2000年之后，粉磨設(shè)備節(jié)能技術(shù)和礦渣微粉應(yīng)用技術(shù)研究的深入，使廣大水泥企業(yè)認(rèn)識(shí)到，礦渣利用粉磨細(xì)度應(yīng)控制在400m2/kg左右。各種粉磨設(shè)備都能夠生產(chǎn)出市場不同需求的礦渣微粉，并獲得相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。隨著水泥工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策力度的加大，在大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)下，礦渣微粉的產(chǎn)量年年翻番，目前已接近年產(chǎn)1000萬噸，建材行業(yè)內(nèi)一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)正逐步在形成。
什么是礦渣
礦渣的全稱是粒化高爐礦渣。它是鋼鐵廠冶煉生鐵時(shí)產(chǎn)生的廢渣。在高爐煉鐵過程中，除了鐵礦石和燃料（焦炭）之外，為降低冶煉溫度，還要加入適當(dāng)數(shù)量的石灰石和白云石作為熔劑。它們在高爐內(nèi)分解所得到的氧化鈣、氧化鎂和鐵礦石中的廢礦，及焦炭中的灰分相熔化，生成了以硅酸鹽與硅鋁酸鹽為主要成分的熔融物浮在鐵水表面，定期從排渣口排出，經(jīng)空氣或水急冷處理，形成粒狀顆粒物，這就是粒化高爐礦渣，簡稱：礦渣。每生產(chǎn)一噸生鐵，要排出0.3～1噸礦渣。礦渣的化學(xué)成分與水泥熟料相似，只是氧化鈣含量略低。出渣溫度愈高，冷卻速度愈快，則礦渣玻璃化程度愈高，礦渣的潛在化學(xué)能愈大，活性也愈高。因此，經(jīng)水淬急冷的高爐礦渣的活性，比未經(jīng)水淬的礦渣活性要高一些。
礦渣品質(zhì)要求
1.國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T203-94）對粒化高爐礦渣的質(zhì)量要求規(guī)定如下：①粒化高爐礦渣的質(zhì)量系數(shù)K應(yīng)不小于1.2；②粒化高爐礦渣中錳化合物的含量，以MnO計(jì)不得超過4%；錳鐵合金粒化高爐礦渣的MnO允許放寬到15%；硫化物含量（以硫計(jì)）不得超過3%；氟化物含量（以氟計(jì)）不得大于2%；③粒化高爐礦渣的松散容重不大于1.2kg/L，最大直徑不得超過100mm，大于10mm顆粒含量（以重量計(jì)）不大于8%；④粒化高爐礦渣不得混有外來夾雜物，如鐵塵泥、未經(jīng)淬冷的塊狀礦渣等；⑤礦渣在未烘干前，其貯存期限從淬冷成粒時(shí)算起，不宜超過3個(gè)月。
2.國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T18046-2000）《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》有如下規(guī)定：①粒化高爐礦渣粉（簡稱礦渣粉）定義：符合GB/T203標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的粒化高爐礦渣經(jīng)干燥、粉磨（或添加少量石膏一起粉磨）達(dá)到相當(dāng)細(xì)度，且符合相應(yīng)活性指數(shù)的粉體。礦渣粉粉磨時(shí)允許加入助磨劑，加入量不得大于礦渣粉質(zhì)量的1%；②礦渣粉密度不小于2.8g/cm3；比表面積不小于350m2/kg；③礦渣粉共分為三級(jí)。S105、S95和S75，他們對應(yīng)的活性指數(shù)7天不小于95%、75%和55%，28天不小于105%、95%和75%，流動(dòng)度比小于85%、90%和95%；④礦渣粉含水量不大于1.0%；⑤三氧化硫不大于4.0%；⑥氯離子不大于0.02%；⑦燒失量不大于3.0%。
為什么要采用“分別粉磨”工藝
