少熟料水泥生產(chǎn)技術(shù)與礦粉活性指數(shù)的關(guān)系

      利用30%左右的少量熟料摻入70%左右的礦渣活化微粉生產(chǎn)的礦渣水泥，與傳統(tǒng)的礦渣水泥生產(chǎn)技術(shù)相比較，可以減少40%左右的熟料用量，生產(chǎn)礦渣水泥每噸可以節(jié)約煤炭0.05噸左右，節(jié)約電能5kwh左右，降低生產(chǎn)成本30～50元左右。生產(chǎn)水泥之所以能夠摻入70%左右的礦渣活化微粉后質(zhì)量達(dá)到國家水泥標(biāo)準(zhǔn)，主要是礦渣微粉的活性指數(shù)必須達(dá)到105%以上。因此，必須提高礦渣微粉的活性指數(shù)，才能實(shí)現(xiàn)少熟料生產(chǎn)礦渣水泥。 

      隨著人們對礦渣微粉的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的逐漸認(rèn)識，最近幾年，很多水泥企業(yè)尤其是鋼鐵企業(yè)，新裝備了礦渣粉磨設(shè)備；由于粉磨礦渣與粉磨水泥的物料易磨性、粒度等條件不相同，對礦渣粉磨的技術(shù)沒有完全掌握，經(jīng)驗(yàn)不足等原因，致使粉磨的礦渣微粉產(chǎn)量低、產(chǎn)品電耗高、礦渣微粉的活性指數(shù)達(dá)不到《GB/T10846-2000》礦渣微粉國家標(biāo)準(zhǔn)，針對這些問題，談?wù)勎覀冊诘V渣粉磨實(shí)踐中的體會。 

     目前礦渣的粉磨狀況 

     由于礦渣的易磨性較差，利用不同的礦渣粉磨技術(shù)，其質(zhì)量、產(chǎn)量及效益差別很大。 

     現(xiàn)在國內(nèi)大多數(shù)水泥生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)礦渣微粉均采用球磨機(jī)設(shè)備，在正常的球磨機(jī)生產(chǎn)中，單獨(dú)粉磨礦渣的平均電耗是粉磨水泥的2～3倍。產(chǎn)品比表面積達(dá)到450㎡/kg時(shí)，粉磨電耗較高；江蘇無錫一個(gè)企業(yè)的φ2.6m×13m礦渣微粉磨機(jī)，經(jīng)過江蘇某公司的三次改造，比表面積330㎡/㎏，產(chǎn)量只有13～14t/h。北京、通化、福建等企業(yè)的礦渣粉磨系統(tǒng)電耗均在100kwh/t左右。部分設(shè)備的產(chǎn)量指標(biāo)，見表1國內(nèi)目前開路磨機(jī)礦渣微粉生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo) 

表1國內(nèi)目前開路磨機(jī)礦渣微粉生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)

     礦渣在粉磨過程中，比表面積增長十分緩慢，當(dāng)?shù)V渣微粉比表面積大于450㎡/kg時(shí)，會產(chǎn)生過粉磨，由于靜電吸附造成顆粒聚集、糊球現(xiàn)象，致使磨機(jī)產(chǎn)量大幅降低，電耗大幅增加。有的企業(yè)為了提高產(chǎn)量降低電耗，在礦渣粉磨的同時(shí)加入5～10%的粉煤灰，達(dá)到助磨作用，其結(jié)果是產(chǎn)量有所提高，水泥的強(qiáng)度卻下降了，其經(jīng)濟(jì)效益沒有完全發(fā)揮出來。一般礦渣微粉往水泥里的摻入量只有15%左右，河北某水泥集團(tuán)購買邯鄲某廠生產(chǎn)的礦渣微粉，往水泥里只摻加6%，才能保證原來的水泥強(qiáng)度指標(biāo)不降低。 

     當(dāng)粉磨的礦渣微粉比表面積低于450㎡/kg時(shí)，因?yàn)榈V渣微粉的活性并沒有完全發(fā)揮出來，摻入水泥后雖然后期強(qiáng)度有所增長，但是，3d強(qiáng)度卻降低1～3Mpa，活性指數(shù)≤S75級礦渣微粉國家標(biāo)準(zhǔn)。這種粉磨方式存在：磨機(jī)產(chǎn)量低、礦粉比表面積低、摻入水泥的比例少、其經(jīng)濟(jì)價(jià)值也較低的問題。 
現(xiàn)在的水泥市場價(jià)格競爭激烈，企業(yè)質(zhì)量意識不斷提高，尤其是商品混凝土攪拌站對礦渣微粉的質(zhì)量要求已經(jīng)不再僅僅滿足S75級，他們要求礦渣微粉的活性指標(biāo)達(dá)到S95級或S105級；所以，生產(chǎn)礦渣微粉的企業(yè)一定要把礦渣微粉的活性指數(shù)提高上去，產(chǎn)品才有市場； 

