料層穩(wěn)定劑在大型礦渣立磨生產(chǎn)中的應(yīng)用

  引言

  立磨用來粉磨礦渣，無論是立磨、分級(jí)、選粉設(shè)備制造還是粉磨控制技術(shù)，目前都已經(jīng)達(dá)到較高的應(yīng)用水平。如何在現(xiàn)有礦渣立磨設(shè)備的基礎(chǔ)上提高磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量和礦渣微粉的活性成為業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的焦點(diǎn)。

  目前，國內(nèi)外對(duì)球磨機(jī)提高礦渣微粉產(chǎn)量的研究報(bào)道較多，而對(duì)礦渣立磨提高產(chǎn)量并且提高活性的研究并不深入，尤其是無法解決普通的“助磨劑”在礦渣立磨磨腔內(nèi)210～350 ℃高溫下分解或快速流失的問題。本文擬對(duì)礦渣立磨料層穩(wěn)定劑的應(yīng)用情況進(jìn)行總結(jié)，為使用立磨生產(chǎn)礦渣微粉的廠家進(jìn)一步節(jié)能降耗、提高礦渣微粉品質(zhì)和進(jìn)一步開發(fā)新型的料層穩(wěn)定劑提供參考。

  1、ZD-1015型料層穩(wěn)定劑的性能

  ZD-1015型料層穩(wěn)定劑是由若干不同官能團(tuán)經(jīng)過化學(xué)接枝的具有膠粘和分散雙重作用的無毒、無腐蝕、不易燃的接枝多糖類丙烯酸酯化合物，對(duì)混凝土無副作用。外觀為棕色液體，密度（1.10±0.02） g/mL，pH值7.0±0.2。

  ZD-1015型料層穩(wěn)定劑在高溫水汽的環(huán)境中，主要起膠粘作用，隨著溫度的降低，則主要起分散作用。膠粘力的主要來源是料層穩(wěn)定劑的分子作用力，即范德華力和氫鍵力。借助于布朗運(yùn)動(dòng)在顆粒表面擴(kuò)散，使顆粒界面的極性基團(tuán)相互靠近，使顆粒間的距離進(jìn)一步縮短到處于最大穩(wěn)定狀態(tài)。在此過程中，升溫、施加壓力等都有利于布朗運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)。隨著溫度的降低，這種力急劇減小，此時(shí)分散作用充分體現(xiàn)，從而增加細(xì)微顆粒的流動(dòng)性。

  礦渣立磨生產(chǎn)工藝中，礦渣需要保持10%左右的水分用于料層的穩(wěn)定，熱風(fēng)爐要提供一定量的入磨溫度為210～350 ℃的熱風(fēng)，保持立磨出口溫度100 ℃以下，要求出磨礦渣微粉含水量小于1%。添加料層穩(wěn)定劑在入磨初期，由于高溫及水汽，料層穩(wěn)定劑起膠粘作用，使得礦渣顆粒之間的縫隙減小，料層更加穩(wěn)定，磨輥的碾壓更加充分。隨著礦渣顆粒被干燥和降溫，料層穩(wěn)定劑的分散作用得以發(fā)揮，礦渣微粉細(xì)微顆粒在分散成分的作用下，流動(dòng)性增加，利于選粉機(jī)工作。因此提高了礦渣立磨的整體效率。

  2、試驗(yàn)概況

  三鋼集團(tuán)（龍海）礦微粉有限公司位于福建漳州市，一期工程于2008年6月投產(chǎn)，二期工程于2011年12月投產(chǎn)。兩期項(xiàng)目共選用三套天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院的TRMS32.3立磨礦渣微粉生產(chǎn)線，該項(xiàng)目可年產(chǎn)90萬噸礦渣微粉，為福建省內(nèi)生產(chǎn)礦渣微粉規(guī)模最大企業(yè)，設(shè)備技術(shù)為國內(nèi)先進(jìn)水平。龍海公司的礦渣來自三鋼集團(tuán)及三鋼集團(tuán)收購的鋼鐵企業(yè)，礦渣質(zhì)量不太穩(wěn)定，尤其是多雨天氣及部分礦渣露天堆放數(shù)月，出現(xiàn)所謂“老渣”，其易磨性很差。在控制比表面積420m²/kg以上時(shí)，活性也不太穩(wěn)定，因此，根據(jù)龍海公司立磨生產(chǎn)線工藝和設(shè)備狀態(tài)，嘗試采用某公司生產(chǎn)的ZD-1015型料層穩(wěn)定劑來解決上述問題。

