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提高水泥混合材掺加量的有效措施龙运兰

发表时间：2020/1/16 来源：《基层建设》2019年第28期作者：龙运兰

[导读] 摘要：2018年，中国水泥产量接近22.1亿吨，占据世界水泥总产量的55%，由此说明中国在世界水泥行业担任着举足轻重的地位。

        天伟水泥有限公司 832000
        摘要：2018年，中国水泥产量接近22.1亿吨，占据世界水泥总产量的55%，由此说明中国在世界水泥行业担任着举足轻重的地位。同时，水泥行业也消耗了大量的资源和能源，例如电力资源，矿石资源等，但是同时也产生一部分污染物，例如工业粉尘等等。这些大气污染物给自然带来了巨大的环境负担。从联合国气候大会以来，人类对于环境的保护意识越来越重视。政府也重视企业的环保问题，所以"绿色和低碳水泥"将成为未来水泥生产发展的道路。因此生产"绿色和低碳水泥"最重要的就是增加水泥中混合材料的量并减少水泥熟料，这样不仅有利于环境的保护，更加有利于降低水泥的生产成本。这样也更加有利于企业面对竞争日益激烈的水泥市场。本文主要研究如何增加水泥中混合材料含量。
        关键词：水泥；混合材料含量；绿色环保；有效措施
        引言
        由于性能优良的绿色混凝土的概念被提出，大多数人都是用矿渣来作为提高水泥重要成分。然而由于矿渣的本身性质导致了水泥的混合材料的掺杂量受到限制。这一问题主要是解决矿渣的磨细问题。经过大量科学研究人员研究，通过分析大量数据得出当水泥中矿渣的比表面积每千克大于350m2时，可以大大提高水泥的整体性能。只有当比表面积达到450〜600m2/kg，才能达到大量掺杂的目的。但是，这种细度要求在磨渣方面有很大的困难。首先，炉渣颗粒由玻璃体的连续网络组成。在研磨过程中很难破坏这种结构。其次是炉渣的磨碎特性决定了0〜5m的粒径含量过小，而后者在提高比表面积方面起着主导作用，实现高的比表面积并不容易。因此，传统的研磨方法无法用于获得足够的细度并抑制炉渣活性的充分发挥，因此仍被用作生产中的一般混合材料。因此，为了降低生产成本以及资源综合利用方面具有巨大潜力，有必要进一步研究炉渣的超细粉碎工艺。
        1矿渣的磨碎特性及其对生产的影响
        考虑到炉渣的磨碎特性，许多文献从不同角度论证了单个颗粒的结构，形态和矿物组成，产生环境和水淬条件。合肥水泥研究设计院采用粉磨工作指数试验方法的结果表明，矿渣具有难以磨碎的特性，远高于水泥熟料甚至钢渣等高硬度材料。一般来说，炉渣的磨碎度为21〜26kWh/t，高于水泥熟料。如果使用普通的混合和研磨过程，则这种难以磨碎的特性对生产的影响非常明显。当水泥的比表面积相似时，矿渣含量在15%至25%之间时，对水泥厂产量影响不大，减少量约为5%;但是随着含量的增加，轧机的产量明显下降。当添加40%的矿渣时，轧机的产量下降了35%。原因是炉渣和熟料的磨料差异很大。在使用球磨机的情况下，炉渣较少的时候，对其磨碎细度效果不好，但是当炉渣量增加时，这种作用变得明显。此时，如果要获得相同的产品细度，我们必须选择合理的粉末设备才可以提高水泥混合材的掺杂量，这也是难度所在。也就造成国内水泥企业混合材含量较低，大大增加了企业的成本。
        2增加渣量的几种工艺方法
        2.1炉渣原料的选择
        不同的矿渣具有不同的性质，因此需要考虑矿渣的理化性质从而选择适合的原料，不然都会影响其掺入或使用效果。因此，原材料的选择应作为生产的首要条件。可以依据GB/T203-199《水泥用粒状高炉矿渣》来选择，其中规定了矿渣的主要指标。虽然不依照规定也可以选择任意的原料，但是从降低成本节约能源的角度，按照标准选择原料，可以更好地利于机器的运行，同时以具有良好磨料的炉渣为选择更利于磨削和节能。
        2.2分别研磨
        考虑到矿渣难以磨碎的特性，国内许多水泥厂已经进行了多种磨碎工艺，而磨碎就是其中之一。该过程使用两个或多个研磨机，根据物料的不同研磨特性研磨熟料和矿渣，这样可以大大节约成本，同时可轻易将比表面积从每千克300m2到360m2。此时炉渣的比表面积仅相对较小。

