矿渣粉生产线

矿渣粉生产线（精选七篇）

矿渣粉生产线 篇1

1 传统立式热风炉结构及存在的问题

1.1 结构及操作

传统立式热风炉结构见图1, 主要由烧嘴、炉体和灰斗等组成。

点炉时, 先将柴油喷入烧嘴, 雾化后用点火枪点燃, 在炉体内燃烧, 并且通过一次风机和二次风机向烧嘴中配风, 提供柴油燃烧所需氧气。待炉温上升至一定温度时, 将磨细的煤粉通过一次风送入烧嘴中, 在炉体中和柴油进行煤油混燃。待炉温进一步上升至一定温度时, 停止向炉内喷柴油, 使煤粉独立燃烧, 并开启掺冷风风机与炉内热风混合, 产生满足使用温度和数量的烟气。煤粉燃烧产生的炉渣在灰斗内收集并通过排灰螺旋输送机由卸灰口排出炉外。

1.2 存在的问题

1.2.1 供热能力不足

矿渣粉项目的立磨需要配套供热能力7×1010J/h的热风炉, 烟气产生量≥76 085m3/h, 烟气温度600℃。

最初供货的热风炉设备配套烧嘴能力7×1010J/h, 炉容约50m3, 产生的烟气温度450～600℃。在试车过程中, 当热风炉出口烟气温度达到450～600℃, 启动立磨和主排风机后, 立磨出风口温度上升缓慢。如果加大主排风机的拉风量, 热风炉内的火焰会被抽灭。

1.2.2 冷风掺入量低

掺冷风风机风量45 000m3/h, 全压2 300Pa, 冷风入口在热风炉中部。试车过程中, 当需要加大掺冷风量时, 如果掺冷风管道的阀门开度较大, 经常出现冷风将炉内火焰吹灭的情况。

2 立式热风炉的改造及应用

2.1 立式热风炉的改造

2.1.1 增加炉容

本项目的立磨生产能力为60万t/年, 与此规模立磨配套的卧式炉炉容在100m3以上, 而此炉炉容仅为50m3。炉容小, 产生的烟气量少, 主排风机拉风时, 很容易将炉内烟气抽空、将烧嘴的火焰拉灭。为此, 将原来的圆筒状炉体从中间一分为二并且加大两个半圆炉体间距, 用钢板进行封闭焊接, 炉容由50m3扩大到110m3。

传统立式热风炉炉容加大过程中需要面临的难题是炉体加大后需要在炉内支撑加固, 但是在高温环境中, 用以支撑的耐火梁会受热变形, 失去支撑的作用。在本次立式热风炉改造中, 采用了内部中空的通风梁, 通过梁内流通的空气及时带走热量, 保证该梁不会发生较大变形。改造后的立式热风炉见图2。

2.1.2 增加烧嘴

增加1个烧嘴, 规格与原烧嘴相同。2个烧嘴同时工作, 但均不满负荷运转, 既可以满足生产需要, 又可以延长烧嘴的使用寿命。而传统立式炉均为单烧嘴形式, 仅根据不同供热需要更换不同规格的烧嘴。

2.1.3 改造一次和二次风机

原一次风机风量6 600m3/h, 全压5 600Pa;二次风机风量18 000m3/h, 全压3 500Pa。增加烧嘴后, 每台烧嘴配套的一次风机风量5 000m3/h, 全压3 500Pa;二次风机风量15 000m3/h, 全压2 500Pa, 风机均改为变频调速形式。

2.1.4 改造掺冷风口

原掺冷风风机风量能够满足热风炉掺冷风的需要, 故还保留, 但是掺冷风口的位置需调整。在热风炉顶部增加一个掺冷风口, 将原炉体中部的掺冷风口移到炉体下部。顶部掺入的冷风量不宜过大, 主要起煤粉助燃和调整火焰长度的作用;下部掺入的冷风量较大, 主要起降低炉内烟气温度和增加热风量的作用。

2.2 改造后的立式热风炉的性能曲线

升温阶段曲线见图3。其升温过程可分为三个阶段:第一阶段, 通过燃烧柴油可使炉温20min左右迅速上升至300℃;第二阶段, 炉温达到300℃后, 开始喷入煤粉, 使煤粉与柴油在炉内混合燃烧, 由于煤粉热值高, 炉温可以在20min左右升至900℃;第三阶段, 炉温达到900℃后, 可以停止喷入柴油, 使煤粉独立燃烧, 炉温保持在960～975℃, 热风炉升温阶段结束。

