高爐礦渣粉的生產(chǎn)及應(yīng)用

耿冠濤 孫鳳群 蘇艷艷

（山東魯碧建材有限公司 山東 萊蕪 271103）

高爐礦渣粉的生產(chǎn)及應(yīng)用

耿冠濤 孫鳳群 蘇艷艷

（山東魯碧建材有限公司 山東 萊蕪 271103）

本文詳細(xì)闡述礦渣與礦渣粉的基本性能，研究礦渣粉在水泥與混凝土中的應(yīng)用，提高人們對(duì)礦渣粉的認(rèn)識(shí)，挖掘礦渣的潛在優(yōu)勢(shì)對(duì)于構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的積極作用，以及對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)作用。

礦渣粉；生產(chǎn)；應(yīng)用；研究

一、相關(guān)概述

眾所周知，高爐礦渣是在利用高爐煉鐵時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品，礦渣的產(chǎn)量基本在生鐵產(chǎn)生的四分之一與二分之一之間。礦渣一般應(yīng)用在修路、回填、生產(chǎn)水泥、生產(chǎn)混合材料中，但是整體利用率不高，剩余部分沒有太大作用，還會(huì)占用土地，甚至導(dǎo)致河流、交通堵塞，破壞環(huán)境，破壞生態(tài)平衡。

目前，礦渣在我國(guó)水泥產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用較為廣泛，將礦渣與熟料混合、研磨，最終生產(chǎn)出水泥，在ISO標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行前，P·S 52.5水泥中會(huì)摻入20%左右的礦渣，P·S42.5水泥中會(huì)摻入30%左右的礦渣。

二、高爐礦渣的基本性質(zhì)

（一）高爐礦渣的化學(xué)性質(zhì)

高爐礦渣是高爐煉鐵時(shí)遇水產(chǎn)生的一種粒狀物，尚未結(jié)晶，所以，是一種玻璃質(zhì)，潛在活性高。主要化學(xué)成分是：CaO、SiO2、Al2O3、MgO、Fe2O3，在礦渣中，礦渣中的化學(xué)成分高達(dá)90%。礦渣堿度的計(jì)算公式為：(CaO+MgO+Al2O3)/SiO2，當(dāng)堿度大值大于1.6時(shí)，該礦渣屬于堿性礦渣，潛在活性較高。

（二）高爐礦渣中的礦物

組成高爐礦渣的礦物主要有四種：黃長(zhǎng)石（C2AS）、鈣長(zhǎng)石（CAS2）、假硅灰石（CS）和硅酸二鈣（C2S），黃長(zhǎng)石與硅酸二鈣的活性高于鈣長(zhǎng)石與假硅灰石。

（三）高爐礦渣粉的性能

第一，礦渣粉比較細(xì)，80%以上的顆粒小于30um；

第二，礦渣粉活性高，其中C2AS與C2S含量非常高。

（四）高爐礦渣粉的作用

第一，通常情況下，配成合適比例的礦渣粉與精磨的熟料粉，攪拌合成礦渣硅酸鹽水泥，根據(jù)實(shí)際情況，為提高水泥的強(qiáng)度，合理提升礦渣粉的摻入量，還能一定程度上減少水泥成本；

第二，由于礦渣粉能有效加強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，所以可根據(jù)實(shí)際情況配制高強(qiáng)度的砼；

第三，礦渣粉能代替10-40%的水泥來配制混凝土，從而減少使用水泥，降低水泥與混凝土的生產(chǎn)成本，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)還能有效避免堿集料的化學(xué)反應(yīng)，加強(qiáng)混凝土的耐力；

三、高爐礦渣粉的生產(chǎn)技術(shù)

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外高爐礦渣粉的生產(chǎn)技術(shù)主要有球磨機(jī)開流或圈流技術(shù)、立磨技術(shù)等，不同粉磨系統(tǒng)，技術(shù)性能不同，具體差異見下表：

粉磨系統(tǒng) 開流技術(shù)(Φ2.6×13m 球磨機(jī))圈流技術(shù)(Φ3×11m 球磨機(jī))立磨技術(shù)(CK- 310 立磨)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量（t/h） 13 16 85比表面積（m2/kg） 大于等于400 大于等于400 大于等于400產(chǎn)品質(zhì)量 符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)電耗（kwh/t） 65 75 38燃料消耗（kg/t） 40 40 18廠房（層） 一 三 二建設(shè)期（月） 5 9 13投資（萬(wàn)元） 550 2000 10000

綜合上述圖表中的數(shù)據(jù)，總結(jié)出以下幾點(diǎn)：

第一，立磨技術(shù)產(chǎn)量高、電力消耗小、燃耗損耗小，能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益，因此，投資價(jià)值較高，但是，不難看出，立磨技術(shù)前期需要大量的投資，基本投資不低于1億元，建設(shè)周期也較長(zhǎng)，因此，現(xiàn)階段，很多企業(yè)是無(wú)法承受這樣打的投資的；

第二，圈流技術(shù)產(chǎn)量較高，生產(chǎn)過程中能自由調(diào)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量，但是，電力消耗大，建設(shè)周期雖不比立磨技術(shù)長(zhǎng)，但相對(duì)來說也挺長(zhǎng)，前期一次性投資金額也較大；

第三，立磨技術(shù)單機(jī)產(chǎn)量相比前兩者較低，生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品質(zhì)量調(diào)節(jié)也不是很自由.

