采用輥壓機(jī)終粉磨工藝制備礦渣微粉作水泥混合材

趙曉東

采用輥壓機(jī)終粉磨工藝制備礦渣微粉作水泥混合材

Preparation of Slag Micropowder as Cement Admixture by Finished Mill with Roller Press

Preparation of Slag Micropowder as Cement Admixture by Finished Mill with Roller Press

趙曉東

文中全面分析了不同礦渣微粉粉磨系統(tǒng)的工藝技術(shù)性能，詳細(xì)闡述了采用輥壓機(jī)終粉磨工藝制備礦渣微粉的生產(chǎn)實(shí)踐，指出了使用礦渣微粉用作水泥混合材是水泥企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降本增效的有效途徑。

輥磨；輥壓機(jī)終粉磨；增產(chǎn)節(jié)能；礦渣微粉

1 前言

礦渣用作水泥混合材的作用主要有三個(gè)：一是活性SiO2、Al2O3與水化產(chǎn)物Ca（OH）2、鈣礬石等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成C-S-H凝膠和硫鋁酸鈣，促進(jìn)水泥強(qiáng)度的增長(zhǎng)；二是與水化產(chǎn)物一起構(gòu)成水泥石的晶核骨架；三是充當(dāng)填料，尤其是礦渣粒徑比水泥小得多時(shí)，有利于提高水泥石的密實(shí)度，進(jìn)而提高水泥強(qiáng)度，增強(qiáng)混凝土抵抗外界有害介質(zhì)侵蝕的能力，提高耐久性。

根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)原理可知，礦渣微粉的粒徑越小，比表面積越大，其活性就越高，水化反應(yīng)速率就越快，化學(xué)反應(yīng)就越完全，對(duì)水泥強(qiáng)度的貢獻(xiàn)就越大，摻量亦越多。但礦渣和熟料的易磨性不同，礦渣較熟料難磨，其邦德功系數(shù)一般較熟料高30%，采用混合粉磨工藝生產(chǎn)的礦渣水泥或混合水泥，礦渣粒度明顯大于熟料，礦渣的活性得不到充分發(fā)揮，影響水泥的使用性能。所以，預(yù)先將礦渣磨制成微粉，再用作水泥的混合材或混凝土的摻合料，是水泥企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排降本增效的有效途徑。

2 國內(nèi)礦渣微粉的粉磨工藝

中國水泥企業(yè)制備礦渣微粉主要有球磨機(jī)、輥壓機(jī)預(yù)粉磨、輥磨及輥壓機(jī)終粉磨等四種粉磨工藝。球磨機(jī)粉磨工藝制備礦渣微粉，磨內(nèi)溫度容易升高，微細(xì)粉容易發(fā)生積聚，粘附研磨體和襯板，降低磨機(jī)粉磨效率，單位電耗一般在70～75kWh/t，礦渣微粉的比表面積很不穩(wěn)定，較難達(dá)到400m2/kg，容易造成混凝土的粘聚性下降，出現(xiàn)離析和泌水現(xiàn)象，凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)，早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度會(huì)有不同程度的降低。輥壓機(jī)預(yù)粉磨工藝制備的礦渣微粉，其粒徑和級(jí)配分布略遜于球磨機(jī)粉磨工藝，單位電耗一般在50～55kWh/t。輥磨粉磨工藝制備的礦渣微粉，粒徑級(jí)配分布合理，比表面積能夠穩(wěn)定在450～600m2/kg，單位電耗一般在40～45kWh/t，配制的混凝土性能良好。但輥磨適宜粉磨粒徑＞2mm的塊狀、粒狀物料，不適合粉磨粒徑較小的粉狀物料，否則容易發(fā)生劇烈振動(dòng)甚至跳停等生產(chǎn)故障，損傷磨盤及磨輥。輥壓機(jī)終粉磨工藝制備的礦渣微粉，比表面積和粒徑分布與輥磨的相當(dāng)，單位電耗一般在35～40kWh/t，比輥磨粉磨工藝低5kWh/t，投資金額低于輥磨粉磨工藝。

表1 不同粉磨工藝制備的礦渣微粉粒徑分布

選取四種不同粉磨工藝使用同一種礦渣原料磨制的440±10m2/kg礦渣微粉試樣，用激光粒徑分析儀測(cè)試其顆粒級(jí)配分布，其結(jié)果如表1所示。

由表1可知，球磨機(jī)粉磨工藝制備的礦渣微粉，其粒徑最小，級(jí)配分布最寬，并且細(xì)顆粒（＜30μm）含量最高，粗顆粒含量最低；輥壓機(jī)終粉磨工藝與輥磨工藝制備的礦渣微粉，其粒徑相當(dāng)，顆粒級(jí)配分布差別不大；輥壓機(jī)預(yù)粉磨工藝制備的礦渣微粉，其粒徑和級(jí)配分布優(yōu)于輥壓機(jī)終粉磨與輥磨工藝，但比球磨機(jī)粉磨工藝的要差些。