表2 礦渣微粉國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10846-2000 

礦渣微粉活性指數(shù)：A=C/B×100 

其中A—7d 、28d活性指數(shù)（%） 

對比樣品7d（或28d）抗壓強(qiáng)度（Mpa） 

      實(shí)驗(yàn)樣品（指對比水泥和礦渣粉按質(zhì)量比1：1組成的樣品）7d（或28d）抗壓強(qiáng)度（Mpa） 

      現(xiàn)在國內(nèi)一些廠家生產(chǎn)的礦渣微粉摻入水泥后，存在早期強(qiáng)度比較低的問題，原因是礦渣微粉的7d活性指數(shù)≤75%；關(guān)鍵是如何提高礦渣微粉的早期活性指數(shù)，把7d的活性指數(shù)提高到75%或95%以上。 

     試驗(yàn)結(jié)果表明，礦渣微粉的比表面積只有達(dá)到480㎡/㎏左右時(shí)，大多數(shù)顆粒分布在2～40um之間，其活性才能發(fā)揮出來，對混凝土強(qiáng)度的發(fā)揮起決定性作用。因此，我們探討利用球磨機(jī)生產(chǎn)礦渣微粉時(shí)，采用活化技術(shù)生產(chǎn)礦渣微粉（不摻粉煤灰、石灰石），不但可以提高磨機(jī)產(chǎn)量、提高礦渣微粉的比表面積，還要提高礦渣微粉的活性指數(shù)。 

      礦渣微粉的比表面積只有達(dá)到480㎡/㎏左右時(shí)，大多數(shù)顆粒分布在2～40um之間，其活性才能發(fā)揮出來，對混凝土強(qiáng)度的發(fā)揮起決定性作用。因此，我們利用球磨機(jī)生產(chǎn)礦渣微粉時(shí)，采用活化技術(shù)生產(chǎn)礦渣微粉（不摻粉煤灰、石灰石），不但可以提高磨機(jī)產(chǎn)量、提高礦渣微粉的比表面積，還要提高礦渣微粉的活性指數(shù)。 

      由四平市宏橋水泥技術(shù)研究所開發(fā)研制的礦渣微粉活化技術(shù)，適用于在球磨機(jī)上生產(chǎn)礦渣活化微粉。是在充分利用原有設(shè)備條件的情況下，通過三個(gè)方面的技術(shù)途徑完成： 

      一是磨內(nèi)部分，根據(jù)磨機(jī)的長度，確定合理的倉位、倉長、選擇高效的內(nèi)篩分雙層隔倉板、出磨篦板、選擇合適的襯板、合理的研磨體級配方案，確定合理的平均球徑、填充率； 

      二是磨外部分，對入磨粒度、水分的要求，烘干設(shè)備的選型（烘干工藝不當(dāng)，對礦渣活性影響平均可下降12～15%）、除塵設(shè)備的選型及風(fēng)壓、風(fēng)量的參數(shù)確定等等； 

      三是利用礦渣專用活化劑，提高粉磨效率，磨機(jī)增產(chǎn)20%以上；提高比表面積，可達(dá)到500㎡/㎏以上；通過粉磨時(shí)激發(fā)礦渣微粉的活性，提高礦渣活性指數(shù)，7d＞95%以上。 

      以上三個(gè)方面的技術(shù)途徑，是必須的，缺一不可的，才能達(dá)到理想的技術(shù)指標(biāo)。 

      只有完成這些程序化的步驟和最佳技術(shù)方案，才能生產(chǎn)出來質(zhì)量好、成本低的礦渣活化微粉；質(zhì)量才能達(dá)到S105級礦渣微粉國家標(biāo)準(zhǔn)，早期活性指數(shù)才能達(dá)到或超過國家標(biāo)準(zhǔn)的75%、95%的指標(biāo)。 

      活化微粉技術(shù)比傳統(tǒng)的磨機(jī)生產(chǎn)普通礦渣微粉提高產(chǎn)量50%～100%；在比表面積450㎡/kg～550㎡/㎏的情況下，電耗是傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的50%左右。見表3 

表3開路磨機(jī)生產(chǎn)礦渣活化微粉技術(shù)指標(biāo) 

      通過活化技術(shù)，礦渣微粉的比表面積可以達(dá)到450～550㎡/kg；并激發(fā)礦渣活性，礦渣微粉的活性指數(shù)7d＞95%，提高礦渣微粉質(zhì)量；摻入礦渣活化微粉的水泥3d強(qiáng)度比摻入普通礦渣微粉的水泥3d強(qiáng)度提高3Mpa～5Mpa。因?yàn)樘岣吡说V渣微粉的早期活性指數(shù)；可以實(shí)現(xiàn)： 

     摻入50%左右礦渣活化微粉的水泥，安定性好，摻加礦渣活化微粉后的水泥強(qiáng)度大于未摻加礦渣活化微粉的水泥強(qiáng)度指標(biāo)，3d強(qiáng)度增加1～3Mpa，28d強(qiáng)度增加3～8Mpa  

