熟料是生產(chǎn)水泥的主要原材料之一，生產(chǎn)熟料除需要石灰石、黏土、鐵粉等主要原材料之外，還需要一定的煤炭做燃料及電能做動(dòng)力等等。

　　目前，水泥企業(yè)的機(jī)立窯、干法旋窯生產(chǎn)熟料工業(yè)用煤的熱值平均在5500大卡左右，每生產(chǎn)1.0公斤熟料，需要的煤炭燃料平均在900～700大卡熱量。這樣計(jì)算，每生產(chǎn)1.0噸熟料，需要優(yōu)質(zhì)煤炭0.145噸左右。生產(chǎn)水泥如果能夠節(jié)省40%的熟料，就意味著，每生產(chǎn)1.0噸水泥可以節(jié)省0.058噸左右的煤炭。機(jī)立窯、干法旋窯生產(chǎn)熟料平均需要電力在20kwh/t左右，生產(chǎn)水泥如果節(jié)省40%的熟料，也同樣意味著每生產(chǎn)1.0噸水泥可以節(jié)省8.0kwh左右的電能。

　　生產(chǎn)普硅42.5級(jí)水泥，熟料份額占80%以上；生產(chǎn)42.5級(jí)礦渣水泥，熟料份額占65～80%；四平市宏橋水泥技術(shù)研究所開(kāi)發(fā)研制的少熟料水泥生產(chǎn)技術(shù)，就是利用30%左右的少量熟料摻入70%左右的礦渣活化微粉生產(chǎn)的礦渣水泥，其質(zhì)量完全達(dá)到國(guó)家礦渣42.5級(jí)水泥標(biāo)準(zhǔn)。它與傳統(tǒng)的礦渣水泥生產(chǎn)技術(shù)相比較，可以減少40%左右的熟料用量。生產(chǎn)的礦渣水泥每噸不但可以節(jié)約0.058噸左右的煤炭，節(jié)約8.0kwh左右的電能，還能降低生產(chǎn)成本30元左右。

　　我國(guó)年產(chǎn)水泥10.0億噸左右，如果本技術(shù)能在全國(guó)推廣應(yīng)用20%的比例生產(chǎn)2.0億噸礦渣水泥的產(chǎn)量，全國(guó)每年可節(jié)約1000多萬(wàn)噸煤炭，節(jié)約15.0億多度電能；因此，應(yīng)用少熟料技術(shù)生產(chǎn)水泥不但能降低水泥的生產(chǎn)成本，還節(jié)約大量的能源，減少環(huán)境污染，亦是對(duì)實(shí)現(xiàn)“十一五”計(jì)劃節(jié)約20%能源總體目標(biāo)的一個(gè)有力的舉措。

1  目前礦渣水泥的粉磨狀況

　　國(guó)內(nèi)多數(shù)企業(yè)在生產(chǎn)礦渣水泥時(shí)，采用熟料、礦渣、石膏共同粉磨的工藝。但是，由于礦渣易磨性較熟料差，水泥中礦渣得不到充分細(xì)磨，當(dāng)?shù)V渣水泥比表面積為300m²/kg時(shí)，水泥中的礦渣比表面積僅達(dá)到220～230m²/kg，平均粒度偏大，使得礦渣的潛在活性得不到有效發(fā)揮，影響了水泥的早期強(qiáng)度，限制了水泥中礦渣摻量的提高。如果為提高礦渣水泥中的礦渣比表面積，無(wú)疑，要較大地提高礦渣水泥的比表面積，這樣不但降低磨機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，還會(huì)出現(xiàn)熟料的過(guò)粉磨現(xiàn)象，因?yàn)槭炝喜糠?um以下的顆粒占較大比例時(shí)，將會(huì)降低水泥的后期強(qiáng)度。因此，混合粉磨時(shí)，兩者細(xì)度難以兼顧，不是影響磨機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量、降低水泥的后期強(qiáng)度，就是無(wú)法激發(fā)礦渣的潛在活性。因此，我們提倡生產(chǎn)礦渣水泥時(shí)，熟料與礦渣分別粉磨的生產(chǎn)工藝，達(dá)到兩者兼顧的目的。

2  熟料與礦渣分別粉磨

　　單獨(dú)粉磨熟料，在技術(shù)上沒(méi)有較大的區(qū)別，不作詳細(xì)論述。由于礦渣的易磨性較差，利用不同的礦渣粉磨技術(shù)，其質(zhì)量、產(chǎn)量及效益差別很大。

　　現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大多數(shù)水泥生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)礦渣微粉均采用球磨機(jī)設(shè)備，在正常的球磨機(jī)生產(chǎn)中，單獨(dú)粉磨礦渣的平均電耗是粉磨水泥的2～3倍。產(chǎn)品比表面積達(dá)到450㎡/kg時(shí)，粉磨電耗較高；北京某鋼廠、通化某鋼廠、福建等企業(yè)的礦渣粉磨系統(tǒng)電耗均在100kwh/t左右。部分企業(yè)技術(shù)指標(biāo)，見(jiàn)表1

