矿渣微粉在水泥生产中的应用

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1、矿渣微粉在水泥生产中的应用摘要：矿渣是黑色冶金工业的主要固体废弃物，它的存放主要以露天储存为主。这些露天储存的矿渣堆存侵占土地，污染毒化土壤、水体和大气，严重影响生态环境，造成明显或潜在的经济损失和资源浪费。矿渣在水泥工业中的综合利用将大大减少这些弊端，使矿渣走入无害化、资源化的循环经济。关键词：矿渣、微粉、水泥生产。一、国内矿渣综合利用现状矿渣是黑色冶金工业的主要固体废弃物，2008年我国产钢5亿吨，冶炼废渣产生20944万吨(其中钢渣约为7200万吨,高炉矿渣约13000万吨),这些露天储存的冶炼废渣堆存侵占土地，污染毒化土壤、水体和大气，严重影响生态环境，造成明

2、显或潜在的经济损失和资源浪费。所以，冶炼废渣的无害化、资源化处理是我国乃至世界各国十分重视的焦点，也是我们推进循环经济的中心内容之一。矿渣在水泥工业中的综合利用主要经过了三个阶段。1.第一阶段主要是在1995年以前，粒化高炉矿渣主要是作为水泥混合材使用。以混合粉磨为主。矿渣由于难磨，在水泥中的掺量有限，一般不超过30%。2.第二阶段是1995～2000年，学习国外技术，矿渣微粉作为高性能混凝土的高掺合料，在建筑工程中推广使用。但要求矿渣微粉比表面积要达到600m2/kg以上，国内仅有几家粉磨站生产。主要原因是：进口设备价格昂贵、生产线投资相当大。以年产30万吨矿渣微粉

3、生产线为例，一次性投资至少在5000万元左右。3.第三阶段是在2000年之后，粉磨设备节能技术和矿渣微粉应用经济技术研究的深入，使广大水泥企业认识到，矿渣微粉最经济的粉磨细度应控制在400m2/kg左右。这样的矿渣微粉，既能直接供给混凝土搅拌站作掺合料，又能与熟料、石膏粉合成高掺量矿渣水泥。随着循环经济的大力发展，矿渣微粉的产量年年翻番，目前已接近1000万吨/年，建材行业内一个新兴产业正逐步在形成。二、矿渣品质要求国家标准（GB/T203-94）对粒化高炉矿渣质量要求规定如下：1.粒化高炉矿渣的质量系数K应不小于1.2。2.粒化高炉矿渣中锰化合物的含量，以MnO计不

4、得超过4%；锰铁合金粒化高炉矿渣的MnO允许放宽到15%；硫化物含量（以硫计）不得超过3%；氟化物含量（以氟计）计不得大于2%。3.粒化高炉矿渣的松散容重不大于1.2kg/L；最大直径计不得超过100mm；大于10mm颗粒含量（以重量计）不大于8%。4.粒化高炉矿渣不得混有外来夹杂物，铁尘泥、未经淬冷的块状矿渣等。65.矿渣在未烘干前，其贮存期限，从淬冷成粒时算起，不宜超过3个月。国家标准（GB/T18046-2000）《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》有如下规定：1.粒化高炉矿渣粉（简称矿渣粉）定义：符合GB/T203标准规定的粒化高炉矿渣经干燥、粉磨（或添加少

5、量石膏一起粉磨）达到相当细度且符合相应活性指数的粉体。矿渣粉粉磨时允许加入助磨剂，加入量不得大于矿渣粉质量的1%。2.矿渣粉密度不小于2.8g/cm3；比表面积不小于350m2/kg。3.矿渣粉共分为三级。S105、S95和S75，他们对应的活性指数7天不小于95%、75%和55%，28天不小于105%、95%和75%。流动度比小于85%、90%和95%。4.矿渣粉含水量不大于1.0%；5.三氧化硫不大于4.0%；6.氯离子不大于0.02%；7.烧失量不大于3.0%。三、矿渣高细粉磨的原因矿渣是一种具有“潜在水硬性”的材料，即：其单独存在时，基本无水硬性。但受到某些激

6、发作用后，就呈现出水硬性。常用的激发方式有两大类，一是物理激发：也就是采用高细粉磨和超细粉磨的方法。固体物料在施加机械力作用后，其内部晶体结构会不规则化和产生多相晶型转变，导致晶格缺陷发生、比表面积增大、表面能增加等，随之物料的热力学性质、结晶学性质、物理化学性质等都会发生规律性变化。二是化学激发：采用对混凝土耐久性无害的化学物质，激发矿渣水泥的活性。化学激发方式，可分为：碱激发、硫酸盐激发等多种激发形式。（一）物理激发机械粉碎是采用机械能使物料由大颗粒变成小颗粒的工艺过程。在粒径减小的同时，自身的晶体结构、化学组成、物理化学性质发生机械化学变化。主要方面包括：1.被

7、激活物料原子结构的重排和重结晶；表面层自发地重组，形成非晶质结构。2.外来分子（气体、表面活性剂等）在新生成的表面上自发地进行物理吸附和化学吸附。3.被粉碎物料的化学组成变化及颗粒之间的相互作用和化学反应。4.被粉碎物料物理性能变化。用于水泥工业的矿渣，一般细粉的水化速度比水泥慢得多，经测试表明：颗粒大小在80μm（比表面积300m2/kg）左右时，高炉矿渣水化90天左右才能产生与硅酸盐水泥熟料水化28天时相应的强度。6当矿渣微粉产品颗粒大小大部分在45μm（比表面积450m2/kg）左右时，扩大了水化反应时的表面积，相应地可以较大幅度地提高它们的水