理论文献
利用镍铁渣生产矿渣粉的实践
作者:   发表时间:2017-05-08

李喜才

(广西北部湾国际港务集团诚德综微分公司  广西 北海  536000)

关键词:镍铁渣  普铁渣  活性  助磨剂  比表面积  细度

0.前言

生产不锈钢冶炼镍铁高炉排出的镍铁渣,CaO含量只有25%左右,是普铁渣CaO含量的65%左右,属于酸性矿渣,品质比较差。国内尚未有企业利用镍铁渣生产S95级矿渣粉记录,仅有少数几家企业利用镍铁渣生产S75级矿渣粉,产品销售市场很小。

镍铁渣虽然质量差,我们经过反复实验研究和工业化生产实践,通过实施一系列提高活性的技术措施,可以生产出符合国家标准的S95级、S105级矿渣微粉。

1.镍铁渣与普铁渣的区别

镍铁渣CaO含量只有25%28%左右,Fe2O3含量6.47%Al2O3含量高达22%左右,而普铁渣CaO含量在35%42%左右,Al2O3含量在10%17%,镍铁渣与普铁渣化学成分对比如下:见表1

1  镍铁渣与部分普铁渣化学成分


SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

北海诚德镍铁渣

26.74

21.65

6.47

26.18

9.48

0.15

广西柳钢普铁渣

25.05

17.2

5.23

39.68

7.76


山西长治普铁渣

36.26

10.96

2.15

41.18

8.42


    镍铁渣比普铁渣Fe2O3高几倍,易磨性差;CaO含量低,Al2O3含量高,制成矿渣粉活性必然很低。

    2.镍铁渣生产矿渣粉活性低

由于镍铁渣CaO含量低、Al2O3含量高,镍铁渣的内在品质差,利用这种矿渣制成500m2/kg以上微粉,活性仍然很低,主要表现在矿渣粉7d活性低,28d活性亦偏低,工业化生产物捡数据如下,见表2

2  镍铁渣生产的矿渣粉活性低

比面积

㎡/

矿粉抗压(Mpa

水泥抗压(Mpa

活性指数%

生产

日期

7d

28d

7d

28d

7d

28d

511

24.1

42.5

37.6

53.0

64.1

80.2

2016-1-18

520

25.2

47.1

38.3

53.7

65.8

87.7

2016-1-19

535

23.5

41.0

36.7

50.8

64.0

80.7

2016-2-20

镍铁渣质量差是矿粉活性低的根本原因,经过多次实验研究和2016年工业化生产实践证明,通过实施以下各项技术措施,可以把矿渣粉活性提高。

2.提高矿渣粉活性

提高镍铁渣微粉活性,通过提高矿渣粉比表面积方法只是其中一项技术措施,其活性还与矿粉颗粒形貌及颗粒级配分布合理有很大关系,除物理方法之外还要通过化学方法激发矿渣粉活性,才能把镍铁渣粉活性提高。

3.1物理办法

3.1.1磨内结构优化

北海诚德矿渣粉利用球磨机生产,磨机内部采用四平市宏桥水泥技术研究所《科技成果》优化措施,颗粒形貌比较好,易水化;矿渣粉比表面积高,颗粒级配分布合理,矿渣粉中发挥活性最好的微细颗粒比例占绝大多数。

球磨机内部结构的优化十分关键,优化部位包括确定磨内仓位仓长、衬板形式、隔仓板装置、研磨体级配等等,微球微段级配见表3

3  研磨体级配采用微球微段

1

Ø50×5t

Ø40×7t

Ø30×9t

Ø20×7t

2

Ø20×20=7t

Ø18×18=10t

Ø16×16=9t


3

Ø16×16=10t

Ø14×14=18t

Ø12×12=20t

Ø10×10=17t

3.1.2提高矿粉比表面积

由于镍铁渣品质差,提高矿渣粉活性最有效的方法之一是提高矿渣粉比表面积,通过Ø500mm×500mm实验磨机粉磨镍铁渣粉,达到400/㎏以上时矿渣粉活性较低,达到500/㎏以上时,矿渣粉活性效果明显提高。见表4

4  比表面积不同活性指数不同

比面积

㎡/

矿粉抗压强度(Mpa)

水泥抗压强度(Mpa)

