矿渣超细粉磨的技术进展AdvanceinSuper-FineSine何力，任丽云，李文武，程伟（中国建筑材料科学研究院北京概述随着我国国民经济的不断发展，对各种建筑材料的需求量越来越大，特别是近几年来，4国家有关部门通过政策的调整，加大了商品混凝土的应用程度、实施了与ISO标准接轨的水泥新标准。因此，市场对水泥以及混凝土的质量和科技含量的要求也越来越高。

　　大力发展非熟料的其他组分对水泥进行改性是建材工业的发展方向，从国家建设部1998-200文件要求建筑业大力推广应用10项新技术以及国家经贸委大力提倡矿渣等混合材单独粉磨和应用的通知可以得到国家明确的政策指向，即大力发展和应用环保高性能水泥和高性能混凝土，使建材工业迈上高科技的台阶，成为名副其实的绿色胶凝材料工业。

　　应用超细矿渣的必要性根据我国初步拟订的发展规划，照目前的生产水平估计，到2010年，我国水泥需求量将达到8亿t，这将对能源、材料消耗以及环境负荷造成很大的压力。其中石灰石的消耗量将达到7亿t左右，而我国目前优质石灰石的探明储量仅够使用几十年，并且温室气体CCh、NOx、SCh与粉尘排放量将十分惊人，而统计资料表明，我国平均每生产lm3混凝土所用水泥的消耗是1750MJ，同时排放0.25tC2，产生的酸化气体相当于。763kgS2.我国建材行业的发展方向是充分利用其他工业废弃物，节约原燃料、降低资源和能源的消耗、减少生产过程中C2的排放，生产绿色生态建材，走高质量、低消耗、高效率以及环境相容的可持续发展道路，采用非熟料的其他组分如矿淹微粉对水泥进行改性是目前行之有效而且快捷的生产高性能环保水泥方式，它可以有效提篼水泥质量，改善混凝土的工作性能、强度和耐久性。混合材可称为性能调节性胶凝材料，是发展高性能环保水泥和高性能混凝土不可缺少的组分，合理利用混合材是建材工业的发展方向，高炉矿渣在这方面就具有明显的优势。

　　矿渣粉在水泥和混凝土中的作用超细矿渣在水泥和混凝土中的主要作用是：提高水泥强度，使用活性较高的矿渣，超细粉磨至一定细度，按照一定比例掺入普通水泥中，可以提高水泥28d强度5-lOMPa，是提篼水泥强度的便捷措施，为水泥企业适应ISO新标准提供了一条行之有效的技术途径。

　　提高混凝土的强度，防止混凝土及其制品表面泛白。超细矿渣中的活性Si（h在水化过程中与水泥水化释放的Ca（0H）2生成C-S-H，从而促进水化反应。

　　提高密实度和抗渗性，超细矿渣在混凝土及其制品中起到了微观填充的作用，同时超细矿渣中的活性AhCh与水泥中Ca（OH）2、S3生成钙矾石，钙矾石具有一定的微膨胀作用，可以补偿制品的化学干缩，从而提高密实度和抗渗性。

　　吸碱能力强，由于超细矿渣的活性需要碱的激发，因此具有良好的吸碱能力，对于硅酸盐水泥，可以吸收K、Na等碱金属元素，抑制碱集料反应；对于硫铝酸钙水泥为主的GRC制品，可以进一步降低碱度，提高玻璃纤维的耐久性；对于氧镁水泥及其制品，可以提高制品的防潮性能和防水性能，防止混凝土制品表面泛卤。

　　提高耐久性，使混凝土制品中Ca（OH）2、K2、Na2的浓度降低，密实度和抗渗性提高，并能有效抑制碱集料反应，从而大大提篼混凝土及制品的耐久性。

　　超细矿渣可以在水泥中替代30%~50%的熟料以水泥铟粒7，矿渣铟粒7及在混凝土中替代30%~50%的水泥，从而获得高性能环保水泥和高性能混凝土，并从根本上减少熟料的使用量，减少能源和资料消耗，降低工程造价和环境代价。

　　3矿渣微粉合理粒径范围的确定我们假定水泥与矿渣颗粒均为球形，当相互间达到*紧密堆积且矿渣颗粒粒径*大时，必须满足下列条件，首先作为骨架的水泥颗粒*密集堆积，其次矿渣颗粒以*大可能的粒径填充在水泥颗粒构成的空隙中。