以矿渣原料含水率8%、立磨产量90t/h为例, 稳定燃烧阶段炉膛的温度和压力曲线见图4和图5。

由图4可知, 改造后的立式热风炉稳定燃烧的温度范围为960～975℃。如果矿渣原料含水率高, 可以加大烧嘴给煤量和风机风量, 提高热风炉的炉温和热风量, 炉膛温度最高可超过1 300℃。由热风炉提供的热气在进入立磨和煤磨之前需要兑冷风或者兑循环风来降低热气温度。

由图5可知, 改造后的立式热风炉稳定燃烧的炉内压力范围为-120～-200Pa。当立磨主排风机的风量加大时, 热风炉内部负压增加, 适当调整掺冷风量后, 炉内负压可趋于稳定。

2.3 技术经济指标

改造后的立式热风炉仍布置在原热风炉厂房内, 不需扩大厂房, 原厂房的混凝土框架保留, 土建费用与传统立式炉车间相比基本没有提高。

该热风炉出口烟气温度可在450～600℃范围内调节, 不仅能够满足1台90t/h矿渣立磨76 085m3/h的高温烟气需要, 同时还能满足1台5t/h煤磨10 000m3/h的高温烟气需要。改变了矿渣粉生产线中煤粉制备车间需要额外配备1台小型热风炉的传统模式, 减少了设备数量, 降低了煤粉制备和热风炉系统操作的繁琐程度。

改造后的立式热风炉与其他热风炉的技术经济指标比较见表1。

传统立式炉不能满足大型矿渣立磨的使用要求, 而卧式煤粉炉和沸腾炉虽能够满足大型矿渣立磨的使用要求, 但是存在煤耗高、占地大、易结焦和排灰量大等缺点。而改造后的立式热风炉的煤粉燃烧充分、不会产生结焦, 排灰量少、工人清灰工作量小, 节能环保, 厂房占地面积小, 热风炉系统可由中控室人员远程控制, 不需在热风炉现场安排工人。

2.4 改造后的立式热风炉特点

1) 大部分类似工程, 需要给立磨和煤磨各配一套热风炉, 设备投资费用高, 操作繁琐。改造后的立式热风炉其供热能力可满足1台90t/h的矿渣立磨和1台5t/h的煤磨需要, 能力达到7×1010J/h以上。

该热风炉的煤粉制备和热风炉燃烧系统采用中控室远程控制, 现场不需要安排专人观察火焰燃烧情况和清除炉内结焦。

2) 每台烧嘴的配风系统可以独立调节, 如果矿渣原料含水率低, 可以只运行1台烧嘴;变频调速比调节风管阀门更加灵活, 减少了阀门的数量, 减少了出现故障的环节数量;风机数量和风量的增加增大了热风炉的配风量, 保证热风炉提供更多的热风。

矿渣粉生产线 篇2

矿渣粉储库具有储存、汽车散装外运以及满足生产线正常生产的功能。钢筋混凝土库具有投资高、建设周期长、储量相对较低和占地面积较大等弊端;而大型钢板库具有投资省、建设周期短、储量大和占地面积小等特点, 是一种比较合理的选择, 也符合矿渣粉生产线环保节能的发展要求。本文介绍矿渣粉钢板库的组成、特点及应用。

1 组成及特点

1.1 组成

大型钢板库由基础、库体、出料系统和控制系统四个部分组成, 见图1。

1) 基础

基础为钢筋混凝土环形结构, 基础外壁与地面垂直, 内壁自下而上内切。

2) 库体

库体由库顶、库壁和库底三个部分组成。

库顶是一个球缺体, 下部和库壁焊接相连, 球缺体是由主梁、副梁和环梁组成。库顶设置透气孔或除尘器, 废气经除尘器过滤后排出, 有效地解决了上料时除尘和卸压问题。库顶设安全防护栏, 在库顶中心处设进料口, 库顶外侧设有防水、防潮、防寒、防高温和防腐蚀功能的保护层。