活性指数%

7d

28d

7d

28d

7d

28d

434

18

36.5

38.3

53.3

47.0

68.5

532

21.8

41.0

38.3

53.3

56.9

77.0

通过工业化生产实践体验到,粉磨镍铁渣比表面积达到550m2/kg以上,矿渣粉活性发挥较好。见表5

5  比表面积高矿粉活性指数较高    

比面积

㎡/

45μm

筛余%

矿粉抗压(Mpa

水泥抗压(Mpa

活性指数%

生产

日期

7d

28d

7d

28d

7d

28d

530

0.9

30.6

50.2

34.7

47.8

88.1

105.0

2016-11-25

526

0.9

35.2

55.0

36.5

50.4

96.4

109.1

2016-11-26

552

0.7

34.7

52.4

75.3

48.0

98.3

109.1

2016-11-28

2.2细度与活性关系

在工业化实践生产中,对控制45μm筛余%细度十分重要,细度较,矿渣粉活性指数相对比较低。见表6

6  细度大,活性指数相对较低

比面积

㎡/

45μm

筛余%

矿粉抗压(Mpa

水泥抗压(Mpa

活性指数%

生产

日期

7d

28d

7d

28d

7d

28d

502

4.3

29.5

49.6

41.4

55.6

71.0

89.2

2016-7-18

492

4.8

25.9

47.1

41.4

55.6

62.5

84.7

2016-7-19

477

5.7

26.9

45.8

41.3

55.3

65.1

82.8

2016-7-20

45μm筛余%细度比较小,矿渣粉活性指数相对比较高。见表7

7  细度较小,活性指数相对较高

比面积

㎡/

45μm

筛余%

矿粉抗压(Mpa

水泥抗压(Mpa

活性指数%

生产

日期

7d

28d

7d

28d

7d

28d

502

0.7

36.4

55.1

39.7

51.8

91.6

106.3

2016-10-1

507

0.6

33.8

52.2

40.1

52.4

84.2

99.6

2016-10-3

497

0.8

32.7

54.5

42.5

56.7

76.9

96.1

2016-10-5

3.2利用助磨剂

由于矿渣粉比表面积达到500m2/kg以上,45μm筛余达到0.7%左右,磨内必然产生静电现象,严重时磨内物料最终将停止流动;通过助磨剂消除吸附在研磨体上的静电,杜绝包球包段现象;在矿渣粉磨工业化生产实践中,通过化学方法激发矿渣粉活性,不掺助磨剂和掺助磨剂粉磨同样矿渣粉比表面积500m2/kg,加入助磨剂的矿渣粉活性有明显的提高。见表8

8   工业化生产中掺入助磨剂与不掺助磨剂活性对比

是否掺

助磨剂

矿粉抗压(Mpa

水泥抗压(Mpa

活性指数%

生产日期

7d

28d

7d

28d

7d

28d

34.9

52.2

46.0

59.5

75.8

87.7

2016-3-30

35.5

58.0

43.1

56.8

82.4

102.2

2016-4-6

3.2.1存在降低产量问题

普铁渣生产矿渣粉掺入助磨剂后,磨内物料流速加快,比表面积降低,经过调整研磨体,台时产量普遍提高。

北海诚德综微公司利用3.2m×13m球磨机配置1200×500辊压机,产品比表面积500m2/kg以上矿渣粉,产量在45t/h左右,添加1‰助磨剂(试用三种助磨剂)后产量降低到35t/h左右,调整研磨体效果甚微,镍铁渣与助磨剂的某些不相容特性原因尚待研究。

3.3通过水化反应提高矿粉早期活性

几种物料混合粉磨,通过水化反应提高矿渣粉强度的反复实验,证明几种物料通过水化反应对矿渣粉提高早期活性具有明显效果,掺有激发剂的矿渣粉比无激发剂矿渣粉7d活性指数提高7.2%。见表9

9      通过物料水化反应提高活性

有  无

激发剂

比面积

㎡/

矿粉抗压(Mpa

水泥抗压(Mpa

活性指数%

7d

28d

7d

28d

7d

28d

501

30.8

53.5

40.2

58.1

76.6

92.0

518

33.7

53.7

40.2

58.1

83.8

92.4

镍铁渣经过球磨机粉磨,达到较高的比表面积和较细的颗粒及合理颗粒级配之外,还需要通过化学激发作用和掺入某些物料通过水化反应的综合措施,才能使矿渣粉达到较高的活性。

在工业化生产实践中通过各种提高活性的技术措施后,利用镍铁渣生产的矿渣粉达到S95级、S105级矿渣粉国家标准,见表10

10   通过各种提高活性的技术措施后矿粉活性较高

比面积

㎡/

45μm

筛余%

矿粉抗压(Mpa

水泥抗压(Mpa

活性指数%

生产

日期

7d

28d

7d

28d

7d

28d

522

0.9

35.2

55.0

36.5

50.4

96.4

109.1

2016-11-26

505

0.9

33.6

52.5

36.4

49.4

92.3

106.2

2016-11-27

535

1.1

34.4

54.4

34.6

48.0

99.4

113.3

2016-11-30

3.结论

混凝土掺矿渣粉最希望矿渣粉颗粒细,7d活性高。而矿渣粉普遍存在早期(7d)活性偏低现象,28d活性指数都能符合国家标准。

北海诚德综微新型材料有限公司通过采取上述技术措施后,矿渣粉比表面积500m2/kg左右,45μm筛余达到0.7%左右,7d活性指数达到85%99%28d活性指数达到95%110%,达到矿渣粉国家标准S95级、S105级。矿渣粉主要体现在细度小,比表面积大,活性高。得到北海市周边半径200公里范围内的混凝土公司认可,矿渣粉市场销售非常好,产品供不应求。

 

作者李喜才,职称:高级工程师,电话18843442229