礦渣微粉生產(chǎn)工藝技術(shù)

礦渣微粉生產(chǎn)工藝技術(shù)濟南大學 陳紹龍〔250022〕一、國內(nèi)礦渣綜合利用現(xiàn)狀礦渣是黑色冶金工業(yè)的主要固體廢棄物，20233.4914619500090001284823化土壤、水體和大氣，嚴峻影響生態(tài)環(huán)境，造成明顯或潛在的經(jīng)濟損失和資源鋪張。據(jù)估算14.2528.5心內(nèi)容之一。礦渣在水泥工業(yè)中的綜合利用主要經(jīng)過了三個階段。第一階段主要是在1995年以前，粒化高爐礦渣主要是作為水泥混合材使用。以混合粉磨為主。礦渣由于難磨，在水泥中的摻量有限，一般不超過30%。其次階段是1995～2023年，學習國外技術(shù)，礦渣微粉作為高性能混凝土的高摻合料，在建筑工程中推廣使用。但要求礦渣微粉比外表積要到達600m2/kg以上，國內(nèi)僅有幾家粉磨站生產(chǎn)。主要緣由是：進口設(shè)備價格昂貴、生產(chǎn)線投資相當大。以年產(chǎn)30萬噸礦渣微粉生產(chǎn)線為例，一次性投資至少在5000第三階段是在2023年之后，粉磨設(shè)備節(jié)能技術(shù)和礦渣微粉應(yīng)用經(jīng)濟技術(shù)爭論的深400m2/kg左右。這樣的1000/內(nèi)一個興產(chǎn)業(yè)正逐步在形成。二、什么是礦渣過程中，除了鐵礦石和燃料〔焦炭〕之外，為降低冶煉溫度，還要參加適當數(shù)量的石灰石和期從排渣口排出，經(jīng)空氣或水急冷處理，形成粒狀顆粒物，這就是?；郀t礦渣，簡稱：礦渣。0.3～1我國局部鋼鐵廠的高爐礦渣化學成分列入表1，從表中可以看出，礦渣的化學成分與水泥熟料相像，只是氧化鈣含量略低。表1 我國局部鋼鐵廠的高爐礦渣化學成分廠名SiO2Al2O3Fe2O3MnOCaOMgOSAG38.288.401.570.4842.667.40/AG32.279.902.2511.9539.232.470.72BG40.108.310.961.1343.655.750.23BG41.476.412.080.9943.305.20/SG38.1312.220.731.0835.9210.331.10WG38.8312.921.461.9538.704.630.05JG27.0215.132.0817.7433.152.31/未經(jīng)淬水的礦渣，其礦物形態(tài)呈穩(wěn)定形的結(jié)晶體，這些結(jié)晶體除少局部C2S尚有一些大，阻滯了晶體成長，形成了玻璃態(tài)構(gòu)造，就使礦渣處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。因而具有較大的潛活性也愈高。因此，經(jīng)水淬急冷的高爐礦渣的活性比未經(jīng)水淬的礦渣活性要高一些。三、礦渣化學成分對水泥質(zhì)量有什么影響不同鋼鐵廠的礦渣的化學成分差異很大，同一鋼鐵廠不同時期排放的礦渣有時也不一樣。所以，水泥廠在應(yīng)用礦渣時，要按進廠批次檢測其化學成分的變化。〔一〕氧化鈣氧化鈣屬堿性氧化物，是礦渣的主要化學成分，一般占40%左右，他在礦渣中化合成礦渣活性越大?！捕逞趸X氧化鋁屬酸性氧化物，是礦渣中較好的活性成分，他在礦渣中形成鋁酸鹽或鋁硅酸鈣等礦物，有熔融狀態(tài)經(jīng)水淬后形成玻璃體。氧化鋁含量一般為5%～15%，也有的高達30%；其含量越高，活性越大，越適合水泥使用?！踩逞趸柩趸栉⑺嵝匝趸?，在礦渣中含量較高，一般為30%～40%。與氧化鈣和氧化鋁比較渣活性降低?！