库壁是由厚度不等的钢板焊接而成, 形状呈圆筒形。库壁内侧有加固连接体系;外侧设有与库顶外侧一样的保护层, 开设通往库顶的旋梯。

库底为锥形结构, 见图2。库底的外层设置两层加强防水层, 内部表面再设置一层耐腐防水层, 以保证储库内物料的各项理化指标保持不变。

3) 出料系统

出料系统主要由压缩空气供排管道、库内气化管道和物料输送设施等组成。

4) 控制系统

采用全自动控制方式, 出料的程序、过程、时间及出料率等全部可由控制系统自动完成, 还可根据不同的需要来自行设定。

1.2 特点

1) 防止库内结露

由于库底有防水结构, 库壁及库顶全钢板采用焊接成形, 正常使用条件下, 库内保持微正压, 所以, 除去物料入库时随料带入的空气和水分, 没有其他水和气体进入库内的条件。大断面的料柱, 一般直径和高度都在20m以上。进料带入的气体形成正压迫使气料迅速分离, 而没有产生潮解的条件。因此矿渣粉能在较长的存放时间内, 确保理化指标基本不变。

在库内外温差较大的条件下, 钢板库库壁处结露的概率远远大于砖混结构和钢筋混凝土结构的筒库。但是由于在设计上采用了保温和防腐等措施, 再加上钢板库库内正压的作用, 改变了库外温度对库内温度的影响, 消除了因温差造成的结露问题。

2) 物料均化

传统圆库因其圆截面积小, 单位时间布料层较厚。而大型钢板库的截面积大, 单位时间进料时, 形成堆积料层厚度小。另外, 中心进料自然形成了顶角为45°左右的坡面, 进一步扩大了进料扩散面积。出料时, 底部流态化物料层厚度为0.9m, 实现了物料的二次均化。

3) 低料位出料

当采用库底中心低料位出料工艺时, 利用上部物料的自重将流态化物料通过管道压出库外, 从而实现了物料的低位出料, 物料的排空率可达90%。

4) 物料清空

为了适应钢板库储存功能改变或检修需要, 达到库内物料清空条件, 外加了物料清空装置, 见图3。

该装置采用负压抽吸原理, 将库内物料吸出库外, 经气料分离, 物料进入提升机经空气斜槽输走。

5) 粉尘排放

由于库内部空间大, 物料自库顶中心进入后, 有充分的空间及时间进行气、料分离, 随着物料的进入, 相对封闭的库内压力增大, 加快了气料分离速度和增加了矿渣粉的沉积密度。分离后的含尘气体通过库顶排气口, 经滤袋收尘后排出库外, 从而形成了无功耗的自滤尘功能。

6) 投资低

以2万吨储库为例, 传统混凝土圆库造价约为700万元, 而大型钢板库的造价约为360万元, 投资仅为传统混凝土圆库的51%。

7) 建设周期短

从设计、施工到竣工, 大型钢板库的建设周期仅为3个月, 并且施工受天气影响较小。

8) 占地面积小

钢板库工艺布局灵活, 具有占地面积小的特点, 同时对地质条件的适应性较好。

2 应用

2.1 在迁安首嘉建材有限公司的应用

2.1.1 钢板库工艺布置

该公司年产90万吨矿渣粉生产线选用了2座储量为1万吨的钢板库, 由山东茂成大型钢板库技术开发有限公司总承包, 2010年建成投产。

两座钢板库按轴线纵列布置, 两库中心间距25m。矿渣粉经除尘器收集, 再经过螺旋给料机、双层卸灰阀、空气斜槽和斗式提升机送入钢板库;出料时, 物料经库底物料输送管道输送到库外, 直接到装车平台, 两个库分设装车平台, 平台上设散装机, 出料管道直接接到散装机。

2.1.2 钢板库技术参数见表1

2.1.3 系统组成

该库基础采用C30钢筋混凝土结构, 库壁钢板厚度自下而上分别为12mm、10mm、8mm和6mm。

出料采用库底中心低料位出料工艺, 见图4。压缩空气输送管道采用无缝钢管, 输送能力为200～300t/h。

库底气化管分区设置, 中心气化区 (A) 管道采用同心圆环形布置, 边部气化区 (B、C、D和E) 分为4个扇形区域对称布置;管道上按要求开孔。A区供排气主管布置在出料通道内;B区供气主管布置在出料通道内, C、D和E区供气主管布置在库外;B、C和D区排气主管环形布置在库外, E区排气主管布置在库内, 各分区排气管道内的气体最终排入出料管道。库底气化管分区示意见图5。