    利用60～70%的礦渣活化微粉，生產(chǎn)32.5～42.5級水泥，達(dá)到國家水泥新標(biāo)準(zhǔn)；可降低水泥生產(chǎn)成本20～40元/噸； 
山西原平市崞山水泥有限公司利用四平水泥所研制的HK101型、HK108型礦渣專用活化劑分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。表4是HK101型礦渣專用活化劑的3d、7d、28d實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 

表4 HK101型礦渣專用活化劑實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 

     實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：28d的活性指數(shù)達(dá)到105.7%，7d的活性指數(shù)達(dá)到97.6%，活性指數(shù)指標(biāo)都超過了礦渣微粉國家標(biāo)準(zhǔn)的S105級。但是，如何提高3d的活性指數(shù)？我們又利用HK108型礦渣專用活化劑進(jìn)行了3d、28d的實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)見表5 

表5 HK108型礦渣專用活化劑實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 

     從表5的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明：50%的礦渣活化微粉混合50%的32.5級水泥，3d抗壓強(qiáng)度是15.2Mpa，比對比樣水泥提高了0.8Mpa，活性指數(shù)3d達(dá)到了105.5%。利用65%的礦渣活化微粉摻入35%的32.5級水泥，3d的抗壓強(qiáng)度比水泥的3d強(qiáng)度提高0.6Mpa，利用75%的礦渣活化微粉摻25%的熟料粉，3d的抗壓強(qiáng)度比水泥的3d強(qiáng)度提高4.5Mpa；28d的活性指數(shù)達(dá)到105%（43.7/41.5）。 

     山水集團(tuán)某公司利用四平水泥所礦渣活化技術(shù)在φ500㎜×500㎜試驗(yàn)?zāi)C(jī)的現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)。見表6 

表6在φ500㎜×500㎜試驗(yàn)?zāi)C(jī)的現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù) 

     由于各地礦渣的化學(xué)成分不同、質(zhì)量也不同，所以利用活化技術(shù)生產(chǎn)礦渣活化微粉的3d抗壓強(qiáng)度在9～17Mpa之間。利用活化微粉生產(chǎn)的水泥質(zhì)量也同樣受到影響。如：柳鋼礦渣活性較好，廣西大化利用80%的礦渣活化微粉與熟料粉生產(chǎn)的水泥，3d抗壓強(qiáng)度達(dá)到25.9Mpa；華北邢臺、邯鄲等地的礦渣活性次之，某廠利用60～75%的礦渣活化微粉與熟料粉生產(chǎn)的水泥，水泥3d抗壓強(qiáng)度亦達(dá)到15.0～20.0Mpa。 

      河北邢臺某水泥有限公司利用四平市宏橋水泥技術(shù)研究所礦渣活化技術(shù)在φ500㎜×500㎜試驗(yàn)?zāi)C(jī)進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?nbsp;

      摻入30～50%活化微粉的水泥，與未摻入活化微粉的水泥質(zhì)量對比； 

     用55～75%活化微粉生產(chǎn)的水泥與未摻入活化微粉的水泥質(zhì)量對比 

具體數(shù)據(jù)見表7 

表7 在φ500㎜×500㎜實(shí)驗(yàn)?zāi)C(jī)的現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù) 

     檢驗(yàn)結(jié)果：1、摻入35～55%活化微粉的水泥，比未摻入活化微粉的水泥3d抗壓強(qiáng)度平均提高6.3Mpa；28d抗壓強(qiáng)度平均達(dá)到51.4Mpa；2、用55～75%的礦渣活化微粉生產(chǎn)的水泥，比未摻入礦渣活化微粉的水泥3d強(qiáng)度提高3.8Mpa；28d抗壓強(qiáng)度平均達(dá)到60.9Mpa； 

     河北邢臺某水泥有限公司利用四平水泥所礦渣微粉活化技術(shù)，在2.4m×9m磨機(jī)生產(chǎn)的礦渣微粉的3d活性指數(shù)較高，摻入30～50%活化微粉的水泥，與未摻入活化微粉的水泥質(zhì)量對比；摘錄幾組運(yùn)行數(shù)據(jù)見表8 

表8 2.4m×9.0m磨機(jī)生產(chǎn)質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告 

     檢驗(yàn)結(jié)果：摻入30%活化微粉的水泥，比未摻入活化微粉的水泥3d強(qiáng)度平均提高4.8Mpa。 

     從生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)的各種數(shù)據(jù)表明，利用活化技術(shù)生產(chǎn)的礦渣活化微粉摻入水泥后，無論是3d的強(qiáng)度還是28d的強(qiáng)度指標(biāo)，都大于未摻入活化微粉的水泥強(qiáng)度，其活性指數(shù)達(dá)到礦渣微粉國家標(biāo)準(zhǔn)S105級以上。因此，有礦渣資源的鋼鐵企業(yè)、水泥企業(yè)生產(chǎn)礦渣活化微粉，實(shí)現(xiàn)利用少量熟料生產(chǎn)符合國家新標(biāo)準(zhǔn)的32.5～42.5級礦渣水泥，不但降低了生產(chǎn)水泥的成本，還節(jié)省了大量的能源，減少了環(huán)境的污染，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和較好的社會效益。