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矿渣微粉的应用和矿渣硅酸盐水泥

供稿:工控网 2006/10/24 9:11:00

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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。
信息来源于:中国水泥网

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