2.2 在三河首嘉建材有限公司的应用

2.2.1 钢板库工艺布置

该公司3条年产60万吨矿渣粉生产线 (其中一条线为预留) 配套建设2座2万吨钢板库, 由山东华建建设公司总承包, 2011年建成投产。

2.2.2 钢板库技术参数见表2

2.2.3 系统组成

2万吨钢板库的系统组成与1万吨钢板库相比, 除了出料系统不同外, 其余基本相同。出料时提升机将矿渣粉提到空气斜槽再送到散装仓, 由散装仓下部安装的散装机直接散装车外运。

3 钢板库建设模式选择

钢板库建设专业性较强, 国内也发生过钢板库倒塌的事故, 再加上是在首钢矿渣粉生产线上的首次应用, 为了保证钢板库建设质量, 降低投资, 确保安全, 综合考虑采用工程总承包模式。

由于钢板库生产企业众多, 实力相差悬殊, 作为业主和设计方做了如下工作:

1) 选取几家综合实力强、业绩突出和售后服务好的厂家进行技术交流, 了解钢板库的结构及应用情况, 分析造成个别钢板库倒塌的原因, 并到已建好的同类钢板库现场进行实地考察。

2) 进行工程招投标, 选择合适的有钢板库总承包资质的生产厂家。

3) 向总承包方提供准确和详细的工艺资料、地质资料及气象条件资料, 便于承包方正确设计。

4) 审查总承包方的设计图纸和施工组织方案, 在建设过程中加强监理, 确保工程质量。

矿渣粉生产线 篇3

1 磨机主要技术参数 (见表1)

2 磨机的操作措施及技术参数的优化

2.1 入磨矿渣采取措施

在操作时做到两稳保一稳, 一是稳定矿渣水份, 二是稳定喂料量, 保证磨机运行参数的稳定。在生产时对原料堆场每天用的矿渣进行取样检验水份, 依据矿渣水份搭配入磨, 尽量减少水份的波动, 喂料要均匀。每次调整喂料量不超过3%为宜, 磨机运行平稳, 热工制度稳定。

2.2 优化技术参数

(1) 出磨产品比表面积控制指标的优化

磨机是一个闭路循环, 闭路磨的产品颗粒级配较窄, 磨机产品的颗粒形状决定了水化速度小, 这一点是无法改变的, 对矿渣产品早期活性指数低, 我们只能从颗粒级配入手, 做出数组不同产品比表面积的活性指数试验, 优选出了最佳比表面积控制指标。

(2) 磨机出口温度的确定范围

磨机出口温度高低直接影响生产成本, 控制好出口温度、多用循环风是降低煤耗的关键要素, 我公司磨机出口温度控制在96±2℃。

(3) 磨内压差控制

磨内压差是物料循环负荷大小的一个技术参数, 磨内压差大小与磨内物料循环负荷大小成正比。磨内保持适度的压差, 使物料内循环负荷保持最佳的状态, 对提高磨机产量及粉磨效率是非常有利的。在稳定磨机的工况下, 压差控制在ΔP2.9~3.2k Pa.。

3 结束语

矿渣粉生产线 篇4

矿渣是炼铁时排出的以硅酸钙和硅铝酸钙为主要成分的熔融物, 经水淬而成粒状活性材料, 呈棕黄色、灰白色、黑褐色;多孔、疏散;粒度一般在15mm以下;松散容重为400~800kg/m3;自然含水率为5%~18%。高炉矿渣的排放量随着矿石品位和冶炼方法不同而变化, 如采用贫铁矿炼铁时, 每吨生铁可产出1~1.2t高炉渣;用富铁矿炼铁时, 每吨生铁只产出0.35~0.5t高炉渣[1]。

随着我国废弃物资源化的推进, 矿渣在建材领域得到了广泛的发展, 由于矿渣粉用在混凝土中具有成本低、工作性好、后期强度高、水化热低、耐久性好等优点[2], 已成为配制混凝土的重要组分之一。掺入水泥混凝土中的活性矿渣粉对水泥混凝土强度的贡献主要有两方面:一是参与水泥水化, 降低水化热补充浆体后期强度;二是填充水泥颗粒与骨料之间的孔隙, 提高浆体密实性。