在當(dāng)前的工業(yè)固體廢棄物的綜合利用中，水泥企業(yè)一般是將礦渣與熟料及其他組分物料，按配比一起加到球磨機(jī)中共同混合粉磨。由于各種物料易磨性的差異較大，當(dāng)出磨物料達(dá)到工藝要求時(shí)，其中某些工業(yè)廢渣組分的細(xì)度，并沒有達(dá)到理想的指標(biāo)。如：粉磨礦渣水泥時(shí)，礦渣比水泥熟料難磨得多，水泥比表面積達(dá)到了300m2/kg以上，水泥中的礦渣粉的比表面積只有200～250m2/kg，其水化活性不能在水泥構(gòu)件或建筑工程中正常發(fā)揮。因此，專家們建議：有條件的水泥企業(yè)應(yīng)該將礦渣與熟料等其他組分物料分開，將礦渣單獨(dú)粉磨、熟料與石膏及其他混合材一起粉磨，然后再根據(jù)市場需求，配制合成不同強(qiáng)度等級(jí)的礦渣水泥或復(fù)合水泥。
“分別粉磨”工藝實(shí)施方案
對粒化高爐礦渣采用分別粉磨的形式，是目前綜合利用中最適用的工藝流程。工藝流程形式多樣，可以是高細(xì)、高產(chǎn)管磨機(jī)一級(jí)開路流程，也可以是普通球磨機(jī)、高效選粉機(jī)一級(jí)閉路流程；可以是立式磨一級(jí)閉路流程，也可以是輥壓機(jī)與球磨機(jī)聯(lián)合粉磨流程等等。這些流程的共同點(diǎn)是：必須將礦渣粉磨成高細(xì)粉（統(tǒng)稱：礦渣微粉），即礦渣微粉中的顆粒80%≤50μm、比表面積≥380m2/kg，其中≤10μm的超細(xì)粉約占30%～40%，然后可以直接給混凝土攪拌站提供摻合料，或再與熟料粉合成不同強(qiáng)度等級(jí)的品種水泥。
當(dāng)前，有許多立窯企業(yè)隨著國家宏觀調(diào)控政策的出臺(tái)，及水泥工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的步伐進(jìn)程，需要調(diào)整自己的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，改變生產(chǎn)低強(qiáng)度等級(jí)水泥為主的現(xiàn)狀，為循環(huán)經(jīng)濟(jì)作一點(diǎn)工作，以工業(yè)廢渣綜合利用作為今后的發(fā)展目標(biāo)。也可以利用原水泥廠的閑置設(shè)備，進(jìn)行技術(shù)改造而成為礦渣微粉生產(chǎn)基地。或購買少量水泥熟料，生產(chǎn)高混合材摻量的32.5級(jí)礦渣水泥或復(fù)合水泥（國標(biāo)GB 1344－1999中規(guī)定，礦渣硅酸鹽水泥中粒化高爐礦渣摻加量按質(zhì)量百分比計(jì)為20%～70%——本網(wǎng)注）。
“分別粉磨”工藝主要注意事項(xiàng)
1.粉磨平衡。一般來說，物料在粉磨過程中，粉磨時(shí)間越長，出磨產(chǎn)品粒度越細(xì)、單位產(chǎn)品的電耗越高。但是，隨著粉磨時(shí)間的延長，物料比表面積逐漸增大，其比表面能也增大，因而微細(xì)顆粒相互聚集、結(jié)團(tuán)的趨勢也逐漸增強(qiáng)。經(jīng)過一段時(shí)間后，磨內(nèi)會(huì)處于一個(gè)“粉磨←→團(tuán)聚”的動(dòng)態(tài)平衡過程，達(dá)到所謂的“粉磨極限”。在這種狀態(tài)下，即使再延長粉磨時(shí)間，也難以將產(chǎn)品粉磨得更細(xì)，有時(shí)甚至使產(chǎn)品的表觀粒度變粗。同時(shí)，磨機(jī)產(chǎn)量明顯減少、粉磨能耗成倍增加、粉磨效率降低。這種現(xiàn)象在普通粉磨時(shí)并不明顯，但在高細(xì)粉磨和超細(xì)粉磨中經(jīng)常出現(xiàn)，也是粉磨生產(chǎn)必須認(rèn)真解決的問題之一。最好的解決辦法是：添加助磨劑。無機(jī)物一類非極性助磨劑，能形成物料顆粒表面的包裹薄膜，使表面達(dá)到飽和狀態(tài)，不再互相吸引黏結(jié)成團(tuán)塊，增大磨內(nèi)物料的流動(dòng)性。并通過裂紋形成和擴(kuò)展過程中的防“閉合”和吸附，降低顆粒硬度，減弱顆粒強(qiáng)度，改善細(xì)顆粒的易磨性。助磨劑通過保持顆粒的分散，來阻止顆粒之間的聚結(jié)或團(tuán)聚，粉磨粒度越細(xì)，使用助磨劑的效果越顯著。