  采用計(jì)量泵將ZD-1015型料層穩(wěn)定劑通過軟管滴加在定量皮帶秤下的皮帶礦渣料層上，隨礦渣進(jìn)入立磨系統(tǒng)，添加量為礦渣投料量的0.10%～0.12%。

  3、添加料層穩(wěn)定劑的影響

  3.1對(duì)工況的影響

  試驗(yàn)時(shí)間從2016年3月21日開始，料層穩(wěn)定劑對(duì)礦渣立磨工況的影響見表1。

表1 料層穩(wěn)定劑對(duì)工況的影響

  由表1可以看出，隨著料層穩(wěn)定劑的加入，立磨工況狀態(tài)平穩(wěn)，與試驗(yàn)前的工況參數(shù)對(duì)比無任何異常變化和波動(dòng)。由此可見料層穩(wěn)定劑對(duì)礦渣立磨的工藝沒有任何負(fù)面影響。

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  3.2對(duì)產(chǎn)能及活性的影響

  試驗(yàn)時(shí)間從2016年3月24日開始，料層穩(wěn)定劑對(duì)礦渣立磨產(chǎn)能及性能的影響見表2。

表2 料層穩(wěn)定劑對(duì)礦渣微粉產(chǎn)能及活性的影響

  注：1）礦渣微粉活性檢測(cè)系委托福建省建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司廈門分公司檢測(cè)。2）活性、流動(dòng)度比及含水量數(shù)值為“樣品均值”。

由表2可以看出，隨著料層穩(wěn)定劑的加入，當(dāng)料層穩(wěn)定劑摻量為0.10%時(shí)，礦渣立磨的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量可以逐漸提高并最后穩(wěn)定在12.7%；料層穩(wěn)定劑摻量為0.12%時(shí)，礦渣立磨的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量可以提高到14.5%，而出料礦渣微粉比表面積不受影響。礦渣微粉的活性提高7%～10%，流動(dòng)度比、含水量無變化。

  3.3對(duì)混凝土性能的影響

  混凝土試驗(yàn)的配合比為：水泥∶水∶砂∶石∶礦渣微粉= 288∶209∶780∶1 033∶72 (kg/m³)?；鶞?zhǔn)礦渣微粉與添加料層穩(wěn)定劑的礦渣微粉在混凝土中的摻量相同，均為20%。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。試驗(yàn)依據(jù)為GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》及GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》。

表3 對(duì)混凝土性能的影響

  由表3可以看出，添加料層穩(wěn)定劑后的礦渣微粉，其混凝土的抗凍抗?jié)B性能均與未摻料層穩(wěn)定劑的礦渣微粉一致，同時(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度有所提高。

  4、綜合效益分析

  長期以來，用于礦渣微粉生產(chǎn)的立磨單位產(chǎn)品電耗在38～45 kWh/t，除了原材料的價(jià)格因素，噸礦渣微粉綜合生產(chǎn)成本為45～50 元。

  添加料層穩(wěn)定劑前的產(chǎn)量3 564 t/d，添加料層穩(wěn)定劑后的產(chǎn)量4 018～4 082 t/d，提產(chǎn)454～518 t/d，而電耗未增加，其提產(chǎn)效益十分明顯。

  5、結(jié)論

  通過龍海公司在TRMS32.3立磨礦渣微粉生產(chǎn)線上的試用考察，總結(jié)如下：

  1)礦渣立磨專用ZD-1015型料層穩(wěn)定劑產(chǎn)品不會(huì)對(duì)礦渣立磨的工藝產(chǎn)生負(fù)面影響，產(chǎn)能提高12%～14%，提產(chǎn)效果較為明顯。由于產(chǎn)能的提升，產(chǎn)品生產(chǎn)成本降幅明顯。

  2)使用ZD-1015型料層穩(wěn)定劑產(chǎn)品后，對(duì)礦渣微粉產(chǎn)品質(zhì)量不會(huì)造成不良影響。7 d、28 d活性平均提高了7%～10%。

  3)在礦渣質(zhì)量較差時(shí)（老渣或鋼廠礦渣水淬工藝不良），可考慮采用ZD-1015型料層穩(wěn)定劑產(chǎn)品來提升礦渣微粉產(chǎn)量和品質(zhì)。

  4)添加料層穩(wěn)定劑后的礦渣微粉，其混凝土的抗凍抗?jié)B性能均與未摻料層穩(wěn)定劑的礦渣微粉一致，其混凝土的抗壓強(qiáng)度有所提高。

  5)在大型礦渣立磨生產(chǎn)線上使用高效無害的料層穩(wěn)定劑產(chǎn)品，對(duì)增強(qiáng)礦渣微粉生產(chǎn)企業(yè)的市場(chǎng)競爭力、促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展與節(jié)能環(huán)保具有重要意義。