目前矿渣粉磨技术已经日趋成熟, 多数矿渣粉生产企业采用辊磨粉磨系统。该系统流程简单, 操作方便快捷, 维护方便[3]。截止到2014年初, 中材装备集团有限公司已出售矿渣辊磨约200台, 在国内矿渣粉磨技术和设备应用上都处于领先地位。

2013年初, 重庆钰宏再生资源有限公司与中材装备集团有限公司签订了年产60万吨矿渣微粉生产线合同, 由中材装备集团有限公司负责生产线机电设备供货及系统总成, 并于2014年1月完成了生产线的全部安装工作。这是国内第一台国产化超细粉磨的矿渣辊磨, 合同要求:实现磨机矿渣粉设计产量90t/h、成品比表面积520m2/kg以上, 主机电耗≤38k Wh/t。2014年3月经过系统调试, 实现磨机矿渣粉产量97.4t/h, 成品比表面积538m2/kg, 主机电耗37.6k Wh/t, 截止到2014年6月已累计生产矿渣粉16万吨。现将系统运行情况做以下介绍。

2 矿渣辊磨系统工艺流程

矿渣辊磨系统采用单风机系统, 工艺流程简单, 操作便捷, 也是目前绝大多数矿渣粉生产厂家采用的流程。

矿渣由喂料皮带经螺旋绞刀喂入辊磨, 在辊磨中物料随着磨盘的旋转从其中心向边缘运动, 同时受到磨辊的挤压而被粉碎。粉碎后的物料在磨盘边缘处被从风环进入的热气体带起, 粗颗粒落回到磨盘再粉磨;较细颗粒被带到选粉机进行分选;分选后的粗粉返回到磨盘再粉磨, 合格细粉进入袋式收尘器收集为成品。部分难磨的大颗粒物料 (包括铁渣) 在风环处不能被热风带起, 通过吐渣口进入外循环系统, 在此经过除铁后再次进入辊磨与新喂物料一起粉磨。出收尘器的成品通过空气输送斜槽、提升机等设备送入到成品库中。

磨机通风和烘干需要的热空气由热风炉提供, 热风通过管道进入磨机, 出磨气体通过收尘器净化后由系统风机送出, 一部分排入大气, 另一部分循环入磨。

重庆钰宏再生资源有限公司TRMS45.3系统工艺流程见图1。

3 辊磨系统主机设备配置

TRMS45.3矿渣辊磨系统的核心设备是由中材装备集团有限公司自主研发的TRMS45.3辊磨。虽然对于粉磨超细矿渣粉采用辊磨在能耗方面具有明显优势[4], 而采用传统的矿渣辊磨仍不能满足生产需求。因此, 针对高比表面积的矿渣粉磨, 在采用水平磨盘和锥形磨辊来保证物料形成稳定料床的基础上, 配置新型LV选粉机, 并对磨机的转速、液压系统、摇臂系数等做了优化, 以保证成品比表面积可以在400~600m2/kg范围内灵活调节。工艺系统布置了多道除铁装置, 可有效除去矿渣中金属铁, 提高辊套和磨盘的耐磨性。

4 矿渣原料性能

矿渣是炼铁过程中产生的副产物, 重庆钰宏再生资源有限公司矿渣主要来自重庆钢铁集团有限公司, 全部为水淬矿渣, 矿渣粒度均匀, 色泽稍暗, 平均粒度约3~5mm, 入厂矿渣水分30%~35%。2013年中国水泥发展中心对重庆钰宏矿渣原料性能进行了检测分析, 结果如下:

(1) 矿粉密度ρ=2.9g/cm3;

(2) 粉磨功指数 (Bond法) Wi=19.78k Wh/t (P=80μm) 。

从上述检测结果可以看出, 重庆钰宏再生资源有限公司矿渣属于中等易磨性矿渣。

5 生产实践

自2014年1月磨机安装完毕, 单机试车、联动试车后, 正式开机调试。经两天优化实现磨机产量96~97t/h, 成品比表面积520~540m2/kg, 磨机振动1.8~2.1mm/s。

粉磨系统运转稳定后, 3月份对磨机进行了考核, 结果为:原料综合水分13.9%, 产量97.4t/h (干基) , 平均比表面积537.8m2/kg, 主电机电耗37.6k Wh/t。截止到6月中旬, 已生产矿粉16万吨。