表1    傳統(tǒng)的開(kāi)路磨機(jī)生產(chǎn)普通礦渣微粉產(chǎn)量指標(biāo)

磨機(jī)規(guī)格	φ1.83m×7m	φ2.4m×13m	φ2.6m×13m	系統(tǒng)電耗
產(chǎn)量指標(biāo)	1.5～1.8t/h	7.0～7.5t/h	9.0t/h	100kwh/t

　　當(dāng)粉磨的礦渣比表面積低于450㎡/kg時(shí)，礦渣微粉的活性并沒(méi)有完全發(fā)揮出來(lái)；摻入水泥后雖然后期強(qiáng)度有所增長(zhǎng)，但是，3d強(qiáng)度卻降低1～3Mpa，質(zhì)量≤S75級(jí)礦渣微粉國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。這種粉磨方式存在：磨機(jī)產(chǎn)量低、礦粉比表面積低、摻入水泥的比例少、其經(jīng)濟(jì)價(jià)值也較低的問(wèn)題。

3  問(wèn)題的解決

　　 試驗(yàn)結(jié)果表明，礦渣的比表面積只有達(dá)到480㎡/㎏左右時(shí)，大多數(shù)顆粒分布在2～40um之間，其活性才能發(fā)揮出來(lái)，對(duì)混凝土強(qiáng)度的發(fā)揮起決定性作用。因此，我們探討利用球磨機(jī)生產(chǎn)礦渣微粉時(shí)，采用活化技術(shù)生產(chǎn)礦微粉，可以提高磨機(jī)產(chǎn)量、提高礦渣的比表面積，提高礦渣的活性。

　　由四平市宏橋水泥技術(shù)研究所開(kāi)發(fā)研制的礦渣微粉活化技術(shù)，適用于在球磨機(jī)上生產(chǎn)礦渣活化微粉。是在充分利用原有設(shè)備條件的情況下，通過(guò)改變磨內(nèi)結(jié)構(gòu)、研磨體級(jí)配及利用礦渣專(zhuān)用活化劑通過(guò)粉磨時(shí)激發(fā)礦渣的活性；生產(chǎn)的礦渣活化微粉具有磨機(jī)產(chǎn)量高、電耗低、產(chǎn)品質(zhì)量高、成本低等特點(diǎn)；質(zhì)量達(dá)到礦渣微粉國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)S105級(jí)，其活性指數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)S105級(jí)的指標(biāo)；

 

3.1  比傳統(tǒng)的磨機(jī)生產(chǎn)普通礦渣微粉提高產(chǎn)量50%～100%；在比表面積450㎡/kg～550㎡/㎏的情況下，電耗是傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的50%左右。見(jiàn)表2

磨機(jī)規(guī)格	φ1.83m×7m	φ2.4m×13m	φ2.6m×13m	系統(tǒng)電耗
產(chǎn)量指標(biāo)	4.5～5.0t/h	14.5～15.0t/h	17.0～18.0t/h	55.0kwh/t

3.2  激發(fā)礦渣活性和提高微粉質(zhì)量，比表面積可以達(dá)到450～550㎡/kg；摻入礦渣活化微粉的水泥強(qiáng)度比摻入普通礦渣微粉的水泥強(qiáng)度高于3Mpa～5Mpa；可以實(shí)現(xiàn)：

3.2.1  水泥摻入50%左右的礦渣活化微粉，安定性好，水泥3d強(qiáng)度增加1～3Mpa，28d強(qiáng)度增加3～8Mpa，摻加礦渣活化微粉后的水泥強(qiáng)度大于摻加礦渣活化微粉前的水泥強(qiáng)度指標(biāo)；

3.2.2  利用60～80%的礦渣活化微粉，生產(chǎn)32.5～42.5級(jí)水泥，達(dá)到國(guó)家水泥新標(biāo)準(zhǔn)；可降低水泥生產(chǎn)成本20～40元/噸；

　　山水集團(tuán)某公司利用四平水泥所礦渣活化技術(shù)在φ500㎜×500㎜試驗(yàn)?zāi)C(jī)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。見(jiàn)表3

水泥強(qiáng)度 Mpa	40%活化微粉+54%熟料	50%活化微粉+44%熟料	60%活化微粉+34%熟料	20%活化微粉+42.5水泥	30%活化微粉+42.5水泥	40%活化微粉+42.5水泥
3d抗折	4.7	4.4	4.0	5.4	5.2	4.9
3d抗壓	22.0	18.9	17.5	25.2	23.6	21.2
28d抗折	8.6	9.0	8.7	9.1	8.8	8.5
28d抗壓	56.4	55.9	54.2	52.6	53.4	53.2

