礦渣微粉和粉煤灰在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用

周芳菁（亞泰集團(tuán)圖們水泥有限公司，吉林 圖們 133100）

水泥粉磨站是從水泥生產(chǎn)環(huán)節(jié)中分離出來的一個(gè)獨(dú)立的生產(chǎn)階段，主要通過水泥熟料加入合理比例的混合材料進(jìn)行粉墨最終形成水泥成品。在水泥的生產(chǎn)過程中，一般有生料制備、熟料煅燒、水泥制成這個(gè)三個(gè)工序[1]。一般說來，水泥粉磨站建立在水泥銷售市場附近，以此來減少運(yùn)輸上的成本，而熟料生產(chǎn)線建立在礦區(qū)附近。隨著工業(yè)的加快發(fā)展，以及水利、基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，水泥的需求量呈現(xiàn)迅速增加的趨勢，而年產(chǎn)100萬噸的水泥粉磨站在節(jié)約能源、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減輕環(huán)境污染等方面具有顯著的優(yōu)勢，而且投資成本較低，成為水泥生產(chǎn)的重要生產(chǎn)基地[2]。為了使粉磨質(zhì)量得到進(jìn)一步提高，本文研究了礦渣微粉和粉煤灰混合材料在年產(chǎn)100萬噸的水泥粉磨站水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用。

1 礦渣微粉和粉煤灰在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用

1.1 礦渣微粉和粉煤灰來源

礦渣微粉和粉煤灰均外購，分庫儲存，要求：礦渣微粉的比表面積為400m2/kg、密度為2.88kg/m2，粉煤灰的比表面積為550m2/kg，密度為2.11kg/m2，其水分1.0%以下。

礦渣微粉質(zhì)量控制措施：固定微粉運(yùn)輸車輛、一車一檢驗(yàn)及在微粉庫提升機(jī)處安裝取樣器，時(shí)刻確保微粉質(zhì)量。礦渣微粉和粉煤灰主要的化學(xué)成分，如表1所示。

表1 礦渣微粉和粉煤灰主要的化學(xué)成分(%)

1.2 礦渣微粉和粉煤灰摻加方法

圖1 水泥生產(chǎn)線工藝布置圖

水泥生產(chǎn)采用Ф4.2×13m閉路球磨機(jī)和RP140×110輥壓機(jī)組成的年產(chǎn)100萬噸聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，生產(chǎn)P.C32.5和P.O42.5水泥，比表面積大于350m2/kg。在礦渣微粉儲庫和粉煤灰儲庫下面安裝螺旋稱計(jì)量系統(tǒng)，礦渣微粉和粉煤灰經(jīng)輸送系統(tǒng)在出收塵器與水泥庫提升機(jī)之間與水泥一同進(jìn)入均化器中進(jìn)行混合，經(jīng)過均化器充分混合的成品水泥經(jīng)輸送系統(tǒng)進(jìn)入水泥庫(見圖1)。

1.3 礦渣微粉和粉煤灰摻加比例確定

從一般的經(jīng)驗(yàn)來看，水泥熟料、礦渣微粉和粉煤灰三元體系的膠砂強(qiáng)度同礦渣微粉和粉煤灰的摻加比例有著密切的關(guān)系，在對水泥熟料與礦渣微粉和粉煤灰的比例上選取了10:0；9:1；8:2；7:3這4個(gè)比例水平，并對初凝時(shí)間、終凝時(shí)間以及在3d齡期和28d齡期的抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度進(jìn)行考核，如表2所示。

在確定礦渣微粉和粉煤灰的摻加比例上，試驗(yàn)采取了4個(gè)比例水平，分別為4:1；3:2；2:3；1:4，然后按不同摻加比例對水泥膠砂流動(dòng)度和膠砂在7d齡期、28d齡期和90d齡期的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行考核，如表3所示。