磨机正常生产时的操作画面如图2。

磨机稳定生产时主要控制参数如表2。

6 运行参数分析

(1) 辊磨主机

从磨机稳定运行时运行参数来看, 稳定运行时无喷水, 磨机振动值在1.9~2.1mm/s, 通过微调可实现产品比表面积在420~540m2/kg;磨机产量90t/h时, 磨机正常运行的油缸压力为11~12MPa, 磨机运行功率为3380~3 680k W (磨机主机配置4000k W, 目前无进相) , 磨机出力约80%~90%, 达到了磨机设计的使用效率。

从考核期间的数据来看, 在比表面积537.8m2/kg时产量97.4t/h (干基) , 折合到450m2/kg, 矿渣产量可到129t/h, 由此可见磨机产能还有很大的潜力。

(2) 选粉机功率

从投料110t/h磨机长期稳定运行期间的选粉机运行情况来看, 选粉机正常给定36~36.5Hz即可满足矿粉成品比表面积的要求技术指标, 此时选粉机电流300~315A、转速103~110r/min、功率120~130k W (选粉机功率配置为314k W) , 选粉机电机出力38%~41%, 选粉机运行效果良好, 且仍有可优化的空间。

(3) 风机效率

在连续运行过程中风机转速33~34Hz, 电流47~50A, 风机实际消耗功率约455~484k W, 电机出力约36%~39%, 风机电耗7.4~7.9k Wh/t, 风机电耗中等;在调试过程中对系统风量进行了多次标定, 标定结果见表3。

从表3中可以看出, 磨机出口粉尘浓度为260~270g/m3, 系统风量满足设计指标, 且风管尺寸设计有富余。

(4) 磨机振动

在稳定喂料110t/h、比表面积520m2/kg以上时对磨机振动情况进行了测定, 结果见表4。

从表4中可以看出, 磨机正常运行时, 运行平稳, 振动值小。

7 结语

中材装备集团有限公司自主研发的TRMS45.3辊磨系统粉磨高比表面积矿渣粉 (≥520m2/kg) , 各项指标均达到设计能力 (表5) , 为辊磨粉磨高比表面积矿渣粉技术开辟了新的篇章。

摘要：矿渣的资源化利用是目前冶金渣废弃物资源化率最高的一种材料, 矿渣作为建材产品使用具有很多的优势。由中材装备集团有限公司最新研发的生产矿渣超细粉 (≥520m2/kg) 的TRMS45.3矿渣辊磨系统, 目前已投产运转3个多月, 生产矿粉16万吨, 从磨机生产情况来看, 在成品比表面积520530m2/kg时可实现产量9097t/h、主电机电耗3738k Wh/t, 达到或超过了设计指标。

关键词：辊磨,矿渣,超细粉

参考文献

[1]孙树杉.钢铁渣的资源化利用[G].2013年第二届冶金渣综合利用培训论文集:2013:60-75.

[2]冯蕾, 张永娟, 张雄, 等.矿渣颗粒群特征与活性指数的灰色关联分析[J].建筑材料学报, 2009, 12 (3) :272-276.