菜摹逞趸V氧化鎂比氧化鈣的活性要低，其含量一般波動在1%～18%，在礦渣中呈穩(wěn)定的化合物渣?；|(zhì)量和提高礦渣活性。因此，一般將氧化鎂看成是礦渣的活性組份?！参濉逞趸瘉嗗i氧化亞錳對水泥的安定性無害，但對礦渣的活性有肯定的影響。其含量一般應(yīng)限制在1%～3%，假設(shè)超過4%～5%，礦渣活性明顯下降。在錳鐵?；郀t礦渣中可以放寬到15%，這是由于錳鐵礦渣中氧化鋁的含量較高，而氧化硅含量較低?！擦沉虻V渣中硫較多時，可使水泥強度損失較大；但硫化鈣與水作用，生成氫氧化鈣起堿性激發(fā)作用；氧化亞錳的存在不僅使硫化物形成有害的硫化錳，而且使硫化鈣相應(yīng)削減?！财摺逞趸?0%?！舶恕逞趸F和氧化亞鐵在正常冶煉時，礦渣中的氧化鐵和氧化亞鐵含量很少，一般為1%～3%，對礦渣的活性影響不大。四、怎樣評價礦渣質(zhì)量的好壞〔一〕質(zhì)量評定方法1.化學分析法用化學成分分析來評定礦渣的質(zhì)量是評定礦渣的主要方法.我國國家標準〔GB/T203-94〕規(guī)定?；郀t礦渣質(zhì)量系數(shù)如下：CaO MgO Al OK 2 3SiO

MnO TiO2 2式中：各氧化物表示其質(zhì)量百分數(shù)含量。質(zhì)量系數(shù)K反映了礦渣中活性組份與低活性、非活性組份之間的比例關(guān)系，質(zhì)量系數(shù)KCaO MgOMo

SiO

Al O2 2 3礦渣化學成分中堿性氧化物與酸性氧化物之比值Mo，稱之為：堿性系數(shù)。假設(shè)：Mo＞1Mo=1Mo＜1表示堿性氧化物少于酸性氧化物，該礦渣稱之為：酸性礦渣。2.激發(fā)強度試驗法R法都存在肯定的缺乏和局限性。我國國家標準〔GB/T18046-2023〕GB/T175的PⅠ型砂漿種類水泥〔g〕礦渣粉〔g〕中國ISO標準砂〔g〕水〔mL〕比照砂漿450/砂漿種類水泥〔g〕礦渣粉〔g〕中國ISO標準砂〔g〕水〔mL〕比照砂漿450/試驗砂漿2252251350225試驗方法按GB/T17671進展。分別測定試驗樣品的728天的抗壓強度R〔MPRMP〕和比照樣品7天和28天的抗壓強度R〔MPR〔MP。07 028

7 28然后，按下式計算礦渣粉的7天活性指數(shù)A〔%〕和28天活性指數(shù)A〔%，計算結(jié)果取整數(shù)。

7 28A=R÷R×100〔%〕7 7 07A=R÷R×100〔%〕28 28 028比外表積活性指數(shù)〔%〕表比外表積活性指數(shù)〔%〕〔m2/kg〕3d7d28d91d400606498119600728311412980099110128137高，其活性指數(shù)〔強度比〕相應(yīng)明顯提高。當?shù)V渣粉比外表積到達400m2/kg時，28天活性指數(shù)達98600～800m2/kg時，其28114～127%，高于一般比外表積〔350m2/kg〕水泥熟料的活性。〔二〕礦渣品質(zhì)要求國家標準〔GB/T203-94〕對?；郀t礦渣質(zhì)量要求規(guī)定如下：1.粒化高爐礦渣的質(zhì)量系數(shù)K1.2。MnO計不得超過4%；錳鐵合金粒化高爐礦渣的MnO允許放寬到15%；硫化物含量〔以硫計〕不得超過3%；氟化物含量〔以氟計〕計不得大2%。?；郀t礦渣的松散容重不大于1.2kg/L；最大直徑計不得超過100mm；大于10mm顆粒含量〔以重量計〕8%。?；郀t礦渣不得混有外來夾雜物，鐵塵泥、未經(jīng)淬冷的塊狀礦渣等。礦渣在未烘干前，其貯存期限，從淬冷成粒時算起，不宜超過3個月。國家標準GB/T18046-20231〔簡稱礦渣粉定義：符合GB/T203標準規(guī)定的?