

（1）矿渣硅酸盐水泥，是用硅酸盐水泥熟料与粒化高炉矿渣再加入3％～5％的石膏混合磨细或者分别磨后再加以混合均匀而制成的。矿渣硅酸盐水泥简称为矿渣水泥。

在磨制矿渣水泥时，高炉矿渣的掺入量对水泥的抗压强度影响不大，而对抗拉强度的影响更小，所以，其掺入量可以占到水泥重量的20％－85％。这样对于提高水泥质量，降低水泥生产成本是十分有利的。

矿渣水泥与普通水泥相比有如下特点：第一，具有较强的抗溶出性和抗硫酸盐侵蚀性能，故能用于水上工程、海港及地下工程等，但在酸性水及含镁盐的水中，矿渣水泥的抗侵蚀性较普通水泥差。第二，水化热较低，适合于浇筑大体积混凝土。第三，耐热性较强，使用在高温车间及高炉基础等容易受热的地方比普通水泥好。第四，早期强度低，而后期强度增长率高，所以在施工时应注意早期养护。此外，在循环受干湿或冻融作用条件下，其抗冻性不如硅酸盐水泥，所以不适宜用在水位时常变动的水工混凝土建筑中。

（2）石膏矿渣水=泥，是将干燥的水渣和石膏、硅酸盐水泥熟料或石灰按照一定的比例混合磨细或者分别磨细后再混合均匀所得到的一种水硬性胶凝材料。

在配制石膏矿渣水泥时，高炉水渣是主要的原料，一般配入量可高达80％左右。

石膏在石膏矿渣水泥中是属于硫酸盐激发剂。它的作用在于提供水化时所需要的硫酸钙成分，激发矿渣中的活性。一般石膏的加入量以15％为宜。

少量硅酸盐水泥熟料或石灰，系属于碱性激发剂，对矿渣起碱性活化作用，能促进铝酸钙和硅酸钙的水化。在一般情况下，如用石灰作碱性激发剂，其掺入量宜在3％以下，最高不得超过5％，如用普通水泥熟料代替石灰，掺入量在5％以下，最大不超过8％。

这种石膏矿渣水泥成本较低，具有较好的抗硫酸盐侵蚀和抗渗透性，适用于混凝土的水工建筑物和各种预制砌块。

（3）石灰矿渣水泥，是将干燥的粒化高炉矿渣、生石灰以及5％以下的天然石膏，按适当的比例配合磨细而成的一种水硬性胶凝材料。

石灰的掺加量一般为10％－30％。它的作用是激发矿渣中的活性成分，生成水化铝酸钙和水化硅酸钙。石灰掺量太少，矿渣中的活性成分难以充分激发；掺入量太多，则会使水泥凝结不正常、强度下降和安定性不良。石灰的掺入量往往随原料中氧化铝含量的高低而增减，氧化铝含量高或氧化钙含量低时应多掺石灰，通常先在12％－20％范围内配制。

石灰矿渣水泥可用于蒸汽养护的各种混凝土的预制品，水中、地下、路面等的无筋混凝土和工业与民用建筑砂浆。

3.立磨处理高炉矿渣

立式磨机是集细碎、烘干、粉磨、选粉、输送于一体的粉磨设备，广泛用于水泥、建材、电力、冶金、化工、非金属矿等行业的各种固体物料的粉磨和超细碎粉磨。

工作原理

电动机通过立式减速机带动磨盘旋转，固体原料通过锁风给料装置从进料口进入磨盘中心，在离心力场的作用下被甩向磨盘的周边并受到磨辊的反复碾压而粉碎。粉碎后的物料从磨盘的边缘溢出，其中的粉状物料被从机器下部上升的高速气流带起，上升的气流和粉状物料经过磨机上部的选粉机时，在快速旋转的转子作用下，粗粉被分离出来落入磨盘中心重新粉磨，细粉则随气流从磨机上部出磨，在收尘装置中被收集起来，即为产品。没有被气流带走的颗粒物料，溢出磨盘后经外循环的斗式提升机返回磨机进料口，与新给入的原料一起进入磨机重新粉磨。对于含水分较高的物料，在磨内通入热风，湿物料在粉磨、选粉和流动的过程中与热气流充分接触而被烘干，达到产品水分要求。

性能技术特点

（1）系统简单，操作调节方便，自动化程度高，既适合大规模和超大规模工业生产，也适应中小规模生产。

（2）粉磨效率高、节能幅度大。与球磨机系统比较，可节电30－50％；与传统立磨比较，外循环比例大，可降低系统电耗20％左右。

（3）产品细度比例高，选粉机制造精度高、选粉效率高，更适宜超细粉体的生产。

（4）磨损小，钢耗低。盘与磨辊不直接接触，盘衬和辊面采用高耐磨材料，使用寿命长。

（5）运行可靠，检修方便。磨辊检修时，可翻出机体外，对四个磨辊的大型机，当一个或对称位置的两个磨辊检修时，利用另两个对称的磨辊运行，可达正常产能的60－70％，不影响或少影响整条生产线。

（6）设备性价比高，投资省。系统配置简单，而且可露天布置，无需厂房，从而节省土建费用。

（7）振动小、噪音低，负压操作无扬尘。

3.莱歇立磨的引进

山东莱芜鲁碧建材有限公司按照“世界先进，国内一流”构想全面建造新型矿渣水泥生产线，采用德国莱歇公司生产的LM56，3.+3立式磨。改磨是目前世界上直径最大的立式磨机，整条生产线实行DCS系统在线控制。自投产以来，磨机运转平稳，性能良好，去得了较好的效果。