　　目前水泥的平均粒径为20~30m，因此矿渣微粉的理论合理粒径（单个颗粒）为4.4~4.6pm，即矿潼合理比表面积为400~600m2/kg.在实际生产中矿渣微粉的颗粒分布为连续分布，矿渣微粉的比表面积为400~600m2/kg时，其平均粒径为10~16微米，1>5=712am超细矿渣对混凝土性能的影响超细矿渣也称为高性能混凝土增强剂（HPCA），对硅酸盐水泥具有明显的增强作用，同时增加混凝土的密实度，提篼强度和混凝土的耐久性。另外，由于HPCA具有微珠润滑功能，因此有明显的减水作用，使混凝土的坍落度损失减少，便于施工。

　　是混凝土中的HPCA掺量与水胶比（W/C）的关系，从图中可以看出：随着掺量的增加，水胶比减少，当掺量大于45%时，减水率高达20%.是掺与不掺HPCA的混凝土坍落度经时损失曲线，由图可见，掺加HPCA后混凝土坍落度经时损失得到了明显的改善，90min后仍具有优良的可是HPCA掺量与混凝土强度的关系，由图中数据可以看出，随着HPCA产量达到增加和混凝土龄期的延长，混凝土的强度逐步增强而且，随着掺量的增加，抗折强度的提高非常明显。从工程实践的数据表明，比较经济合理并且混凝土性能良好HPXA掺置与抗压强度的关系5各种趄细矿渣粉磨技术的比较由于粒化篼炉矿渣具有致密度较高、相对易磨性较小的特点，因此将其粉磨至400m2/kg比表面积以上有较大的难度，特别是在进入微细粉粉磨阶段，粉磨和分级是矿渣超细粉磨技术的难题。矿渣超细粉磨技术经过不断的发展，在粉磨单位电耗、可靠性、运转率以及规模化上取得了较大的进展。就目前而言，主要应用的矿渣超细粉磨技术有三大类：球磨机、振动磨开路粉磨系统；球磨机闭路粉磨系统；立磨。辊压机闭路粉磨系统。

　　（1）球磨机、振动磨开路粉磨系统球磨机开路粉磨系统，是*早应用的超细矿渣粉磨系统，这种粉磨方式的优点是系统简单、操作方便、设备维护量小。但是该系统基本都存在产量低、系统电耗高、产品质量不稳定的固有缺点，而且产品的细度一般只能达到400m2/kg左右，不能进表1年产10万t超细矿渣粉磨系统运行参数编号擂称mmm实际运行参数lKt/h）125-1313.52At物料水1.5-21.53选粉机主轴转速（rpm）108-220，2S-30HZ200，27HZ4选粉机出口风速M大于1820.15产品比表面积（mVkg）大于400430（平坤6局循环负荷4W不大于100807选粉机选粉效）不小：f65728系统总风量（W/h）3200M2000365809系统总阻力（Pa）不大于5000249010风机出口含尘浓度（mg/Nm5）小于10042.811系能电糊wh/t）小T6562.2120 3）立磨、辊压机闭路粉磨系统立磨、辊压机闭路粉磨系统应用于超细矿渣粉磨充分发挥了料层间挤压粉磨技术的优势，使矿渣在粉碎、粉磨阶段的能量利用率得到较大幅度的提篼，并且立磨、辊压机闭路系统集粉碎、粉磨、烘干、选粉于一身，系统的占地面积和配套设施大大简化，单机生产能力大，规模效益显著，因此在近年来的市场份额不断增长，特别对于大型钢铁企业自身消化矿渣，有较强的吸引力。

　　以上，即使经过不断改进的球磨机开路粉磨系统的单位电耗也达到100kWh/t以上。目前这种高能耗的粉磨方式不适合现代企业的发展方向。

　　振动磨开路粉磨系统由于利用了振动磨能量利用率较高的特点，因此在矿渣超细粉磨技术的发展中起到了一定的作用，也得到了一定程度的应用。

　　该系统的优点是工艺比较简单，粉磨400m2/kg的超细矿渣的单位粉磨电耗一般为80~90kWh/t左右，比球磨机开路粉磨有进步。但是由于振动磨的单台生产能力低，因此限制了规模化生产，另外系统的维修费用较篼，产品质量的控制不方便，导致产品质量不稳定，产品细度调节不便。