；郀t礦渣經(jīng)枯燥、〔或添加少量石膏一起粉磨允許參加助磨劑，參加量不得大于礦渣粉質(zhì)量的1%。2.8g/cm3350m2/kg。礦渣粉共分為三級。S105、S95S75，他們對應(yīng)的活性指數(shù)795%、75%和55%，28105%、957585%、9095%。1.0%；4.0%；0.02%；3.0%。五、怎樣激發(fā)礦渣的活性礦渣是一種具有“潛在水硬性”的材料，即：其單獨存在時，根本無水硬性。但受到某些激發(fā)作用后，就呈現(xiàn)出水硬性。常用的激發(fā)方式有兩大類，后，其內(nèi)部晶體構(gòu)造會不規(guī)章化和產(chǎn)生多相晶型轉(zhuǎn)變，導致晶格缺陷發(fā)生、比外表積增大、二是化學激發(fā)：承受對混凝土耐久性無害的化學物質(zhì)，激發(fā)礦渣水泥的活性。化學激發(fā)方式，可分為：堿激發(fā)、硫酸鹽激發(fā)等多種激發(fā)形式?！惨弧澄锢砑ぐl(fā)機械粉碎是承受機械能使物料由大顆粒變成小顆粒的工藝過程。在粒徑減小的同時，自身的晶體構(gòu)造、化學組成、物理化學性質(zhì)發(fā)生氣械化學變化。主要方面包括：被激活物料原子構(gòu)造的重排和重結(jié)晶；外表層自發(fā)地重組，形成非晶質(zhì)構(gòu)造。外來分子〔氣體、外表活性劑等〕在生成的外表上自發(fā)地進展物理吸附和化學吸附。被粉碎物料的化學組成變化及顆粒之間的相互作用和化學反響。被粉碎物料物理性能變化。用于水泥工業(yè)的工業(yè)固體廢棄物，一般細粉的水化速度比水泥慢得多，經(jīng)測試說明：80μm〔300m2/kg〕9028150對上述工業(yè)廢渣進展粉磨到產(chǎn)品顆粒大小大局部在45μm〔比外表積450m2/kg〕左右較短時間內(nèi)產(chǎn)生較高的強度。〔二〕化學激發(fā)活性的物質(zhì)稱之為堿性激發(fā)劑。它生成堿性溶液能破壞礦渣玻璃體外表構(gòu)造，使水分易于滲入并進展水化反響，造成硅酸鹽熟料。在含有氫氧化鈣的堿性溶液中，參加肯定數(shù)量的硫酸鈣，就能使礦渣的潛在活性較為常用的硫酸鹽激發(fā)劑有：二水石膏；半水石膏；無水石膏等。六、礦渣高細粉磨工藝實施方案對?；郀t礦渣承受高細粉磨并承受分別粉磨的形式藝流程。工藝流程形式多樣，可以是高細高產(chǎn)管磨機〔尤其是滾動軸承球磨機〕一級開路流程，也可以是一般球磨機、高效選粉機一級閉路流程；可以是立式磨一級閉路流程，也可以〔統(tǒng)稱：礦渣微粉，即礦渣微粉中的顆粒805μm、比外表積≥3802/k，其中，≤10μm30～40%。然后可以直接給混凝土攪拌站供給摻合料泥。粉磨工藝流程一級開路一級閉路粉磨工藝流程一級開路一級閉路立磨閉路主機規(guī)格型號φ2.2×7mφ2.4×12mHFC1000/300、φ3.5×10mCK－310臺時產(chǎn)量t/h6.0141890比外表積m2/kg≥400產(chǎn)品質(zhì)量標準GB/T18046－2023kwh/t75706036.5金屬消耗g/t10307007006.0燃料消耗kg/t404040124局部單獨粉磨礦渣微粉和高細粉煤灰工藝生產(chǎn)線投資表粉磨系統(tǒng)流程粉磨系統(tǒng)流程一級閉路一級閉路一級閉路設(shè)備名稱規(guī)格型號投資/萬元規(guī)格型號投資/萬元規(guī)格型號投資/萬元斗式提升機TD2502.5HL3003HL3003螺旋計量秤WL2501.5WL2501.5WL3002球磨機φ1.5×5.728φ1.83×745φ2.2×6