高硅砂巖替代石灰石作混合材料降低生產成本

顧 快，敬仕洪，胡 偉

（1.浙江南方水泥有限公司，浙江 杭州 311121；2.常山南方水泥有限公司，浙江 衢州 324209）

0 引 言

石灰石作為水泥企業最主要的原料之一，隨著國家綠色礦山建設以及地方嚴格的礦山資源政策，水泥企業石灰石供應日趨緊張，且石灰石價格上漲導致石灰石成本大幅上升，直接影響水泥企業經濟效益。

石灰石單價相對于水泥中其它混合材料價格較便宜，要尋找可替代石灰石的混合材料，只能著眼于砂頁巖等更加廉價的地方產品資源。

常山南方水泥有限公司有兩條5 000t/d生產線，配置有兩臺φ3.2m×11.5m水泥磨，且自備有砂巖礦山和頁巖礦山，被選作為區域公司混合材料替代試驗企業之一。常山南方砂巖和頁巖價格相差不大，但砂巖相對于頁巖，鉀、鈉等微量元素以及泥含量更低，對水泥質量影響更小，且常山南方砂巖礦開采的砂巖均屬于高硅砂巖，易磨性相對于低硅砂巖要好，對水泥磨產量影響較小，因此直接將高硅砂巖作為此次混合材試驗的首選替代原料。

本文從高硅砂巖替代石灰石的小磨試驗、大磨試驗出發，通過替代前后對水泥物理性能檢驗結果的對比分析，研究了高硅砂巖替代石灰石作水泥混合材的可行性，以及使用高硅砂巖作混合材生產水泥的成本優勢。

1 小磨、大磨試驗

1.1 試驗原材料

本文試驗用主要原材料的化學組成見表1。

1.2 高硅砂巖與石灰石的小磨試驗

通過高硅砂巖與石灰石的小磨試驗，初步研究高硅砂巖替代石灰石對物料易磨性以及水泥物理性能的影響，以判斷利用高硅砂巖替代石灰石作混合材的可行性。

從表2、表3的檢測結果可以看出，小磨試驗中高硅砂巖與石灰石易磨性差異較小，但隨著高硅砂巖摻加量的增加，試驗樣的凝結時間縮短，3d抗壓強度下降不明顯，28d抗壓強度下降1MPa～2MPa，凈漿流動度有明顯改善。小磨試驗結果驗證了利用高硅砂巖替代石灰石作混合材的可行性。

1.3 高硅砂巖的大磨試驗

為不影響水泥生產質量，根據42.5強度等級水泥中石灰石配比、上述小磨試驗結果以及公司水泥質量內控標準要求，初步確定按照4%、7%兩個摻加量進行高硅砂巖的大磨試驗。表4為大磨試驗結果。

從大磨試驗情況分析，隨著高硅砂巖用量的增加，水泥標準稠度稍上升0.7%，對水泥工作性能影響不明顯，凝結時間縮短20min左右，早期強度變化不明顯，后期強度下降約1MPa，與小磨試驗結果相近，對水泥質量影響較小，完全能滿足水泥生產要求。

表1 試驗用原材料的化學組成（%）

2 成本節約測算

經小磨、大磨試驗論證后，常山南方水泥生產中高硅砂巖摻加量實際控制在7%左右，以替代石灰石作水泥混合材料。

高硅砂巖進廠不含稅價為5.98元/噸，石灰石按外購不含稅價33.40元/噸測算，水泥噸原料成本可節約1.92元，年預計生產水泥約100萬噸，年節約生產成本192萬元，經濟效益相當可觀，且不影響水泥質量和工作性能。

表2 高硅砂巖與石灰石小磨試驗的物料配比及比表面積和細度檢驗結果

3 小 結

從上述小磨、大磨試驗檢驗結果以及實際生產情況分析總結，可以得出：

（1）利用高硅砂巖替代石灰石作水泥混合材是可行的，且在當前石灰石資源緊張的情況下，能大幅度降低水泥生產成本；

（2）高硅砂巖的摻加量需嚴格控制，在超出一定摻加比例時，會對水泥凝結時間、水泥強度等性能造成較大影響；

（3）高硅砂巖堿含量相對石灰石較高，針對有特殊需求的水泥客戶，應嚴格控制摻加量，可根據需求量從降低生產成本角度考慮差異化生產；

（4）高硅砂巖實際使用過程中應嚴格控制其含泥量，盡量使用塊狀、干凈的高硅砂巖，避免對水泥質量造成嚴重影響。

表3 高硅砂巖與石灰石小磨試驗的物理性能檢驗結果

表4 高硅砂巖摻量的大磨試驗結果