活化礦渣微粉的生產(chǎn)技術
1 礦渣與礦渣的選擇
由于冶煉工藝及其原材料不同,礦渣的質(zhì)量存在較大的差異。利用不同質(zhì)量的礦渣,粉磨相同比表面積的礦渣微粉,活性指數(shù)相差很大。
活性化學成分CaO、MgO、Al2O3相加之和與惰性化學成分SiO2等相加之和的比值為質(zhì)量系數(shù),生產(chǎn)礦渣微粉要優(yōu)先選擇質(zhì)量系數(shù)高的堿性礦渣。河北邯鋼、貴州水鋼的堿性礦渣,活性成分多,惰性成分少;云南曲靖、四川內(nèi)江的酸性礦渣活性成分少,惰性成分多。見表1
表1 邯鋼、水鋼、伢鋼及曲靖、內(nèi)江的礦渣化學成分
2 粉磨設備的選擇
2.1 立式磨機
立式磨機生產(chǎn)比表面積400㎡/kg左右礦渣微粉時,磨機產(chǎn)量高,電耗40kwh/h左右;生產(chǎn)比表面積500㎡/kg左右的礦渣微粉,磨機產(chǎn)量急劇下降,電耗較高。因此,立式磨機比較適合生產(chǎn)S75級礦渣微粉,不適合生產(chǎn)S95級、S105級
礦渣微粉。
2.2 管磨機(球磨機)
閉路球磨粉磨系統(tǒng),盡管把篩余細度控制的很小,較大的顆粒仍然極易被選入成品中,不利于提高礦粉的比表面積,影響礦粉活性發(fā)揮。
國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)礦渣微粉均選用球磨機并采用開路球磨粉磨系統(tǒng),產(chǎn)品比表面積可達到500㎡/kg以上,多數(shù)顆粒分布在2~40um之間,顆粒組成比較合理,潛在活性發(fā)揮好,對混凝土強度、性能發(fā)揮作用好。
3 普通礦渣微粉
礦渣在粉磨過程中,比表面積增長十分緩慢,當?shù)V渣比表面積大于450㎡/kg時,由于研磨介質(zhì)產(chǎn)生靜電吸附造成顆粒聚集、糊球,產(chǎn)生過粉磨現(xiàn)象,造成礦渣微粉比表面積降低,磨機產(chǎn)量大幅度降低,電耗大幅幅度增加。在正常的球磨機生產(chǎn)中,單獨粉磨礦渣的平均電耗是粉磨水泥的2~3倍。按邦德方法計算,粉磨功指數(shù)為23kwh/t的礦渣,產(chǎn)品比表面積達到450㎡/㎏時,常規(guī)配球的φ1.83m×7.0m開流磨產(chǎn)量僅為1.5t/h,而φ2.4m×13m開流磨產(chǎn)量尚不足7t/h(羅凡等,礦渣粉磨特性及其相關參數(shù)的探討《水泥》2002.01),粉磨電耗達到100 kwh/ t左右。粉磨電耗通常的大概計算方法是磨機電機功率/臺時,因為電機功率的15%系數(shù)與粉磨系統(tǒng)輔助設備電耗相差無幾。各規(guī)格開路礦粉磨機產(chǎn)量指標見表2
表2 不同規(guī)格開路磨機純礦渣微粉在電耗100 kwh/t左右時的產(chǎn)量
目前多數(shù)企業(yè)為了提高礦渣微粉產(chǎn)量降低電耗,在礦渣粉磨的同時加入10%左右的粉煤灰達到助磨作用,比表面積控制在380㎡/㎏~420㎡/㎏時,粉磨電耗達到75~85kwh/t,各規(guī)格開路礦粉磨機產(chǎn)量指標見表3
表3 不同規(guī)格開路磨機摻有部分粉煤灰、石灰石的礦渣微粉在電耗80kwh/t左右時的產(chǎn)量
礦渣微粉比表面積控制在400㎡/㎏左右并摻入較多粉煤灰的辦法雖然提高了產(chǎn)量,也降低了電耗,但卻降低礦渣微粉的活性,限制了礦渣微粉的摻加量,一般只能摻入水泥20%左右,而且改變了礦渣微粉的性質(zhì),容易在使用時引起誤導,如拌制防腐蝕混凝土時會產(chǎn)生不良。
4 活化礦渣微粉
試驗結果表明,礦渣的比表面積只有達到480㎡/㎏左右時,大多數(shù)顆粒分布在2~40um之間,其潛在的活性才能完全發(fā)揮出來,對混凝土強度的發(fā)揮起決定性作用。
在粉磨礦渣時加入礦渣助磨活化劑激發(fā)礦渣微粉活性,并且消除過粉磨現(xiàn)象,礦渣微粉比表面積達到450㎡/kg ~550㎡/kg,粉磨系統(tǒng)電耗55kwh/t~70kwh/t,中性礦渣,7d活性指數(shù)即可達到95%~100%,生產(chǎn)出來的礦渣微粉稱之為活化礦渣微粉。堿性礦渣,純活化礦渣微粉3d抗壓強度可達到9~17Mpa之間、28d抗壓強度可達到35~39Mpa之間;利用這種質(zhì)量的活化礦渣微粉摻入25%左右熟料,3d抗壓強度可達到20Mpa以上、28d抗壓強度可達到45Mpa以上。
一般礦渣水泥常存在早期強度偏低問題,而活化礦渣微粉恰恰可以彌補摻入水泥后3d強度偏低的不足,摻入水泥40%左右活化礦渣微粉,不降低水泥原來的早期強度,所以活化礦渣微粉是一種活性高的膠凝材料混合料。
4.1 礦渣烘干