.564斗式提升機TD2502.5TH3003.5TH4004微細粉選粉機CXW80012CXW100020CXW125028袋收塵器PPC32/69PPC64/515PPC96/524高壓風機9-19№10D1.29-26№10D29-26№14D4.5拉鏈輸送機FU2001.8FU2702.5FU2702.5總投資58.592.5132磨礦渣微粉2～3t/h4～6t/h7～9t/h磨高細粉煤灰3～5t/h7～8t/h10～12t/h技術(shù)改造而成為礦渣微粉生產(chǎn)基地?；蛸徶蒙倭克嗍炝?，生產(chǎn)高混合材摻量的32.5級礦渣水泥或復合水泥。局部企業(yè)改造后的狀況見表4。常見球磨機分別粉磨工藝流程圖如下：〔一〕球磨機分別粉磨合成水泥工藝流程〔1〕1400m2/kg350m2/kg以上；然后分別進入水泥配料系統(tǒng)各自的儲存庫，依據(jù)市場需求和國家質(zhì)量標準要求，將礦渣微粉和熟料、石膏粉，按比例計量、混合、均化、配制成不同強度等級的礦渣水泥。這樣不僅使礦渣的活性得到充分發(fā)揮，水泥強度等級提高、使用性能得到改善；而且，礦渣的摻加量可以到達60%以上，水泥熟料既是堿激發(fā)劑，又是早期強度的保證；一噸熟料生產(chǎn)三噸水泥，不僅降低了生產(chǎn)本錢，而且增加了經(jīng)濟效益。排空排空排空收塵器收塵器排風機排風機選粉機熟 熟 石料 料 膏粗粉回料礦渣協(xié)作料球磨機球磨機礦渣微粉粉水泥混合機成品圖1 球磨機分別粉磨合成水泥工藝流程〔二〕輥壓機與球磨機聯(lián)合粉磨工藝流程如圖2分選，細料〔粒徑≤2mm〕送入球磨機水泥粉磨系統(tǒng)；粗料〔粒徑在2mm以上〕返回輥壓機開路流程。不必刻意追求輥壓機出料中的合格細粉含量，充分發(fā)揮打散分級機的調(diào)控作用。實踐證明：6015～20%，不僅經(jīng)濟效顯著，而且運行費用降低、修理量大為減小。排空排空打散分級機或U型分級機排風機收塵器高爐?；V渣磨頭倉料倉輥壓機高細高產(chǎn)管磨機礦渣微粉圖2 輥壓機與球磨機聯(lián)合粉磨工藝流程〔三〕立式磨水泥粉磨一級閉路流程↓↓↓熟料石膏混合材袋收塵器主風機↓↓計量配料↓↓外循 立式磨環(huán)←混合材粉熟料石膏粉熱風水泥混合機成品圖3 立式磨水泥粉磨一級閉路流程如圖3所示，立式磨水泥粉磨一級閉路流程，主要分為粉磨功能區(qū)和混合功能區(qū)兩大品標準進展各品種水泥的合成配置。立式磨在磨體內(nèi)自成閉路粉磨系統(tǒng)。20237公司建成投產(chǎn)。承受德國制造的萊歇磨LM46703，實質(zhì)上是一條熟料、礦渣分別粉磨、然后再合成水泥的工藝線；這樣避開了氣流分級過程中，水泥多組份顆粒分布不易掌握的難題，對于確保水泥質(zhì)量供給了便利條件?！菜摹沉⑹侥ヅc球磨機分別粉磨合成水泥工藝流程承受立式磨單獨粉磨礦渣，可以利用立磨熱風爐供給的熱氣，實現(xiàn)礦渣的烘干兼粉磨過程，合格的礦渣微粉進入礦渣粉庫。省掉礦渣烘干機，簡化生產(chǎn)流程。熟料、石膏或其它混合材用球磨機一級閉路系統(tǒng)粉磨，合格細粉進入熟料、石膏粉庫。在水泥合成車間，依據(jù)制成不同強度等級的礦渣水泥或復合水泥。目前國內(nèi)大型鋼鐵集團一般都承受這種工藝流程，一次性投資都在3000～5000萬元以上，但經(jīng)濟效益的回報也是格外可觀的?！参濉撑P輥磨及其一級閉路流程臥輥磨是在消化吸取國外輥筒磨〔HORO磨〕技術(shù)的根底上，近開發(fā)研制的第四代高具有如下特點：主機故障率低，運轉(zhuǎn)率高；檢修維護便利，勞動強度小。