理论文献
浅谈提高矿渣微粉早期的活性指数
作者:李喜才   发表时间:2014-04-24

1  前言

    随着人们对矿渣微粉的经济价值的逐渐认识,最近几年,很多水泥企业尤其是钢铁企业,新装备了矿渣粉磨设备;由于粉磨矿渣与粉磨水泥的物料易磨性、粒度等条件不相同,对矿渣粉磨的技术没有完全掌握,经验不足等原因,致使粉磨的矿渣微粉产量低、产品电耗高、矿渣微粉的活性指数达不到《GB/T10846-2000》矿渣微粉国家标准,针对这些问题,谈谈我们在矿渣粉磨实践中的体会。

2  目前矿渣的粉磨状况

    由于矿渣的易磨性较差,利用不同的矿渣粉磨技术,其质量、产量及效益差别很大。

    矿渣在粉磨过程中,比表面积增长十分缓慢,当矿渣微粉比表面积大于450㎡/kg时,会产生过粉磨,由于静电吸附造成颗粒聚集、糊球现象,致使磨机产量大幅降低,电耗大幅增加。有的企业为了提高产量降低电耗,在矿渣粉磨的同时加入5~10%的粉煤灰,达到助磨作用,其结果是产量有所提高,水泥的强度却下降了,其经济效益没有完全发挥出来。一般矿渣微粉往水泥里的掺入量只有15%左右,河北某水泥集团购买河北邯郸某厂生产的矿渣微粉,往水泥里只掺加6%,才能保证原来的水泥强度指标不降低。

    当粉磨的矿渣微粉比表面积低于450㎡/kg时,矿渣微粉的活性并没有完全发挥出来;掺入水泥后虽然后期强度有所增长,但是,3d强度却降低1~3Mpa,活性指数≤S75级矿渣微粉国家标准。这种粉磨方式存在:磨机产量低、矿粉比表面积低、掺入水泥的比例少、其经济价值也较低的问题。

    随着企业质量意识不断提高,尤其是商品混凝土搅拌站对矿渣微粉的质量要求已经不再仅仅满足S75级,他们要求矿渣微粉的活性指标达到S95级或S105级;所以,生产矿渣微粉的企业一定要把矿渣微粉的活性指数提高上去,产品才有市场;

附:矿渣微粉国家标准GB/T10846-2000 见表1

 表1矿渣微粉国家标准GB/T10846-2000

序号

项        目

级           别

S105

S95

S75

1

比重g/cm3      不小于 

2.8

2

比表面积㎡/㎏不小于

350

3

活性指数%

7d

95

75

551)

28d

105

95

75

4

流动度比%   不小于

85

90

95

5

含水量%     不大于

1.0

6

三氧化硫%   不大于

4.0

7

氯离子2)%    不大于

0.02

8

烧失量2)%    不大于

8.0

1)       根据用户要求协商提高;

2)       选择性指标。当用户要求时,供货方提供矿渣粉的氯离子和烧失量数据。


             矿渣微粉活性指数:A=C/B×100

 

其中A—7d 、28d活性指数(%)

B—对比样品7d(或28d)抗压强度(Mpa)

C—实验样品(指对比水泥和矿渣粉按质量比1:1组成的样品)7d(或28d)抗压强度(Mpa)

    现在国内一些厂家生产的矿渣微粉掺入水泥后,存在早期强度比较低的问题,原因是矿渣微粉的7d活性指数≤75%;关键是如何提高矿渣微粉的早期活性指数,把7d的活性指数提高到75%或95%以上。

3  问题的解决

     试验结果表明,矿渣微粉的比表面积只有达到480㎡/㎏左右时,大多数颗粒分布在2~40um之间,其活性才能发挥出来,对混凝土强度的发挥起决定性作用。因此,我们探讨利用球磨机生产矿渣微粉时,采用活化技术生产矿渣微粉(不掺粉煤灰、石灰石),不但可以提高磨机产量、提高矿渣微粉的比表面积,还要提高矿渣微粉的活性指数。

     由四平市宏桥水泥技术研究所开发研制的矿渣微粉活化技术,适用于在球磨机上生产矿渣活化微粉。是在充分利用原有设备条件的情况下,通过三个方面的技术途径完成:

一是磨内部分,根据磨机的长度,确定合理的仓位、仓长、选择高效的内筛分双层隔仓板、出磨篦板、选择合适的衬板、合理的研磨体级配方案,确定合理的平均球径、填充率;

二是磨外部分,对入磨粒度、水分的要求,烘干设备的选型(烘干工艺不当,对矿渣活性影响平均可下降12~15%)、除尘设备的选型及风压、风量的参数确定等等;

三是利用矿渣专用活化剂,提高粉磨效率,磨机增产20%以上;提高比表面积,可达到500㎡/㎏以上;通过粉磨时激发矿渣微粉的活性,提高矿渣活性指数,7d>95%以上。

以上三个方面的技术途径,是必须的,缺一不可的,才能达到理想的技术指标。

    只有完成这些程序化的步骤和最佳技术方案,才能生产出来质量好、成本低的矿渣活化微粉;质量才能达到S105级矿渣微粉国家标准,早期活性指数才能达到或超过国家标准的75%、95%的指标。

    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型矿渣专用活化剂分别进行了实验。表2是HK101型矿渣专用活化剂的3d、7d、28d实验数据,

表2  HK101型矿渣专用活化剂实验数据

实 验 项 目

3天强度

7天强度

28天强度

凝结时间

抗折

抗压

抗折

抗压

抗折

抗压

初凝

终凝

32.5级水泥

4.0

18.7

5.0

25.0

7.4

40.3

2:31

3:53

35%活化微粉+65%水泥

3.5

15.3



8.6

45.3

3:26

4:43

50%活化微粉+50%水泥

3.1

13.5

5.6

24.4

8.4

42.6

3:21

4:49

65%活化微粉+35%水泥

3.3

12.8



9.5

40.5

3:51

5:12

    实验结果表明:28d的活性指数达到105.7%,7d的活性指数达到97.6%,活性指数指标都超过了矿渣微粉国家标准的S105级。但是,如何提高3d的活性指数?我们又利用HK108型矿渣专用活化剂进行了3d、28d的实验,数据见表3

表3  HK108型矿渣专用活化剂实验数据

 

实   验   项   目

3天强度

28天强度

凝结时间

抗折

抗压

抗折

抗压

初凝

终凝

32.5级水泥

3.3

14.4

7.3

41.5

2:48

4:10

35%矿渣活化微粉+65%水泥

4.4

20.9

10.5

47.8

3:20

4:48

50%矿渣活化微粉+50%水泥

3.8

15.2

9.2

39.8

3:42

4:55

65%矿渣活化微粉+35%水泥

3.8

15.0

9.1

38.2

3:50

5:25

熟料粉

5.2

28.2

8.8

54.7

3:12

4:00

65%矿渣活化微粉+ 35%熟料粉

4.5

20.4

9.5

43.4

3:45

4:58

75%矿渣活化微粉+25%熟料粉

4.4

18.9

9.3

43.7

3:35

4:32


            从表3的实验数据说明:50%的矿渣活化微粉混合50%的32.5级水泥,3d抗压强度是15.2Mpa,比对比样水泥提高了0.8Mpa,活性指数3d达到了105.5%。利用65%的矿渣活化微粉掺入35%的32.5级水泥,3d的抗压强度比水泥的3d强度提高0.6Mpa,利用75%的矿渣活化微粉掺25%的熟料粉,3d的抗压强度比水泥的3d强度提高4.5Mpa;28d的活性指数达到105%(43.7/41.5)。

 

山水集团某公司利用四平水泥所矿渣活化技术在φ500㎜×500㎜试验磨机的现场试验数据。见表4

表4     在φ500㎜×500㎜试验磨机的现场试验数据

水泥强度

Mpa

40%活化微粉+54%熟料

50%活化微粉+44%熟料

60%活化微粉+34%熟料

20%活化微粉+42.5水泥

30%活化微粉+42.5水泥

40%活化微粉+42.5水泥

3d抗折

4.7

4.4

4.0

5.4

5.2

4.9

3d抗压

22.0

18.9

17.5

25.2

23.6

21.2

28d抗折

8.6

9.0

8.7

9.1

8.8

8.5

28d抗压

56.4

55.9

54.2

52.6

53.4

53.2


            由于各地矿渣的化学成分不同、质量也不同,所以利用活化技术生产矿渣活化微粉的3d抗压强度在9~17Mpa之间。利用活化微粉生产的水泥质量也同样受到影响。如:柳钢矿渣活性较好,广西大化利用80%的矿渣活化微粉与熟料粉生产的水泥,3d抗压强度达到25.9Mpa;华北邢台、邯郸等地的矿渣活性次之,某厂利用60~75%的矿渣活化微粉与熟料粉生产的水泥,水泥3d抗压强度亦达到15.0~20.0Mpa。