2.粉磨工藝參數(shù)調(diào)整。粉磨礦渣時(shí)，由于入磨物料粒度的減小，球磨機(jī)磨內(nèi)研磨體的平均球徑必然要隨之減小，一般來說最大的球不要超過Φ60mm，根據(jù)磨機(jī)的倉位，減大球、換小球，兩倉磨還應(yīng)該將隔倉板前移，增大細(xì)磨倉長度。由于礦渣難磨，研磨體的裝載量應(yīng)適當(dāng)高于磨機(jī)設(shè)計(jì)裝載量。山東LB水泥制造有限公司將一臺(tái)Φ2.2m×7m閉路球磨機(jī)，改為開路篩分磨單獨(dú)粉磨礦渣微粉，產(chǎn)品比表面積≥400m2/kg，磨機(jī)產(chǎn)量達(dá)到6t/h，當(dāng)加入5%左右的粉煤灰后，磨機(jī)產(chǎn)量提高到7t/h，綜合噸粉磨電耗為65～70kWh。（趙洪義）
什么是礦渣
礦渣的全稱是粒化高爐礦渣。它是鋼鐵廠冶煉生鐵時(shí)產(chǎn)生的廢渣。在高爐煉鐵過程中，除了鐵礦石和燃料（焦炭）之外，為降低冶煉溫度，還要加入適當(dāng)數(shù)量的石灰石和白云石作為熔劑。它們在高爐內(nèi)分解所得到的氧化鈣、氧化鎂和鐵礦石中的廢礦，及焦炭中的灰分相熔化，生成了以硅酸鹽與硅鋁酸鹽為主要成分的熔融物浮在鐵水表面，定期從排渣口排出，經(jīng)空氣或水急冷處理，形成粒狀顆粒物，這就是粒化高爐礦渣，簡稱：礦渣。每生產(chǎn)一噸生鐵，要排出0.3～1噸礦渣。礦渣的化學(xué)成分與水泥熟料相似，只是氧化鈣含量略低。出渣溫度愈高，冷卻速度愈快，則礦渣玻璃化程度愈高，礦渣的潛在化學(xué)能愈大，活性也愈高。因此，經(jīng)水淬急冷的高爐礦渣的活性，比未經(jīng)水淬的礦渣活性要高一些。
礦渣品質(zhì)要求
1.國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T203-94）對粒化高爐礦渣的質(zhì)量要求規(guī)定如下：①粒化高爐礦渣的質(zhì)量系數(shù)K應(yīng)不小于1.2；②粒化高爐礦渣中錳化合物的含量，以MnO計(jì)不得超過4%；錳鐵合金粒化高爐礦渣的MnO允許放寬到15%；硫化物含量（以硫計(jì)）不得超過3%；氟化物含量（以氟計(jì)）不得大于2%；③粒化高爐礦渣的松散容重不大于1.2kg/L，最大直徑不得超過100mm，大于10mm顆粒含量（以重量計(jì)）不大于8%；④粒化高爐礦渣不得混有外來夾雜物，如鐵塵泥、未經(jīng)淬冷的塊狀礦渣等；⑤礦渣在未烘干前，其貯存期限從淬冷成粒時(shí)算起，不宜超過3個(gè)月。
2.國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T18046-2000）《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》有如下規(guī)定：①粒化高爐礦渣粉（簡稱礦渣粉）定義：符合GB/T203標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的粒化高爐礦渣經(jīng)干燥、粉磨（或添加少量石膏一起粉磨）達(dá)到相當(dāng)細(xì)度，且符合相應(yīng)活性指數(shù)的粉體。礦渣粉粉磨時(shí)允許加入助磨劑，加入量不得大于礦渣粉質(zhì)量的1%；②礦渣粉密度不小于2.8g/cm3；比表面積不小于350m2/kg；③礦渣粉共分為三級(jí)。S105、S95和S75，他們對應(yīng)的活性指數(shù)7天不小于95%、75%和55%，28天不小于105%、95%和75%，流動(dòng)度比小于85%、90%和95%；④礦渣粉含水量不大于1.0%；⑤三氧化硫不大于4.0%；⑥氯離子不大于0.02%；⑦燒失量不大于3.0%。
為什么要采用“分別粉磨”工藝
在當(dāng)前的工業(yè)固體廢棄物的綜合利用中，水泥企業(yè)一般是將礦渣與熟料及其他組分物料，按配比一起加到球磨機(jī)中共同混合粉磨。由于各種物料易磨性的差異較大，當(dāng)出磨物料達(dá)到工藝要求時(shí)，其中某些工業(yè)廢渣組分的細(xì)度，并沒有達(dá)到理想的指標(biāo)。如：粉磨礦渣水泥時(shí)，礦渣比水泥熟料難磨得多，水泥比表面積達(dá)到了300m2/kg以上，水泥中的礦渣粉的比表面積只有200～250m2/kg，其水化活性不能在水泥構(gòu)件或建筑工程中正常發(fā)揮。因此，專家們建議：有條件的水泥企業(yè)應(yīng)該將礦渣與熟料等其他組分物料分開，將礦渣單獨(dú)粉磨、熟料與石膏及其他混合材一起粉磨，然后再根據(jù)市場需求，配制合成不同強(qiáng)度等級(jí)的礦渣水泥或復(fù)合水泥。