　　由于各地礦渣的化學(xué)成分不同、質(zhì)量也不同，所以利用活化技術(shù)生產(chǎn)礦渣活化微粉的3d抗壓強(qiáng)度在9～17Mpa之間。利用活化微粉生產(chǎn)的水泥質(zhì)量也同樣受到影響。如：柳鋼礦渣活性較好，廣西大化利用80%的礦渣活化微粉與熟料粉生產(chǎn)的水泥，3d抗壓強(qiáng)度達(dá)到25.9Mpa；華北邢臺(tái)、邯鄲等地的礦渣活性次之，某廠利用60～75%的礦渣活化微粉與熟料粉生產(chǎn)的水泥，水泥3d抗壓強(qiáng)度亦達(dá)到15.0～20.0Mpa。

　　河北邢臺(tái)某水泥有限公司利用四平水泥所礦渣活化技術(shù)在φ500㎜×500㎜試驗(yàn)?zāi)C(jī)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、摻入30～50%活化微粉的水泥，與未摻入活化微粉的水泥質(zhì)量對(duì)比；2、用55～75%活化微粉生產(chǎn)的水泥與未摻入活化微粉的水泥質(zhì)量對(duì)比。見(jiàn)表4

表4        在φ500㎜×500㎜試驗(yàn)?zāi)C(jī)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

形式	實(shí)  驗(yàn)  項(xiàng)  目	3d強(qiáng)度		28d強(qiáng)度		凝結(jié)時(shí)間
		抗折	抗壓	抗折	抗壓	初凝	終凝
成品	32.5級(jí)水泥，細(xì)度4%	2.5	13.0
勾兌	35%礦渣活化微粉＋65%水泥	3.9	20.2	10.7	47.2	3：21	6：06
	45%礦渣活化微粉＋55%水泥	4.0	19.0	10.9	52.8	3：37	6：35
	55%礦渣活化微粉＋45%水泥	3.6	18.6	10.1	54.1	3：27	5：31
粉磨	100%熟料，細(xì)度4%，382㎡/㎏
勾兌	75%礦渣活化微粉+25%熟料粉	3.1	14.0	11.2	58.7	2：59	6：32
	65%礦渣活化微粉+35%熟料粉	3.90	18.9	10.2	59.7	2：30	6：09
	55%礦渣活化微粉+45%熟料粉	3.4	17.4	9.4	64.4	2：45	5：31

 

檢驗(yàn)結(jié)果：1、摻入35～55%活化微粉的水泥，比摻入活化微粉前的水泥3d抗壓強(qiáng)度平均提高6.3Mpa；28d抗壓強(qiáng)度平均達(dá)到51.4Mpa；2、用55～75%的礦渣活化微粉生產(chǎn)的水泥，比未摻入礦渣活化微粉的水泥3d強(qiáng)度平均提高3.8Mpa；28d抗壓強(qiáng)度平均達(dá)到60.9Mpa；

河北邢臺(tái)某水泥有限公司利用四平水泥所礦渣微粉活化技術(shù)在2.4m×9m磨機(jī)試生產(chǎn)，試生產(chǎn)目的：摻入30～50%活化微粉的水泥，與未摻入活化微粉的水泥質(zhì)量對(duì)比；摘錄幾組運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表5

表5          2.4m×9.0m磨機(jī)生產(chǎn)質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告

形式	實(shí)    驗(yàn)    項(xiàng)    目	3d抗折強(qiáng)度Mpa	3d抗壓強(qiáng)度Mpa
成品	32.5級(jí)水泥  細(xì)度4%	2.60	12.1
1#	30%礦渣活化微粉＋70%水泥	3.70	16.8
2#	30%礦渣活化微粉＋70%水泥	3.6	17.0

 

檢驗(yàn)結(jié)果：摻入30%活化微粉的水泥，比摻入活化微粉前的水泥3d強(qiáng)度平均提高4.8Mpa

4  結(jié)論

　　利用30%左右的少量熟料摻入70%左右的礦渣活化微粉生產(chǎn)的礦渣水泥，主要是通過(guò)礦渣的活化技術(shù)激發(fā)礦渣的活性而生產(chǎn)礦渣活化微粉，實(shí)現(xiàn)礦渣活化微粉等量代替混凝土中的部分水泥用量、等量代替水泥中的部分熟料用量。

　　利用少量熟料生產(chǎn)符合國(guó)家水泥新標(biāo)準(zhǔn)的32.5級(jí)～52.5級(jí)水泥，生產(chǎn)水泥可以節(jié)省30%～50%的熟料；不但降低了生產(chǎn)水泥的成本，還節(jié)省了大量的能源，減少了環(huán)境的污染。

　　因此，有礦渣資源的鋼鐵企業(yè)、水泥企業(yè)生產(chǎn)礦渣活化微粉，實(shí)現(xiàn)利用少量熟料生產(chǎn)符合國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)的32.5～42.5級(jí)礦渣水泥，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和較好的社會(huì)效益。