矿渣粉生产线 篇5

1 调研及分析

为了解决掺矿渣粉水泥出现的不正常现象，我们选择了几个有代表性的企业进行了调研和分析，这几个水泥粉磨站的生产工艺大同小异，具体可分为4种：1)生产工艺为两台规格相同的磨机并在一起，其中一台粉磨水泥，另一台粉磨矿渣粉。出磨水泥和出磨矿渣粉各用一台空气输送斜槽送入双轴搅拌机，经混合后由提升机提入水泥库。2)生产工艺与第1种的差别是没有双轴搅拌机，出磨物料直接同时由提升机提入水泥库。3)生产工艺为外购矿渣粉，在磨尾安装一个矿渣粉圆仓(矿渣粉应有足够的库存量，但是这几个水泥粉磨站设计的圆仓较小，矿渣粉的库存量不足，不能保证连续均匀稳定地掺入矿渣粉，建议加大矿渣粉圆仓)，矿渣粉经计量后入磨尾输送设备或直接入提升机提入水泥库。4)生产工艺与第3种的区别是增设了双轴搅拌机。以上几个企业的共同点是：水泥中掺兑矿渣粉的比例在15%～40%。我们对不同生产工艺的粉磨站进行了入库水泥的现场取样。在取样的过程中发现第1种生产工艺有磨机闷磨现象，该现象经常发生，特别是雨水较多的季节。根据调查和掌握的情况，首先对现场取的几组水泥样进行观察和试验，用取样勺底部慢慢施压后仔细观看，可以看到水泥颜色黑白相间有色差。闷磨混合后的水泥颜色色差更为明显。为此我们对某企业生产P·S32.5级的出磨水泥进行重点试验：该企业水泥中掺兑30%的矿渣粉，经过6个月的生产试验发现，水泥强度值变化非常大，如出磨水泥3d抗压强度最低为12.3MPa，最高为20.4MPa(内控指标为16.0MPa±1.5MPa)。出磨水泥28d抗压强度最低为34.4MPa，最高为45.0MPa(内控指标为40.0MPa±1.5MPa)。同时与之相对应的出磨水泥的凝结时间也有很大变化，如对应3d强度低的水泥初凝和终凝时间都有所延长，甚至个别样品初凝时间长达8h，终凝时间12h。对6个月的数据按月进行统计，水泥28d抗压强度的标准偏差为1.6～3.5MPa。由此可以看出，掺兑矿渣粉的水泥如不采取恰当的措施，就难以保证其质量的均匀稳定。为此，2008年做了如下试验：把掺兑好的水泥放入到密闭的容器中，然后在其底部充高压气体搅拌，3min后倒出，用上面的方法用放大镜仔细观看水泥颜色，发现颜色基本一致。然后再把经过气力搅拌的水泥装入实验室的净浆搅拌机中搅拌3min，然后再观察比对，发现均化好的水泥颜色一致，没有一点儿色差，达到了较为理想的均化效果。

2 措施及效果

山东省矿渣粉产业十年发展历程 篇6

高炉矿渣 (简称矿渣) 是高炉炼铁过程中排出的副产品。2009年山东省生铁产量达到5273.2万吨, 产生的高炉矿渣约2000万吨。高炉矿渣具有较高的潜在活性, 将其单独粉磨至一定的细度后, 混合制成水泥或直接替代部分水泥, 可使矿渣的活性得到充分发挥。因此, 矿渣粉最重要的应用是部分替代混凝土中的水泥和生产绿色合成水泥。它不仅可用于配制普通混凝土, 而且还是高性能混凝土中必不可少的最常用矿物细掺料之一。高性能混凝土是近期混凝土技术发展的主要方向。在混凝土中掺加适量的矿渣粉, 能显著地改善新拌混凝土的工作性和硬化混凝土的耐久性。高炉矿渣粉还可作农田硅肥、道路材料和矿渣棉、铸石、微晶玻璃原料、玻璃纤维原料等, 但不普及且用量较少。

矿渣粉作为超细微粉材料以改善混凝土的孔结构、提高混凝土性能、降低成本等优点而被广泛利用在水泥工业和建筑业, 并且已经成为这两个行业生产工艺中不可缺省的掺合料和改性材料, 国家在2000年实施的标准GB/T18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》使矿渣粉的产品检测有了依据, 为矿渣粉做为一种商品进行交易提供了基础.

山东是我国水泥生产大省, 同时也是重要的钢铁大省。在2000年以前, 即使是水泥业内人士, 也仅仅知道矿渣是水泥中的活性混合材, 但是由于采用混合粉磨使得矿渣难于磨细, 性能得不到充分发挥, 导致水泥企业粉磨的能耗高、矿渣掺量少。自矿渣粉国家标准 (GB/T18046-2000) 实施后, 这种局面彻底改善了, 人们终于认识到了矿渣磨细后制备的矿渣粉赋予水泥和混凝土的优越性能, 矿渣粉也成为矿渣高效利用的最重要途径。但是在2000~2003年间, 我省仅有济南 (以济钢水泥厂为代表) ;莱芜 (以莱钢鲁碧建材有限公司为代表) ;青岛 (以青岛鲁碧水泥公司为代表) ;以及淄博、日照等地建有近十条总规模不足90万吨的球磨矿渣粉厂。由于产能少, 电耗高 (每吨矿渣粉的系统电耗约75~80k Wh) 、产品质量得不到充分保障, 因而难以被广大用户认同。那时, 矿渣粉产业的发展处于幼稚期, 与外省特别是宝钢集团、鞍钢集团已经建成投产的多条年产60万吨大型矿渣立磨生产线相比较, 我省明显落后了。