3 礦渣微粉的制備方案

本溪水泥有限公司擁有一條4 000t/d熟料的預(yù)分解窯生產(chǎn)線，每年生產(chǎn)水泥大約180萬噸，需要混合材礦渣30萬噸。為了增加混合材礦渣的摻加量，達(dá)到節(jié)能降本增效的目的，2015年11月采用輥壓機(jī)終粉磨工藝，新建一條年產(chǎn)50萬噸礦渣微粉生產(chǎn)線，其主要設(shè)備配置如表2所示，工藝流程如圖1所示。

表2 主要設(shè)備配置

圖1 輥壓機(jī)終粉磨礦渣工藝流程

如圖1所示，濕礦渣進(jìn)入V型選粉機(jī)，被燃煤熱風(fēng)爐提供的高溫?zé)釤煔夂娓?、分散和分選，粗粉由提升機(jī)輸送到輥壓機(jī)穩(wěn)流倉，細(xì)粉經(jīng)管道輸送和烘干，進(jìn)入高效動(dòng)態(tài)選粉機(jī)，在此接受最終分選和烘干，合格細(xì)粉被細(xì)粉分離器和袋收塵器收集下來，經(jīng)過空氣斜槽輸送到礦渣微粉庫，粗粉入輥壓機(jī)穩(wěn)流倉，和V型選粉機(jī)分選出的粗粉一道，接受輥壓機(jī)擠壓后，由提升機(jī)輸送到V型選粉機(jī)再次接受烘干、打散和分選。

4 生產(chǎn)實(shí)踐

（1）生產(chǎn)指標(biāo)及質(zhì)量指標(biāo)

輥壓機(jī)終粉磨生產(chǎn)線于2015年11月22日投產(chǎn)，輥壓機(jī)的液壓系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)及電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好，輥壓機(jī)的生產(chǎn)指標(biāo)如表3所示，采用本溪鋼鐵有限公司的礦渣生產(chǎn)S95級(jí)礦渣微粉，其質(zhì)量指標(biāo)如表4所示。

表3 生產(chǎn)指標(biāo)與設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)比

表4 S95級(jí)礦渣微粉質(zhì)量指標(biāo)

（2）水泥配制及強(qiáng)度

利用原水泥粉磨工藝，將熟料、石膏按比例均勻混合一同入磨，磨至比表面積為400±20m2/kg，相當(dāng)于P·I52.5硅酸鹽水泥。利用輥壓機(jī)終粉磨工藝，將礦渣磨至比表面積為450±10m2/kg的礦渣微粉。根據(jù)不同用戶的需要，把P·I52.5水泥、礦渣微粉按表5所示的比例分別計(jì)量，一同喂入型號(hào)為L(zhǎng)DHC15000的連續(xù)式混合機(jī)攪拌均勻，配制不同品種、不同強(qiáng)度等級(jí)的水泥。

表5 不同水泥的配比及強(qiáng)度

（3）取得的經(jīng)濟(jì)效益

2016年生產(chǎn)的水泥及多摻礦渣微粉量如表6所示。

表6 水泥及多摻礦渣微粉量

由表6可知，使用礦渣微粉作為水泥混合材，全年多摻加礦渣微粉19.25萬噸，相當(dāng)于減少熟料摻量19.25萬噸，創(chuàng)直接經(jīng)濟(jì)效益1 925.00萬元。

5 結(jié)語

采用輥壓機(jī)終粉磨工藝制備的礦渣微粉作為水泥混合材，能夠大大增加礦渣微粉的摻加量，相對(duì)降低熟料的摻加量，有利于降低水泥的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降本增效的目的，值得其他水泥企業(yè)借鑒和參考?！?/p>

TQ172.639

A

1001-6171（2017）04-0064-03

課題名稱：高職院校實(shí)施現(xiàn)代學(xué)徒制的創(chuàng)新研究與實(shí)踐（重慶市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2015年度專項(xiàng)研究課題，課題編號(hào)：2015-ZJ-032）

重慶電子工程職業(yè)學(xué)院，四川重慶401331；

2017-03-07；編輯：張志紅