1、 中國水泥2008.2表2礦渣微粉對水泥強度影響樣品名稱礦粉摻入量(%抗折強度(MPa抗壓強度(MPa承德建龍鋼鐵公司是以燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼、水泥、礦渣微粉為一體的綜合型企業,公司致力于工業廢品綜合利用。近幾年來,隨著材料科學的發展與進步,對水泥基料材料的質量要求越來越高,尤其是高性能的混凝土(HPC的問世,使得建筑工程規范更加嚴格,磨細火山灰材料微粉為功能性摻和材料,已成為現代混凝土制備不可缺少的材料,礦渣微粉在水泥基材料中得到廣泛應用,特別在高標號混凝土中起到改善性能、提高強度的作用。水泥制備中,由于多采用物料混合粉磨工藝,即:熟料、礦渣、石膏及其它組分材料經過計量配料共同入磨。因此,

2、礦渣中含有大量的難磨水淬礦渣中間相-玻璃體,其顯微硬度為(HV600-700,而我公司回轉窯熟料硬度為(HV550-600,其易磨性低于熟料。因此當熟料粉磨到一定細度,因材料易磨性指標的不同,產生粉磨速度梯度差,礦渣顆粒未能充分磨細,實際比表面積較熟料小很多,大約在50m2/kg左右,礦渣比表面積在230260m2/kg左右,礦渣顆粒粗大,水化反應速度慢,潛在水硬性,難以得到正常發揮,只能作為一種填充材料,當水渣摻入量>30%時,早期強度明顯降低。水泥早期強度明顯偏低,凝結時間長,且成型過程中試體泌水現象嚴重,施工性能受到影響,所以,生產中以混合粉磨工藝磨制礦渣水泥,屬于礦渣材料低級利用

3、。本文以試驗室及我公司近幾年來生產數據及其它廠家經驗為依據探討利用礦渣微粉(由高細磨生產與以礦渣為主、粉煤灰、石灰石為輔生產礦渣水泥的相關技術措施及水泥的水化機理。1礦渣粉的應用1.1試驗用材料采用新型干法1150t/d回轉窯生產線的熟料、礦渣微粉、營子熱電廠沸騰爐粉煤灰,內蒙藍旗粉煤灰微粉、天然二水石膏、石灰石、鋼渣等化學成分(見表1。礦渣微粉細度0.8(0.045mm方孔篩,比表面積405m2/kg(勃氏透氣法,粉煤灰微粉細度0.2(0.045mm 方孔篩,比表面積362m2/kg(勃氏透氣法,礦渣微粉以檢測比表面積為主。礦渣堿度(由于我廠使用集團生產的粒化高爐礦渣成分較穩定,生產時一般不

4、做檢測:B=(CaO+MgO+Al2O3/SiO2=2.141.2檢驗依據GB1344-1999、GB175-1999GB/T18046-2000、GB12958-1999、GB1346-2001、GB1345-1991標準。1.3試驗過程2004年6月我公司開始礦渣微粉試生產。因此, 7月份由水泥質量管理處利用S75礦渣微粉進行生產礦渣水泥試驗,依據摻加最大量原則設計四組試驗;分別摻加0%、5%、10%、15%礦渣微粉。基準礦渣水泥配比:62%熟料、石灰石3%、石膏6%、水渣29%,實驗結果見表2。表1試驗用材料化學成分(%石膏32.6利用工業廢渣優化水泥性能崔戰勇,韋占新(河北承德建龍鋼鐵

5、有限公司水泥廠,承德063201WASTE UTILIZATION利廢技術642008.2CHINA CEMENT表4鋼渣摻入量小磨試驗結果編號熟料(%石膏(%礦粉(%粉煤灰(%鋼渣(%細度(%比表面積(m 2/kg 凝結時間(h :min50635543.0340420、5053.4、14.28.2、40.2由表2可以看出在礦渣水泥摻入5%、10%的礦渣微粉對水泥強度略有提高,這也充分說明礦渣微粉的活性良好。生產試驗時決定摻入15%礦渣微粉。2005年69月的生產說明,礦渣微粉在水泥中能改善物理力學性能,同時可以消除我公司礦渣水泥潛在水硬性發揮不良的弊端,體現礦渣分別粉磨及綜合利用的優勢。2

6、005年6月開始給京承高速公路生產緩凝專用水泥13000t 之多,采用以50%熟料、43%水渣、7%磷石膏經粉磨為基準水泥,再通過簡單裝置摻入30%礦渣微粉。經檢驗及用戶反饋,專用水泥符合國家標準,該批專用水泥檢驗結果細度4.0、比表面積310m 2/kg 、凝結時間624、935(h:min、3d 強度2.6MPa 、10.7MPa ;28d 強度7.1MPa 、34.8MPa 。這更有利地說明礦渣微粉活性,有待進一步開發、研究。磨制礦渣微粉工藝2005年10月,!3.2m ×13m (開流磨機,電機傳動功率1600kW 投入礦渣微粉試生產。該磨機采用與磨制水泥兼容設置。磨內分為3

7、個倉,1、2號為普通設置,3號倉采用磨制微粉設計,由!25mm ×30mm 、!20mm ×25mm 、!16mm ×14mm 、!10mm ×12mm 微型段經調配組成研磨體,并在倉內裝有數圈活化襯板,可以充分激活研磨體對礦渣磨細能力,增加20m 以下顆粒數量。通過控制礦渣微粉的比表面積來生產不同級別礦渣微粉,比表面積越高越有利發揮潛在水硬性及水化反應能力。送國家建材研究院檢驗的S75、S95樣品均高于國家標準(見表3。表3數據說明完全可以按兩個級別組織生產礦渣微粉,而且各項指標優于其他廠家。1.4小磨試驗及性能公司煉鋼廠產出10萬t 左右鋼渣,考慮所