“分別粉磨”工藝實(shí)施方案
對粒化高爐礦渣采用分別粉磨的形式，是目前綜合利用中最適用的工藝流程。工藝流程形式多樣，可以是高細(xì)、高產(chǎn)管磨機(jī)一級(jí)開路流程，也可以是普通球磨機(jī)、高效選粉機(jī)一級(jí)閉路流程；可以是立式磨一級(jí)閉路流程，也可以是輥壓機(jī)與球磨機(jī)聯(lián)合粉磨流程等等。這些流程的共同點(diǎn)是：必須將礦渣粉磨成高細(xì)粉（統(tǒng)稱：礦渣微粉），即礦渣微粉中的顆粒80%≤50μm、比表面積≥380m2/kg，其中≤10μm的超細(xì)粉約占30%～40%，然后可以直接給混凝土攪拌站提供摻合料，或再與熟料粉合成不同強(qiáng)度等級(jí)的品種水泥。
當(dāng)前，有許多立窯企業(yè)隨著國家宏觀調(diào)控政策的出臺(tái)，及水泥工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的步伐進(jìn)程，需要調(diào)整自己的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，改變生產(chǎn)低強(qiáng)度等級(jí)水泥為主的現(xiàn)狀，為循環(huán)經(jīng)濟(jì)作一點(diǎn)工作，以工業(yè)廢渣綜合利用作為今后的發(fā)展目標(biāo)。也可以利用原水泥廠的閑置設(shè)備，進(jìn)行技術(shù)改造而成為礦渣微粉生產(chǎn)基地。或購買少量水泥熟料，生產(chǎn)高混合材摻量的32.5級(jí)礦渣水泥或復(fù)合水泥（國標(biāo)GB 1344－1999中規(guī)定，礦渣硅酸鹽水泥中粒化高爐礦渣摻加量按質(zhì)量百分比計(jì)為20%～70%——本網(wǎng)注）。
“分別粉磨”工藝主要注意事項(xiàng)
1.粉磨平衡。一般來說，物料在粉磨過程中，粉磨時(shí)間越長，出磨產(chǎn)品粒度越細(xì)、單位產(chǎn)品的電耗越高。但是，隨著粉磨時(shí)間的延長，物料比表面積逐漸增大，其比表面能也增大，因而微細(xì)顆粒相互聚集、結(jié)團(tuán)的趨勢也逐漸增強(qiáng)。經(jīng)過一段時(shí)間后，磨內(nèi)會(huì)處于一個(gè)“粉磨←→團(tuán)聚”的動(dòng)態(tài)平衡過程，達(dá)到所謂的“粉磨極限”。在這種狀態(tài)下，即使再延長粉磨時(shí)間，也難以將產(chǎn)品粉磨得更細(xì)，有時(shí)甚至使產(chǎn)品的表觀粒度變粗。同時(shí)，磨機(jī)產(chǎn)量明顯減少、粉磨能耗成倍增加、粉磨效率降低。這種現(xiàn)象在普通粉磨時(shí)并不明顯，但在高細(xì)粉磨和超細(xì)粉磨中經(jīng)常出現(xiàn)，也是粉磨生產(chǎn)必須認(rèn)真解決的問題之一。最好的解決辦法是：添加助磨劑。無機(jī)物一類非極性助磨劑，能形成物料顆粒表面的包裹薄膜，使表面達(dá)到飽和狀態(tài)，不再互相吸引黏結(jié)成團(tuán)塊，增大磨內(nèi)物料的流動(dòng)性。并通過裂紋形成和擴(kuò)展過程中的防“閉合”和吸附，降低顆粒硬度，減弱顆粒強(qiáng)度，改善細(xì)顆粒的易磨性。助磨劑通過保持顆粒的分散，來阻止顆粒之間的聚結(jié)或團(tuán)聚，粉磨粒度越細(xì)，使用助磨劑的效果越顯著。
2.粉磨工藝參數(shù)調(diào)整。粉磨礦渣時(shí)，由于入磨物料粒度的減小，球磨機(jī)磨內(nèi)研磨體的平均球徑必然要隨之減小，一般來說最大的球不要超過Φ60mm，根據(jù)磨機(jī)的倉位，減大球、換小球，兩倉磨還應(yīng)該將隔倉板前移，增大細(xì)磨倉長度。由于礦渣難磨，研磨體的裝載量應(yīng)適當(dāng)高于磨機(jī)設(shè)計(jì)裝載量。山東LB水泥制造有限公司將一臺(tái)Φ2.2m×7m閉路球磨機(jī)，改為開路篩分磨單獨(dú)粉磨礦渣微粉，產(chǎn)品比表面積≥400m2/kg，磨機(jī)產(chǎn)量達(dá)到6t/h，當(dāng)加入5%左右的粉煤灰后，磨機(jī)產(chǎn)量提高到7t/h，綜合噸粉磨電耗為65～70kWh。（趙洪義）