整個系統(tǒng)處于負壓操作，無粉塵污染；設(shè)備運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小。45～55kWh/t26～32kWh/t35%～40%。自動化水平高，設(shè)備操作便利、快捷，整個系統(tǒng)在中控室集中掌握，操作人員少，生產(chǎn)本錢較低。級協(xié)作理。臥輥磨制造本錢低于立式磨，略高于球磨機，有望2023年投放市場，逐步成為礦渣微粉生產(chǎn)最經(jīng)濟適用的主機設(shè)備。在當前的工業(yè)固體廢棄物的物理再循環(huán)利用中，水泥企業(yè)一般是將礦渣與熟料及其〔混合材組份的細度并沒有到達抱負的指標。如：粉磨礦渣水泥時，礦渣比水泥熟料難磨得多，水泥比外表積到達了300m2/kg上，水泥中的礦渣粉的比外表積只有200～250m2/kg，其水化活性不能在水泥構(gòu)件或建筑工開，將礦渣單獨粉磨、熟料與石膏及其他混合材一起粉磨，然后再依據(jù)市場需求高爐?；V渣粉磨到肯定細度〔比外表積≥380m2/kg〕后，其玻璃體晶體構(gòu)造被破壞，促使礦渣中的CaO、SiOAlO活性發(fā)揮出來，這些活性組份水化時，在堿性溶液的激2 2328天抗壓強度一般可以提高5MPa〔見表水泥粉磨物料配比%比外表積〔m2水泥粉磨物料配比%比外表積〔m2/kg〕抗壓強度〔MPa〕工藝流程熟料礦渣熟料礦渣3d28d混合粉磨7030351(礦渣水泥)21.957.4分別粉磨703035039025.165.5八、礦渣粉磨工藝主要留意事項〔一〕粉磨平衡一般來說，物料粉磨時間越長，出磨粒度越細。但是，隨著粉磨時間的延長，物料比外表積漸漸增大，其比外表能也增大，因而，微細顆粒相互聚攏、結(jié)團的趨勢也漸漸增加。經(jīng)過一段時間后，磨內(nèi)會處于一個“粉磨團聚”的動態(tài)平衡過程，到達所謂的“粉磨極限”。在這種狀態(tài)下，即使再延長粉磨時間，物料也難粉磨得更細，有時甚至使粒度變粗。同時，粉磨能耗成倍增加、粉磨效率降低。這種現(xiàn)象在一般粉磨時并不明顯，但在高細粉磨和吸附，降低顆粒硬度、減弱強度，改善其易磨性。助磨劑通過保持顆粒的分散，來阻擋顆粒之間的聚結(jié)或團聚。粉磨粒度越細，使用助磨劑的效果越顯著。〔二〕礦渣質(zhì)量檢驗與分選不同鋼鐵企業(yè)由于自己鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)的需要20～26KWh/t產(chǎn)的節(jié)能高產(chǎn)都有敏感的反響之前肯定要經(jīng)過篩選或篦條篩分流、并在供料輸送過程中安裝除鐵器認真處理。〔三〕粉磨工藝參數(shù)調(diào)整礦渣比水泥熟料難磨，易磨性系數(shù)一般高出5kwh/t比水泥要求高，因此，用球磨機生產(chǎn)礦渣微粉，在一樣工藝裝備條件下，比水泥磨的產(chǎn)量約下降40～50%。在單獨粉磨礦渣時，關(guān)鍵技術(shù)是嚴格掌握物料在磨內(nèi)的停留時間。原球磨機水泥粉磨系統(tǒng)應(yīng)作如下調(diào)整：1、研磨體級配。由于經(jīng)篩分處理后的入磨礦渣粒度減小，球磨機磨內(nèi)研磨體的平均球徑應(yīng)隨之減小。一般來說，最大球的球徑不要超過φ60，平均球徑一般不超過45mm。依據(jù)磨機的倉位，減大球、換小球。2、研磨體裝載量。由于礦渣難磨，研磨體的裝載量應(yīng)適當高于磨機設(shè)計裝載量，約增5～1015的研磨體裝填形式應(yīng)保持后倉高于前倉，閉路磨則保持后倉略低或前后倉根本持平。3、隔倉板形式。