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再谈提高矿渣粉活性
作者:   发表时间:2019-08-22

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主办单位:中国水泥协会企业文化研究会

刊头题字:阎嘉望—中国书法家协会会员


《中国水泥》第6期精选


再谈提高矿渣粉活性


李喜才,黄浩才,刘晓文(北海诚德镍业有限公司)

摘要:文中针对国内矿渣粉的生产状况,提出提高矿渣粉活性的重要性。论述企业以盈利为目的,以最低成本,生产出最好产品,卖出最好价格。介绍如何低成本生产高活性矿渣粉方法,生产高附加值的高活性矿渣粉,不但市场销售好,而且还能够卖出好价格,达到企业盈利的目的。

关键词:矿渣;钢渣;激发剂;矿渣粉;强度;活性;活性指数


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1 矿渣与镍铁渣 

矿渣是高炉炼生铁过程中排出的工业废渣,具有较高的潜在活性性能。镍铁渣是高炉冶炼镍铁排出的废渣,质量性能虽然不比普铁渣好,同样具有一定的活性性能,把高炉镍铁渣制成镍铁渣粉或S75级矿渣粉,应用市场较小;利用本技术可制成S95级或S105级矿渣粉,具有较大的应用市场。


2 目前矿渣粉生产状况

矿渣在粉磨过程中,比表面积增长十分缓慢,当粉磨矿渣粉比表面积大于450㎡/kg时,由于研磨介质产生静电吸附现象,造成颗粒聚集、糊球糊磨,致使磨机产量降低。

有些企业为提高产量降低电耗,生产矿渣粉比表面积只有380㎡/kg~420㎡/kg,或在矿渣粉磨的同时加入粉煤灰,起到助磨增产作用。但是,矿渣的潜在活性性能却没有完全发挥出来,生产的矿渣粉也属低端产品。


3 矿渣粉活性

建材行业对矿渣粉的应用已经十分普遍,但是,矿渣粉活性指数的高低对混凝土性能有多大的影响,尚未引起我们大家足够的重视。

提高矿渣粉活性有什么意义?低活性矿渣粉和高活性矿渣粉对混凝土的性能有什么影响?谈谈个人看法。


3.1低活性矿渣粉

低活性矿渣粉应用在混凝土减少矿渣粉掺加量,不能体现出矿渣粉在混凝土中的优秀性能。矿渣粉活性见表1。


表1 低活性矿渣粉参数

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低活性矿渣粉强度低于水泥强度,7d、28d、90d龄期活性指数分别是68%、83%、91%。


3.2高活性矿渣粉

高活性矿渣粉掺入混凝土中,可等量替代水泥降低混凝土生产成本,最大的优点是提高混凝土的综合性能,提高建筑工程质量,延长建筑物寿命。矿渣粉活性见表2


表2高活性矿渣粉参数

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高活性矿渣粉强度超过水泥强度,7d、28d、90d活性指数分别达到107%、139%、142 %。


4 提高矿渣粉活性

提高矿渣粉活性须具备专业技术,精通材料配方配料技术、工艺技术、粉磨技术及粉磨设备。大学本科毕业学士刚到企业从事本专业工作还只是个小学生,经过二十年工作实践才初现成效。而既无理论基础又无实践经验仅凭参观现场或上网浏览即搞“技术革新”,企图提高矿渣粉活性或提高磨机产量乃是天方夜谭,异想天开而已。


总结矿渣粉活性低的原因和注意方面:

(1)矿渣品质是影响矿渣粉活性的主要因素,选择质量比较好的矿渣是生产高活性矿渣粉的基础,生产中不要掺入较多非活性材料。

(2)比表面积是影响矿渣粉活性的重要原因,提产降耗要通过技术措施实现,不应降低矿渣粉比表面积、牺牲产品质量去提高产量。

(3)工艺技术是核心关键,磨内结构不合理,矿渣粉颗粒级配不合理,颗粒形貌不易水化硬化,不仅影响矿渣粉活性同时也影响磨机产量。


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5 提高矿渣粉活性的方法

提高矿渣粉活性主要是通过物理方法和化学激发方法。


5.1 物理方法

矿渣粉比表面积只有达到480㎡/㎏以上,活性才能完全发挥出来。提高矿渣粉活性的首要办法就是把矿渣磨细,矿渣粉颗粒易水化硬化,而矿渣磨细需要耗费电能,增加成本。如何实现低电耗生产高比表面积矿渣粉?我们经过多年研究和实践,已经掌握在球磨机开路粉磨系统低电耗生产矿渣粉的技术,要做到如下几项技术要求:


5.1.1  矿渣入磨前烘干

水淬矿渣呈空心粒状,出厂的矿渣水分一般在25%左右,经过运输、储存过程,水分仍然维持在8%~15%左右,立式磨机生产矿渣粉可直接入磨。球磨机生产时入磨物料需严格控制水分,所以矿渣在入磨前一定要烘干,烘干后的矿渣水分指标达到入磨物料的水分要求。