高爐礦渣粉的生產(chǎn)工藝流程：

第一，把高爐礦渣運(yùn)送到料場(chǎng)；

第二，使用烘干機(jī)，將礦渣烘干至含水量低于4%的程度；

第三，使用提升機(jī)，把烘干好的礦渣運(yùn)送到原料倉(cāng)，進(jìn)行粉磨；

第四，使用選粉設(shè)備設(shè)施，把不合格的礦渣粉重新進(jìn)行粉磨，直到合格后運(yùn)進(jìn)成品庫(kù)中。

四、高爐礦渣粉的應(yīng)用

（一）在水泥與混凝土中的應(yīng)用

第一，利用礦渣粉與熟料粉配制生產(chǎn)水泥。通常情況下，技術(shù)人員先研究好礦渣粉與熟料粉的摻入比例，然后進(jìn)行配置，并摻入5%的石膏后，使用攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌后生產(chǎn)成礦渣硅酸鹽水泥，然后按照各種質(zhì)量指標(biāo)的要求進(jìn)行檢驗(yàn)是否合格。礦渣粉的摻入量最高可達(dá)60%，目前國(guó)內(nèi)大部分公司生產(chǎn)的礦渣硅酸鹽水泥摻入量在55%左右，比混磨時(shí)多摻入30%，有效節(jié)約了原材料，節(jié)約生產(chǎn)成本。

第二，高標(biāo)號(hào)水泥生產(chǎn)中摻入礦渣粉。大量的研究實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在普通硅酸鹽42.5%水泥生產(chǎn)時(shí)摻入礦渣粉，摻入量越多，初凝、終凝的時(shí)間也就越長(zhǎng)，水泥的3天抗折、抗壓能力降低，但是28天抗折、抗壓能力缺增強(qiáng)，在水泥中摻入30%、40%的礦渣粉后，28天的抗壓能力比較高，高達(dá)48MPa，如果摻入60%的礦渣粉，那么28天的抗壓能力變成了43.2MPa，由此可見，在生產(chǎn)硅酸鹽水泥時(shí)，摻入30-60%的礦渣粉都是可以的，能有效節(jié)約生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

第三，在生產(chǎn)混凝土?xí)r摻入高爐礦渣粉。筆者經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)混凝土?xí)r，采用礦渣粉代替水泥，摻入的礦渣粉越多，混凝土的坍落度、3天、7天抗壓能力會(huì)降低；如果摻入10%的礦渣粉，混凝土的28天抗壓能力達(dá)到48.3MPa，比單用水泥高2MPa。由此可見，在生產(chǎn)混凝土?xí)r，摻入10-40%的礦渣粉是可以的，現(xiàn)階段，此項(xiàng)技術(shù)在很多混凝土生產(chǎn)企業(yè)中都得以運(yùn)用。

（二）其他方面的應(yīng)用

現(xiàn)階段，礦渣粉不僅用在水泥與混凝土的生產(chǎn)中，礦渣粉還廣泛應(yīng)用與制管廠，被作為水下填充材料廣泛使用，并且得到較好的反饋。

五、有利于創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益

筆者將舉例說明，國(guó)內(nèi)某企業(yè)礦渣生產(chǎn)成本為90元/噸（其中原材料每噸消耗20元，電能每噸消耗20元，煤炭每噸消耗15元；人工費(fèi)每噸8元，每噸其他費(fèi)用15元），如果礦渣粉市場(chǎng)價(jià)150/噸，該企業(yè)兩條線每年總產(chǎn)量27萬(wàn)噸，那么：

第一，該企業(yè)單獨(dú)銷售礦渣粉，平均每年經(jīng)濟(jì)效益：（150-90）*27=1620（萬(wàn)）；

第二，用于配制水泥，熟材料成本為每噸190元，如果生產(chǎn)水泥時(shí)，每噸多摻入30%礦渣粉，那么每噸水泥節(jié)約的成本為：（190-90）*30%=30（元），那么每年生產(chǎn)60萬(wàn)噸水泥，可節(jié)約成本：30*60=1800（萬(wàn)）；

第三，配制混凝土?xí)r，如果沒立方米混凝土中摻入30%的礦渣粉，那么就能節(jié)約147kg的水泥，倘若水泥市場(chǎng)價(jià)為每噸240元，那么每立方米的混凝土將節(jié)約成本：（240-160）*147/1000=11.76（元），如果該企業(yè)混凝土年產(chǎn)量為100000立方米，可節(jié)約成本：100000*11.76=1176000（元）

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，高爐礦渣使用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，激發(fā)潛在的活性，不僅提高了高爐礦渣的使用價(jià)值，還能拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，高效應(yīng)用于水泥于混凝土的生產(chǎn)應(yīng)用中，提高水泥與混凝土的抗折、抗壓性，避免開采大量的礦石資源，并能為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)財(cái)富，同時(shí)還能推動(dòng)構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的構(gòu)建。

[1]周勇.寶鋼高爐礦渣微粉生產(chǎn)線項(xiàng)目財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)研究[J].東北大學(xué)，2012.

[2]馮云.淺談粒化高爐礦渣粉在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)，2015.

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