03北科大镍渣制备微粉技术报告

山东炜烨新型建材有限公司

镍铁渣制备镍铁渣微粉研究报告

北京科技大学

2012年12月30日

前言

受山东炜烨新型建材有限公司的委托，为考察山东炜烨镍业有限公司所产电炉镍铁渣及附近高炉镍铁渣制粉作为水泥和混凝土拌合料使用的可能性及其效果，北京科技大学分别对其提供的电炉镍铁渣功耗指数、GB/T18046-2008规定的技术指标、对水泥的替代率、渣活性的调整进行了系统的研究，获得了大量电炉镍铁渣、作为水泥和混凝土拌合料使用的基础数据，为电炉镍铁渣的工业应用提供了依据。

电炉镍铁渣的功耗指数为26.85Kw.h/t，表明工业实践中电炉镍铁渣的可磨性较高炉渣差。要获得相同粒级的微粉，电炉镍铁渣制粉难度较高炉渣大。

电炉镍铁渣微粉无法直接满足GB/T18046-2008规定的同级使用的技术指标，但均可通过降级使用满足技术要求。

降低电炉镍铁渣对水泥的替代率可明显提高其相应级别微粉的活性指数。但不同等级的微粉，替代率的降低程度不同，S75等级的需降低用量到40%，S95、S105等级的需降低用量至30%。

本研究为电炉镍铁渣作为水泥、混凝土中的微粉使用进行了大量研究，所得数据可为电炉镍铁渣的工业应用提供技术支持，也可为类似工业废渣的利用提供工业应用的借鉴。

一、电炉镍铁渣用于水泥和混凝土中的可行性分析

根据现有水泥、混凝土中所用粒化高炉矿渣粉的一些性能及所要求的技术指标，分析电炉镍铁渣制粉后在水泥和混凝土中使用的可行性。

1现有水泥和混凝土中常用的微粉品种——粒化高炉矿渣粉

根据国家统计局2012年1月17日发布的数据，2011年我国水泥产量为20.6亿吨，同比增长16.1%。2012年10月份公布的数据，我国1～10月份累计的水泥产量达18亿吨，同比增长6.7%。可见，我国的水泥产量不但非常大，还具有持续增长的趋势。为了降低水泥以及水泥为胶凝材料制备的混凝土的生产成本，在实际

过程中常常选择一些活性材料混合其中，首选的活性混合材料就是高炉炼铁过程产生的粒化高炉渣磨制成的粒化高炉矿渣粉。目前，粒化高炉矿渣粉，作为一种水泥或混凝土的拌合料在国内外均已得到广泛应用，并成为供不应求的产品。

1.1粒化高炉矿渣粉生产的水泥和混凝土品种

（1）生产的水泥

水泥作为一种重要的建材产品，是一种国民经济建设的重要基础原材料。利用粒化高炉水渣生产水泥是国内外普遍采用的技术。在前苏联和日本，有50%的粒化高炉渣用于水泥生产，我国约有3/4的水泥中掺有粒化高炉渣。在水泥生产中，粒化高炉渣已成为改进水泥性能、扩大水泥品种、调节水泥标号、增加水泥产量和保证水泥安定性合格的重要原材料。粒化高炉渣粒度越细，在水泥中的利用量越大。目前，我国利用粒化高炉渣生产的水泥品种主要有矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥）、普通硅酸盐水泥、石膏矿渣水泥、石灰矿渣水泥和钢渣矿渣水泥等五种。其中，矿渣水泥是我国水泥产量最大的水泥品种。粒化高炉渣掺入量视所生产的水泥标号不同，一般为20～80%（质量百分比）。

水泥作为我国经济建设的重要基础原材料，近年来发展很快。粒化高炉渣作为一种钢铁企业废物，用于生产矿渣水泥不仅符合国家的产业政策和环保政策，且其生产的水泥有国家标准可以依照。此外，粒化高炉渣生产水泥工艺完全不同于传统水泥生产的“二磨一烧”工艺，不仅生产工艺简单、能耗低，且由于生产过程免去了“烧”的过程，环境友好性能极佳、生产成本极低（仅传统方法的1/3左右）、投入资金也相对较少。因此，粒化高炉渣微粉的发展空间很大，生产矿渣水泥对于本身具有粒化高炉渣的冶金企业具有重要意义。

（2）粒化高炉渣微粉作为混凝土拌合料

随着现代建筑物不断向高层化、大跨化、轻量化、重载化和地下化发展及其使用环境日趋严酷化，对高强混凝土（≥Ｃ60）、超高强混凝土（≥Ｃ80）的需求不断增长。粒化高炉渣微粉由于其优异的性能早已成为高强、超强混凝土拌合料的首选。在配制混凝土时，粒化高炉渣微粉不仅可等量取代部分水泥，且可显著提高混凝土强度、改善混凝土的耐久性能。粒化高炉渣微粉在混凝土中的配合比，一般为

40～70%。细度越细，替代率越大。如，日本住友金属（株）研究在冶金工厂设备基础施工中，采用细度600m2/kg的微粉，替代率达65～68%，配制高性能混凝土，不用捣实，靠自重就能填充到配有钢筋和地脚螺栓的设备基础的各个部位，耐久性能良好。这解决了过去因埋入的钢筋和地脚螺栓多、浇注混凝土困难、易产生填充不

、海水的盐浸良的缺点，而且该高性能混凝土完全满足冶金工厂的高温、高浓度CO

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蚀等恶劣环境的要求，很有发展前途。

目前，国外在一般工程中所用的粒化高炉渣微粉的细度在350～500m2/kg之间，特殊工种使用600～1000m2/kg细粉。我国GB/T10846-2008新标准规定粒化高炉渣微粉有三个等级标准，分别是S105级、S95级和S75级，其比表面积分别为500m2/kg、400m2/kg和300m2/kg。S75级标准比较容易达到，S105级标准达到难度大且生产成本高，但现在国家重点工程设计要求必须掺入一定量的S105级高炉渣微粉。因此，投资高等级高炉渣微粉具有现实意义。

1.2粒化高炉矿渣粉的应用基础

粒化高炉矿渣粉之所以能广泛作为水泥或混凝土的拌合料使用，是由其组成和活性决定的。表1为国内某些钢铁厂高炉渣的组成。

表1国内某些钢铁厂高炉渣的组成/%

名称CaO SiO2Al2O3MgO MnO Fe2O3S

一般高炉渣38～4926～426～171～130.1～10.2～1.5宝钢高炉渣39.2333.0615.008.180.43 1.330.06

攀钢高炉渣27.1723.4714.128.31<0.50.33

长钢高炉渣39.3133.9413.58 6.47 1.890.87

柳钢高炉渣37.2733.4214.7510.240.220.66

首钢高炉渣38.7932.7015.408.97 1.32可见，高炉渣的主要成分是CaO、SiO2、Al2O3、MgO四种，约占高炉渣总重量的95%。高炉渣属于硅酸盐质材料，其组成与硅酸盐水泥熟料相似。因此，可代替水泥原料使用。表2为硅酸盐水泥的化学组成。表3为硅酸盐水泥的矿物组成。