5.1.2  矿渣入磨前除铁

矿渣中夹杂较多的铁和氧化铁的混合物,当此类含铁物质进入磨机后,很难被磨细,不但加剧研磨体、衬板、隔仓板、出料篦板的磨损,还容易导致一仓积料,堵塞筛板筛缝,造成过料通风不畅。这样不但影响磨机产量,还影响矿渣粉的活性。因此,矿渣入磨前应当增加除铁装置。


5.1.3  磨内结构优化

粉磨矿渣粉与粉磨水泥、生料在磨内结构方面有很大区别,磨内结构必须优化,才能提高矿渣粉产、质量。

根据入磨矿渣的粒度、易磨性及矿渣粉细度等参数设置仓位、仓长、衬板;隔仓板装置、出磨篦板是达到技术指标的关键部件,根据物料状况和产品细度进行设计,由于隔仓板装置制造精度较高,须由专业制造厂生产。


5.1.4  合理的研磨体级配

矿渣硬脆不易磨,但入磨粒度比较稳定,一般以中等的钢球和微型钢段为主。根据测得的矿渣邦德功指数、入磨粒度及产品细度确定研磨体球径大小和填充率。合理的研磨体级配是提高矿渣粉比表面积、提高磨机产量重要的技术措施之一,是实现矿渣粉颗粒级配合理,颗粒形貌易水化硬化的重要技术措施。


5.1.5  除尘设备

矿渣粉粒度比较小,粉磨系统配备袋式收尘设备效果较好,利于环保达标。因为采用强力通风方式,有利于降低磨内温度,改善磨内物料粉磨状况,保证出磨矿渣粉品质;磨内风速过高或过低,会产生磨内物料流速偏快或偏慢,影响磨机产量和矿渣粉的比表面积。


5.2 化学激发方法

由于矿渣具有较高的潜在活性,要把矿渣粉的潜在活性完全发挥出来,除依靠物理作用把矿渣粉磨到一定的细度发挥矿渣粉的活性外,还要利用化学方法激发矿渣粉的潜在活性。

化学激发办法除用化工产品配制的矿渣激发剂外,还要应用材料配方配料通过水化硬化方法提高矿渣粉活性。


5.2.1 应用矿渣激发剂方法

矿渣激发剂是以激发矿渣活性为主,同时具有助磨作用和活性激发作用,主要成分有三乙醇胺、二乙醇胺、丙二醇等,不含氯离子等有害成分,对混凝土不会产生不良影响。

同样把矿渣粉磨到比表面积507㎡/㎏,矿渣粉A不加激发剂,矿渣粉B加入0.1%HQ矿渣激发剂,抗压抗折强度对比如下,见表3。


表3  掺激发剂与不掺激发剂的矿渣粉强度对比

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试验结果,矿渣粉B掺入矿渣激发剂,抗压抗折强度超过对比水泥强度,比不加激发剂的矿渣粉A抗压强度7d、28d分别提高4.9MPa、6.3MPa。

某矿渣粉公司2013年9月份在3.2m×13m闭路系统矿渣加入HQ激发剂0.1%,矿粉比表面积420㎡/㎏时,提高早期活性指数9%,见表4。


表4加入HQ激发剂,提高活性指数

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加HQ激发剂的矿渣粉7d抗压强度比不加HQ激发剂的矿渣粉7d抗压强度高3.4Mpa,提高7d活性指数9%。


5.2.2  通过配料改性方法

在粉磨矿渣的同时掺入某些材料(称改性激发剂),提高矿渣粉抗折、抗压强度,见表5。


表5  掺改性激发剂与不掺改性激发剂试验对比

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在矿渣粉中掺入一定比例的改性激发剂,不但降低矿渣粉生产成本,矿渣粉经过水化硬化后,7d、28d活性指数比不掺改性激发剂的矿渣粉活性指数分别提高11%、5%。


6  结束语

高活性矿渣粉掺入水泥中,可节省较多的硅酸盐熟料,不但降低水泥的生产成本,而且还节省很多优质煤炭和电能,减少CO2排放;高活性矿渣粉掺入混凝土中,可等量替代50%左右水泥用量,降低混凝土成本;提高混凝土的综合性能,有资料显示,掺入高活性矿渣粉混凝土的强度增长期可达到几百年,是配置高性能、大体积、长寿命混凝土的首选材料之一。

高活性矿渣粉广泛应用于国防工业及一般民用建筑,机场、高速铁路、高速公路、电厂烟囱、桥梁码头、水利工程和地下设施等混凝土工程中。

矿渣资源是有限的,要把有限的矿渣制成高活性矿渣粉应用到混凝土,建设我们美好的家园。