礦渣呈空心粒狀,易含水。出廠的礦渣水分含量在25%左右,經(jīng)過運輸、儲存過程,水分仍然保持在8%~15%左右,立式磨機生產(chǎn)礦渣微粉可直接使用。利用球磨機生產(chǎn)礦渣微粉,礦渣入磨水分要求控制在0.5%~2.5%之間。礦渣烘干時避免高溫影響礦渣活性下降,因為礦渣在高溫狀態(tài)下經(jīng)過水淬急冷后依然保持了活性。逆流式烘干工藝,將經(jīng)過水淬急冷后的礦渣又重新經(jīng)過高溫還原,經(jīng)試驗證明,這種烘干工藝對礦渣活性的影響平均可下降12~15%。
4.2 應用礦渣助磨活化劑
一般助磨劑是以分散物料、助磨為主,有的助磨劑也具有一定的激發(fā)強度作用;礦渣助磨活化劑是以激發(fā)礦渣活性為主同時具有助磨作用的化學激發(fā)劑,主要成分有三乙醇胺、二乙醇胺、丙二醇等,不含氯離子等有害成分,對混凝土不會產(chǎn)生不良影響。礦渣分別加入某廠BB2型助磨劑0.5%、HQ礦渣助磨活化劑0.1%,粉磨到比表面積507㎡/㎏時,活性指數(shù)對比如下,見表4
表4 礦渣微粉不摻入助磨劑及摻入不同助磨劑的活性指數(shù)對比
4.3 磨內(nèi)結構及技術要求
粉磨礦渣與粉磨水泥、生料在磨內(nèi)結構方面有很大區(qū)別,對于倉位、倉長設置及隔倉板形式也需要根據(jù)礦渣的粒度,易磨性等作適當選擇。一般是一倉選用溝槽階梯襯板比較多,利于破碎;二倉或三倉適當選用大波紋襯板,隨著磨內(nèi)礦渣細度的變化,襯板形式也應與之作相應變化,以滿足研磨體變小而接觸面積增大的特性,可適當選用小波紋襯板和平襯板相結合。但尾倉應增加活化襯板,來調(diào)整物料流速及料層厚度,以利于礦渣微粉比表面積的提高。內(nèi)篩分高細裝置、出磨篦板是達到技術指標的關鍵部件,由于要求比較嚴格,制造精度高,需要專業(yè)制造廠生產(chǎn)。
合理的研磨體級配是提高礦渣微粉比表面積、提高磨機產(chǎn)量重要的技術措施之一,礦渣硬脆不易磨,但入磨粒度比較穩(wěn)定,一般以中等的鋼球和微型鋼鍛為主。根據(jù)測得的礦渣易磨性能指數(shù)確定研磨體球徑大小和填充率,研磨體質(zhì)量要求損耗<100g/t,破損率<0.5%。
4.4 活化礦渣微粉技術電耗低
由于對球磨機設備內(nèi)部的部件進行改造,加入礦渣助磨活化劑消除靜電現(xiàn)象等采取的一系列技術措施,僅以粉磨礦渣為原料,不加入粉煤灰,活化礦渣微粉比表面積達到450㎡/kg以上時。粉磨電耗達到50~60kwh/t,各規(guī)格開路礦粉磨機活化礦渣微粉產(chǎn)量指標見表5
表5 不同規(guī)格開路磨機以純礦渣在電耗50~60kwh/t時活化礦渣微粉的產(chǎn)量
經(jīng)過(國家)建筑材料工業(yè)技術情報研究所對《四平市宏橋水泥技術研究所》的 “礦渣活化微粉”項目的科技查新:并沒有查到利用開路球磨機生產(chǎn)礦渣微粉(在粉磨的過程中不摻入粉煤灰),比表面積達450㎡/㎏以上,電耗60kwh/t以內(nèi)的文獻報道。
5 相同設備不同技術的效益比較
以3.2m×13m開路球磨機(裝機1600kw)為例,生產(chǎn)比表面積450㎡/㎏礦渣微粉(不摻入粉煤灰),如每噸礦粉利稅100元,設備運轉(zhuǎn)率按照90%計算。產(chǎn)量效益—見下表
礦渣微粉噸成本構成與及生產(chǎn)成本的對比(電價0.55元/kwh)——見下表
同比條件,活化礦渣微粉技術比較普通礦渣微粉技術年增產(chǎn)增效777.6萬元;每年降低生產(chǎn)成本439.2萬元(20.92元/噸×20.9952萬噸),二項多增加效益1216.8萬元/年,每噸降低成本58元(1216.8萬元/20.9952萬噸)。所以,利用本技術在全國任何一個地區(qū)生產(chǎn)活化礦渣微粉,都具有明顯的質(zhì)量優(yōu)勢及生產(chǎn)成本的競爭能力和抗風險能力。
6 結論
生產(chǎn)、應用活化礦渣微粉,不但降低企業(yè)的生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能,還節(jié)約大量的能源,減少環(huán)境污染?;罨V渣微粉是國家科研成果,國家扶持的資源與環(huán)境項目領域—發(fā)展清潔與循環(huán)經(jīng)濟的關鍵技術—工業(yè)固體廢物資源化處理技術。利國利民,應大力推廣、應用,轉(zhuǎn)化生產(chǎn)。
(來源:中國水泥網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明出處)
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