經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，礦渣微粉的比表面積為400m2/kg、密度為2.88kg/m2，粉煤灰的比表面積為550m2/kg，密度為2.11kg/m2，在P.C32.5和P.O42.5水泥中，水泥熟料與礦渣微粉和粉煤灰的比例分別可以參加的量為50%和20%，礦渣微粉和粉煤灰的摻加比例為4:1或者3:2都可以獲取較好的效果。根據(jù)以上的配比，出廠水泥抗折強(qiáng)度為7.8MPa，抗壓強(qiáng)度為48.4MPa，膠砂流動(dòng)度為215，初凝時(shí)間為3:15，終凝時(shí)間為4:20，與GB175-2007《通用水泥》標(biāo)準(zhǔn)要求相符合。

表2 水泥熟料與礦渣微粉和粉煤灰配比試驗(yàn)結(jié)果

表3 礦渣微粉和粉煤灰配比實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2 注意事項(xiàng)

為了進(jìn)一步提高礦渣微粉和粉煤灰在水泥生產(chǎn)中應(yīng)用效果，在一些注意事項(xiàng)中也要加強(qiáng)重視力度。首先，由于冬季氣候寒冷，氣溫下降，要適當(dāng)調(diào)整工藝配方要求，使礦渣微粉和粉煤灰的量適當(dāng)減少，從而使水泥早期強(qiáng)度和凝結(jié)時(shí)間達(dá)到正常的要求。其次，在摻加礦渣微粉和粉煤灰中對其均勻性要得到有效保證，從而使其實(shí)際效果表現(xiàn)良好。具體說來，在水泥從選粉機(jī)中出來以后，要與礦渣微粉和粉煤灰一同進(jìn)入均化器中，一般來說，均化器的容量要達(dá)到3m3，當(dāng)水泥熟料和礦渣微粉、粉煤灰均化以后，要停留兩分鐘，這樣來保證其均化的效果。再次，為了使出廠水泥質(zhì)量得到保障，防止部分水泥中的礦渣微粉、粉煤灰摻加量過多，在停磨后重新開機(jī)半個(gè)小時(shí)之內(nèi)不得向水泥中摻加礦渣微粉和粉煤灰，在重新開機(jī)一個(gè)小時(shí)之內(nèi)，向水泥中摻加礦渣微粉和粉煤灰必須降到10%。最后，要加強(qiáng)對水泥中礦渣微粉和粉煤灰量的盤庫工作，如果在盤庫過程中發(fā)現(xiàn)有任何問題，要及時(shí)反饋，并對配料進(jìn)行有效調(diào)整，從而確保水泥出廠質(zhì)量[3]。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

在年產(chǎn)100萬噸的水泥粉磨站生產(chǎn)水泥中應(yīng)用礦渣微粉和粉煤灰后，使礦渣微粉和粉煤灰混合材料作用得到充分地發(fā)揮，水泥質(zhì)量得到一定程度的提高，同時(shí)水泥混合材料的加大，使水泥生產(chǎn)成本得到有效降低，由于礦渣微粉和粉煤灰的平均價(jià)格為每噸150.5元，水泥生產(chǎn)成本降低到每噸208.75元，使水泥年產(chǎn)量得到大幅度增長，新增水泥的量為66759.8噸，新增的利潤為300萬元以上，體現(xiàn)了較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

在年產(chǎn)100萬噸的水泥粉磨站生產(chǎn)水泥過程中，在P.C32.5中摻加礦渣微粉和粉煤灰的量為50%，在P.O42.5中摻加礦渣微粉和粉煤灰的量為20%，礦渣微粉和粉煤灰比例為4:1或者3;2,28d活性指數(shù)在95%以上，28d強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，也使水泥砂漿和混凝土耐久性與和易性得到提高。總之，在年產(chǎn)100萬噸的水泥粉磨站生產(chǎn)水泥中應(yīng)用礦渣微粉和粉煤灰具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，值得推廣。

[1]李海濤.新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備[M].北京化學(xué)工業(yè)出版社,2005，56-57.

[2]楊華全,覃理利,董維加,等.摻礦渣微粉和粉煤灰的水泥膠砂性能試驗(yàn)研究[J].長江科學(xué)院報(bào),2011,18(1):16-19.

[3]徐德龍，論水泥工業(yè)的科技進(jìn)步[C].2005年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，陜西省硅酸鹽協(xié)會(huì)，陜西省顆粒協(xié)會(huì)，2005:20.