　　球磨机闭路粉磨系统粉磨超细矿渣来源于对球磨机开路粉磨技术的改进，球磨机闭路粉磨系统的优点是充分利用了闭路粉磨的的特点，对产品细度和质量进行合理的控制，从而能够高效率、稳定生产所需要的产品，并且降低单位生产能耗，普通的球磨机闭路粉磨将矿渣粉磨到400~500m2/kg比表面积的单位能耗为80卯kWh/t左右。

　　经过不断的改进和实践，目前比较经济实用超细矿渣粉磨技术是改进型球磨机+篼微细粉分选效率的选粉机+高效微细粉尘设备组成的闭路粉磨系统，见。系统的单位粉磨电耗经过不断的工艺和设备配置的改进，已经达到了65kWh/t左右，产品可以实现多元化，而且生产规模从2万t到20万t均具备成熟的技术条件和生产实践。该系统技术成熟，性能价格比较适中，适合于粉磨站、立窑企业转型，也适合于大型水泥企业粉磨方式的优化。无论是技术改造还是新建具有较好的技术优势，产品具有良好市场竞争力。超细矿渣颗粒分布曲线见。超细矿渣粉磨系统运行参数、活性、生产规模、配量与应用、投资比较见表1、表2、表3、表4.质为无水乙醇，超声120秒）表2超细矿渣的活性项目蝣果国家标灌（S95级脱阶18046撕0）不小于2.80比表面积（m2/kg）不小于350不小于75活性指数（%）不小f95规模（万t/年）磨机规格（m）选粉机规格收尘器规格地点新疆八一钢厂天津豹鸣集团湖南长沙永固混凝土外加剂有限公司江西萍乡钢铁公司（两条线）河北岩峰建材公司（一条线）表4超细矿渣粉磨系统技术指标及投资比较粉磨系统立磨系统辊压机系统改进型球磨机+空气喷射型选粉机系统比表面积（m2/kg）单位电耗（kwh/t）新建系统吨投资（元八）目前主要应用的系统包括FL.Smith公司、Polysius公司的OK型立磨，Loseche公司的莱歇磨以及KHD公司的辊压机+V型选粉机+篼效选粉机超细矿渣粉磨系统。

　　0K型立磨：FL.Smith公司、Polysius公司的0K型立磨目前已经在国内的大型钢铁企业得到较好的应用，上海宝钢、辽宁鞍刚以及首钢都已经或正在准备采用FL.Smith公司、Polysius公司的立磨系统建设比表面积为400m2/kg左右、年产量为60万t的超细矿渣粉磨线，立磨系统生产400m2/kg左右超细矿渣的单位电耗为40~45kwh/t，比球磨机系统有较大幅度的进步。

　　莱歇磨：Loseche公司的莱歇磨超细矿渣系统主要采用该公司的Loseche2+2莱歇立磨，该系统也是集烘干、粉磨一身，系统占地面积小，生产400m2/kg左右超细矿渣的单位电耗为45kwh/t左右，目前在国内已数台订货。

　　辊压机：德国KHD公司推出的辊压机+V型选粉机+高效选粉机超细矿渣粉磨系统，充分利用了辊压机对硬性和脆性物料的粉磨特性，提篼能量利用率，并且利用低压损的VSK选粉机对成品进行初步的分选，从而降低了系统的单位能耗，该系统生产比表面积为400mVkg左右超细矿渣的单位电耗为45~50kwh/t左右。据报道今年国内已经有单位订购了该系统。

　　总体来说，立磨、辊压机闭路粉磨系统体现了超细矿渣粉磨技术的不断发展，在能量利用率方面取得了较大的进步，由于具有规模优势，在国内外的大型企业中得到了认可。

　　立磨、辊压机系统也存在一定的缺点：首先根据相关研究和资料表明，在国外粉磨550m2/kg以下的超细矿渣一般采用立磨或辊压机系统，在生产550m2/kg以上的超细矿渣时一般采用球磨机系统，说明立磨、辊压机系统在微细粉磨上存在一定缺陷，而且选粉机对微细粉的适应性也不够。

　　其次，立磨、辊压机系统的投资规模巨大，国内也只有大型钢铁企业能够承受，中小企业难以负担。

　　立磨、辊压机系统的规模一般较大，因此在应用的广泛性上受到一定的限制。由于粉磨矿渣的立磨、辊压机系统一般为进口，因此后期维护费用较高以及对操作人员的素质要求也较高。