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需要将其研磨至350m2/kg，这可以将PS42.5水泥的矿渣含量从20%增加到45%。可以看出，研磨工艺是增加炉渣量的有效方法。国内已经有PS42.5至PS62.5水泥的相关报道。
        采用单独的研磨技术可以根据所需的细度控制炉渣的比表面积，由于降低磨削难度，熟料的研磨更加精准容易控制这大大有利于提高水泥的性能。例如，新明水泥等许多公司工厂都使用ϕ2.2m×7.5m开式高流量细磨机来研磨矿渣，产品主要用于生产水泥制品，少量用作高性能混凝土。其中比表面积控制在每千克420m2，耗电量为76kWh/t。通过大量的数据统计，经过单独研磨之后，孰料的细度低于4%，比表面积则控制在每千克350m2,而每小时产量则高达12t,这一数据大大高于转化前的混合研磨的情况。生产成本的大幅降低有巨大的经济空间。另一个制粉站则使用ϕ2.4m*3m开放式高精磨，可单独研磨矿渣。该产品的比表面积为420〜460m2/kg，产量为7〜8t/h，耗电量为75kwh/t。
        广东某一水泥厂采用ϕ2.2m×6.5m和0-SepaN-350选粉机进行操作，分别筛选和研磨矿渣，可以生产每千克470m2的矿渣。而耗电量约为78kWh/t。近年来，在中国开发的各种新型粉末分离器，例如合肥水泥研究设计院开发的TCX,JS空气喷射器和DS和ADW涡旋分离器，目前也用于矿渣的研磨，在矿渣磨削中起着重要作用。
        2.3振动研磨
        众所周知，在矿渣粉末的细磨过程中，有一种设备具有较高的性价比，这就是振动模具。振动模具具有投入资金较少，所用的设备面积少等特点，特别是他的工艺简单，操作便捷是较为理想的选择。一般来说，如果需要生产比表面积为每千克420m2的超细矿渣粉末，我们一般采用流式粉碎法进行工业化生产水泥，例如：合肥某设计院研制了HM振动磨，其具有高频、大振幅等特点，成功应用于河南等地区的开式流渣磨中，具有良好的效果，比表面积可达到每千克420m2，产量为1.5〜2.0tVh和功耗约60kwh/t。
        2.4立磨和辊磨
        近年来，越来越多的企业科研院所开始研制立式磨辊压制工艺系统，这一工艺也受到越来越多企业的追捧，成为矿渣粉磨工艺的新趋势。合肥某一设计院成功开发了ϕ1200m×600m辊压机+ϕ2.6m×13m开流高细磨联合粉磨系统，其已成功应用到江苏某水泥制品厂，产品的比表面积高达每千克480m2，产量为22〜26t/h，系统功耗为50〜58kWh/t。该指标在国内超细渣磨削中处于先进水平。
        在国外，使用立式磨机或辊压机工艺系统对炉渣进行细磨非常普遍。矿渣粉磨中使用的立式磨粉机具有干燥和磨粉一体化的特点。它可以直接对含水量为10%至15%的湿渣进行超细粉碎。因此，立式磨粉机不仅工艺相对简单，不需要干燥系统，而且具有高产量，低消耗的优点。
        结论
        矿渣难以磨碎的特性决定了仅仅采用传统的混合研磨的方法进行研磨是不够的，这样只会导致混合材掺加量较低的情况，所以我们应采用分级研磨的方法，利用不同矿渣的特性选择合适的设备，这样可以达到事半功倍的效果。本文讨论的几种精磨工艺可以为企业应用其特定条件提供参考。一般来说，球磨更适合中小型水泥厂或可以使用空转球磨机的公司。在一些老工厂中，则可以使用立式磨机和辊压机的研磨技术。这样具有降低成本，提高利润空间的作用。
        参考文献
        [1]李冷，普宪滨，粉碎机械力化学的进展及其在材料开发中的应用.武汉工业大学学报，1993，15（1）：23~262.
        [2]莫庆援.水泥熟料的机械力化学活化。华南理工大学硕士学位论文，19883.
        [3]旋娟英。熟料颗粒的大小对水泥性能的影响.建材研究院专利，1983；24.