 

    河北邢台某水泥有限公司利用四平市宏桥水泥技术研究所矿渣活化技术在φ500㎜×500㎜试验磨机进行了现场试验,实验目的:1、掺入30~50%活化微粉的水泥,与未掺入活化微粉的水泥质量对比;2、用55~75%活化微粉生产的水泥与未掺入活化微粉的水泥质量对比。见表5

表5    在φ500㎜×500㎜实验磨机的现场试验数据

形式

实  验  项  目

3d强度

28d强度

凝结时间

抗折

抗压

抗折

抗压

初凝

终凝

成品

32.5级水泥,细度4%

2.5

13.0





勾兑

35%矿渣活化微粉+65%水泥

3.9

20.2

10.7

47.2

3:21

6:06

45%矿渣活化微粉+55%水泥

4.0

19.0

10.9

52.8

3:37

6:35

55%矿渣活化微粉+45%水泥

3.6

18.6

10.1

54.1

3:27

5:31

粉磨

熟料粉,细度4%,382㎡/㎏







勾兑

75%矿渣活化微粉+25%熟料粉

3.1

14.0

11.2

58.7

2:59

6:32

65%矿渣活化微粉+35%熟料粉

3.90

18.9

10.2

59.7

2:30

6:09

55%矿渣活化微粉+ 45%熟料粉

3.4

17.4

9.4

64.4

2:45

5:31

检验结果:1、掺入35~55%活化微粉的水泥,比未掺入活化微粉的水泥3d抗压强度平均提高6.3Mpa;28d抗压强度平均达到51.4Mpa;2、用55~75%的矿渣活化微粉生产的水泥,比未掺入矿渣活化微粉的水泥3d强度提高3.8Mpa;28d抗压强度平均达到60.9Mpa;

    河北邢台某水泥有限公司利用四平水泥所矿渣微粉活化技术,在2.4m×9m磨机生产的矿渣微粉的3d活性指数较高,掺入30~50%活化微粉的水泥,与未掺入活化微粉的水泥质量对比;摘录几组运行数据见表6

表6          2.4m×9.0m磨机生产质量检验报告

形式

实    验    项    目

3d抗折强度Mpa

3d抗压强度Mpa

成品

32.5级水泥  细度4%

2.60

12.1

1#

30%矿渣活化微粉+70%水泥

3.70

16.8

2#

30%矿渣活化微粉+70%水泥

3.6

17.0

检验结果:掺入30%活化微粉的水泥,比未掺入活化微粉的水泥3d强度平均提高4.8Mpa。

4  结论

    从生产、实验的各种数据表明,通过活化技术,激发矿渣活性,矿渣微粉的比表面积可以达到450~550㎡/kg;3d活性指数达到100%以上,提高矿渣微粉质量;掺入矿渣活化微粉的水泥3d强度比掺入普通矿渣微粉的水泥3d强度提高3Mpa~5Mpa。因为提高了矿渣微粉的早期活性指数;可以实现:利用活化技术生产的矿渣活化微粉掺入水泥后,无论是3d的强度还是28d的强度指标,都大于未掺入活化微粉的水泥强度,其活性指数达到矿渣微粉国家标准S105级以上。利用60~70%的矿渣活化微粉,生产32.5~42.5级水泥,达到国家水泥新标准;可降低水泥生产成本20~40元/吨;掺入50%左右矿渣活化微粉的水泥,安定性好,掺加矿渣活化微粉后的水泥强度大于未掺加矿渣活化微粉的水泥强度指标,3d强度增加1~3Mpa,28d强度增加3~8Mpa; 

    因此,有矿渣资源的钢铁企业、水泥企业生产矿渣活化微粉,实现利用少量熟料生产符合国家新标准的32.5~42.5级矿渣水泥,不但降低了生产水泥的成本,还节省了大量的能源,减少了环境的污染,具有显著的经济效益和较好的社会效益。

 

2007-04

作者电话:18843442229