單層隔倉板應(yīng)適當縮小篦縫寬度，一般為5～7mm；雙層隔倉板篦縫寬10mm4、襯板形式。由于礦渣的流淌性好、磨琢性強，磨機承受環(huán)溝襯板較好，尤其是細磨倉。粉磨作業(yè)時，環(huán)溝襯板的溝槽內(nèi)，不同程度的存有一局部物料，所形成的料墊既增加了物料的研磨時機，又削減了磨內(nèi)金屬的空撞消耗，延長了襯板使用壽命。5、出磨回轉(zhuǎn)篩篦縫。經(jīng)過磨前篩分和有效掌握〔延長〕物料粉磨時間后，為保證出磨3mm雜物。6、優(yōu)選軸承磨和高細磨。依據(jù)目前統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明，承受球磨機粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)礦渣微粉60～80kwh/t磨內(nèi)構(gòu)造形式對礦渣微粉生產(chǎn)的適應(yīng)性比一般球磨機強，經(jīng)濟效益明顯。山東LBφ2.2×7400m2/kg6t/h5%左右的粉煤灰后，7t/h65～70kwh/t例為：L:L:L=1:1:2.833.56。1 2 3倉位研磨體級配〔t〕平均球徑〔mm〕填充率〔%〕倉位研磨體級配〔t〕平均球徑〔mm〕填充率〔%〕一φ60φ50φ40φ30倉1.01.92.81.243.933二φ30φ25φ20φ15倉1.12.22.71.222.234三φ14×16φ12×14φ10×12φ8×10倉3.27.26.22.8/36感。所以在開流磨中要特別留意對助磨劑添加方法的合理掌握：一方面，通過對添加量不轉(zhuǎn)變磨內(nèi)構(gòu)造的條件下，還可以適當降低通風量以降低物料流速。在圈流粉磨系統(tǒng)，要使選粉機與之匹配，保持成品細度不變，則可提高產(chǎn)量。在某一物料在磨機中停留時間的長短。循環(huán)負荷大，說明物料在磨機內(nèi)停留時間短，出磨物料粗。消逝。同時，由于流速過快，物料得不到“充分”研磨致使出磨物料細度跑粗，循環(huán)負荷逐漸增加．時間一長會造成出磨物料量的成倍增加，磨尾提升機簡潔過載而使生產(chǎn)受到影響。添加助磨劑后，在掌握成品細度及磨機產(chǎn)量不變的狀況下，假設(shè)循環(huán)負荷漸漸減小，會影響正常生產(chǎn)。在一般狀況下，只要磨機運行狀況良好，助磨劑就可以到達預期的助磨效果。假設(shè)要細度下降，比外表積增加。其次，在此根底上，不轉(zhuǎn)變選粉運行參數(shù)，保持產(chǎn)品細度不變，就可以增加喂料量，提高磨機臺時產(chǎn)量。九、礦渣微粉生產(chǎn)工藝實例北京市PG水泥二廠始建于1976年，經(jīng)過技術(shù)改造，生產(chǎn)規(guī)模由投產(chǎn)時的一條8.8萬噸機立窯生產(chǎn)線進展到現(xiàn)在三條機立窯生產(chǎn)線〔3臺Ф3×10米機立窯〕和兩條日產(chǎn)2023噸型干法窯外分解生產(chǎn)線，生產(chǎn)力量到達200通過不斷優(yōu)化工藝配置、技術(shù)改造，水泥產(chǎn)、質(zhì)量取得了巨大的提高。同時，該廠樂觀100500該廠離首鋼、唐山較近，有大量的礦渣資源，鐵路運輸便利，價格廉價；同時市場格外好，可以說是供不應(yīng)求。由于水泥廠在改造過程中，有意識地加大了粉磨力量，現(xiàn)有水泥磨10臺，其中φ2.2×73φ2.2×6.52φ2.4×81φ3.0×124廠領(lǐng)導始終在查找一種能多用礦渣，增加產(chǎn)量降低本錢的先進技術(shù)方法。2023～2023H