8、有材料的化學特性,設計4個試驗方案。首先,將各種物料分別粉磨:熟料比表面積控制310m 2/kg ,鋼渣控制在300m 2/kg ,粉煤灰控制在310m 2/kg ;鋼渣中游離鈣較高,為避免造成安定性不合格,易磨性較差,經計算摻入4%;為提高易磨性,提高臺時產摻入5%粉煤灰。具體試驗結果見表4。表4數據說明當不斷增加礦粉摻加量時,水泥強度變化不大,均符合國標。說明使用S75級礦渣微粉具有良好物理、化學性能。配制出的水泥強度較穩定,隨混合材增加水泥凝結時間增長。1.5粉煤灰微粉研究我公司周邊有大型火力電廠,承德灤河電廠、內蒙藍旗電廠及在豐寧、內蒙新建的幾座大型電廠,利用煤燃燒后電場收塵的微粉,符

9、合國家標準要求,而且成本非常低,為改善水泥性能,降低成本提供了空間。2007年7月進行了在現有水泥中摻加粉煤灰微粉試驗。分別取P S 32.5(熟料配比42%、P O 42.5(熟料配比75%水泥各20kg ,內蒙藍旗電廠粉煤灰10kg 備用,配料方案見表5,物理檢驗結果見表6。試驗說明:(1在水泥中摻加5%粉煤灰對3d 強度影響較小;凝結時間明顯延長,水泥的流動性、和易性較好,水泥顏色青灰。(2大量摻加粉煤灰影響水泥強度,特別是28d 強度。1.6工業生產過程設計與控制為提高水泥磨臺時產,充分利用礦渣資源,降低熟料配比,降低水泥成本,公司采取簡單摻加工藝系統,導致礦渣水泥與兩種微粉摻加不均勻

10、,顧客不滿意。因此,我們在全部或部分摻加時,都要采取有效的均化措施。通過到平谷二水、三河燕郊鉆牌、金劍等粉磨站調研,他們都采取了增設摻加微粉工藝系統的設表3送檢礦渣粉測定結果礦渣粉標準測定結果級別S75S95S75S95比表面積(m 2/kg 350400373405活性指數(%7d 5575668628d 759592105含水量(%4.04.01.821.9265中國水泥2008.2表5粉煤灰配料方案試驗水泥編號水泥品種水泥摻加量(%粉煤灰摻加量(%K0P S 32.5100K1P S 32.5955K2P S 32.5928K3P S 32.59010P0P O 42.5100P1PO

11、42.5955表6物理檢驗結果編號SO 3比表面積(m 2/kg 稠度(%初凝(min 終凝(min 3d 強度(MPa28d 強度(MPa2.4733027.6146206表82006年111月水泥成本對比(元月份1234備,通過混合粉提升或直接入選粉機,再進入下一個循環。建議公司在O-Sepa-2000選粉機上方設計礦粉倉,增設計量設施進入選粉機喂料口,再進入下一循環。同時,由于選粉作用礦渣中不合格顆粒隨粗粉進入磨機研磨。這樣,在產量供不應求時,可以把水渣停掉,直接摻入礦渣微粉,使水泥日產量可達2000t 以上。但是,要提高選粉機主電機功率,才能達到提高產量,降低成本目的。大磨生產水泥顆粒

12、級配比較好,加上粉煤灰助磨作用,對于產量的提高有重要作用。我們注意到外摻加礦粉必須加強均化措施,否則,水泥會出現質量問題。2摻加廢渣的水泥性能和成本分析2.1鋼渣代替部分水渣2007年57月份我廠水渣供應不足,從降低成本考慮,在生產中添加鋼渣代替部分水渣,在!3.2m ×13m 開流水泥磨上進行生產P S 32.5水泥,參數見表7。值得一提的是57月P S 32.5水泥比表面積、SO 3、稠度、安定性初凝時間,終凝時間合格率都達到100%,符合國家標準。2.2成本分析由于我廠鋼渣是免費的,而且免費運輸到廠,111月水泥成本對比見表8。通過對比可以看出2007年利用鋼渣時的57月水泥成

13、本較低,共生產P S 32.5水泥73600t ,增加利潤約10萬元。但由于鋼渣不僅硬度高,而且韌性也大,這就造成了鋼渣的磨蝕性大,易磨性差,降低臺時產量約35t 。2007年8月以后水渣能滿足生產需要時,為了滿足市場的需求,我們繼續使用了水渣。3生產中的問題及解決辦法3.1鋼渣粒度鋼渣中約15%的大塊(10mm30mm ,鋼渣在粉磨過程中,包裹于鋼渣中的鐵粒、鐵塊被逐漸剝離,形成金屬顆粒和金屬球聚集在磨內,嚴重地影響磨機的粉磨效率。增加襯板和研磨體的消耗,使粉磨狀況惡化,而導致磨機低產、高耗。我們投資2萬元,在鋼渣地漏上部加5mm 圓孔振動篩,簡單有效地解決了入磨粒度大這一問題,提高臺時產量4t 左右。3.2均勻摻入我廠投資100萬元建微粉倉,直接在入磨皮帶上方加入礦渣微粉、鋼渣及粉煤灰(微粉,共同入磨,使得微粉分布均勻。不足之處是降低了磨機產量約2t 。綜上所述,綜合利用礦渣微粉、