20世纪90年代中期以来, 随着新型耐磨材料的发展和立磨技术的不断改进, 德、日等发达国家率先使用立磨粉磨矿渣并取得了成功。与其它粉磨系统相比, 立磨工艺集烘干、粉磨、选粉于一体, 具有系统简单、单机产量高的优点。对于粉磨高水分的物料可以不单设烘干设备, 因而系统的投资和运行维护费用较低, 运行可靠性高, 粉磨电耗低, 粉磨420 m2/kg比表面积矿渣粉的单位电耗约为40~45 kWh/t, 而且粉磨产品的颗粒形状优于其他粉磨系统生产的产品。因此在相同的比表面积下, 产品性能更好。十几年来的使用情况表明, 立磨粉磨矿渣工艺已是一种成熟且先进的矿渣粉磨技术。目前德国Polysius和Loesch公司, 日本川崎和宇部公司, 丹麦Smith公司都拥有成熟可靠的立磨粉磨矿渣技术和设备。世界各国大型钢铁企业大都采用此系统进行矿渣粉生产。我国各大钢铁企业也在2000年之后纷纷引进国外先进矿渣立磨, 从而掀起了国内发展矿渣粉产业的高潮。

2003年3月, 济南钢铁集团公司与新加坡双龙公司合资建设年产60万吨矿渣粉生产线项目开始筹建。山东省建材工业设计研究院作为项目设计单位配合合资双方对国内外有代表性的几家大型矿渣粉生产厂进行了资料对比和重点考察, 了解到同类矿渣粉生产厂绝大部分采用立磨系统, 仅有台湾地区、韩国、新加坡等少数钢铁企业采用辊压机终粉磨系统。根据考察情况, 并综合考虑矿渣粉磨特性和几种粉磨系统的优缺点, 济南鲁新新型建材有限公司年产60万t矿渣粉生产线关键设备采用了德国Polysius公司的RMC51/26/435立磨系统, 生产能力为90 t/h (450 m2/kg) 。

2005年3月, 济南鲁新建材年产60万吨矿渣粉生产线顺利投产运行。这是山东省第一条矿渣立磨生产线。此后山东省的矿渣粉产业也由此走向了快速发展阶段。我省钢铁企业纷纷建设自己的矿渣粉工厂, 截止到2009年底, 已经建成和在建的矿渣粉产能已经超过1 500万吨, 约占钢铁企业外排矿渣的75%。无论是利用规模还是技术装备水平以及效益指标, 山东省已经发展为名副其实的矿渣粉大省和强省。

1) 得天独厚的原料资源和广阔的市场空间是山东省能够做大做强矿渣粉产业的内在原因。山东省从2003年开始采用立磨生产矿渣粉, 虽然起步较晚, 但依托山东钢铁行业的矿渣资源优势以及山东水泥大省的市场优势, 山东仅仅用了7年时间, 就建立了一个全新的矿渣粉产业, 无论是总规模还是发展速度均为全国领先。以日照钢铁、莱钢集团、莱钢永锋、淄博宏达、以及潍坊钢铁为例, 其矿渣立磨的粉磨能力均已经达到能够全部消化掉企业外排矿渣的水平, 采用的均为国际上主流的60-120万吨规模, 其电耗, 劳动生产率等指标都达到了国际先进水平。

2) 以钢铁企业为投资主体, 建设了一大批现代化的大规模矿渣立磨生产线, 在为省内水泥企业提供优质矿渣粉的同时, 也为国内以及省内其他中小钢铁企业起到了良好带头示范作用。

3) 山东省矿渣立磨生产线大部分采用了国际领先的德国Loesche、德国Polysius等国外著名装备厂家技术及装备, 保证了项目建成后的运行效果。近年来, 随着国产立磨装备不断成熟, 采用了国产装备的矿渣粉工程也越来越多。先进的技术与装备水平再加上完善成熟的设计, 使得我省矿渣粉产业的大型化以及现代化水平实现了与国际接轨。我省不少大型矿渣粉工厂凭借先进的产品、技术与装备水平被评为高新技术企业。

4) 山东矿渣粉产业已经成为一个年产值过20亿元, 年实现利税5亿元以上的新型建材产业, 并广受钢铁行业和水泥行业的欢迎。在2008年下半年开始的金融危机中, 钢铁企业所属的矿渣粉工厂凭借良好的效益而成为钢铁企业内的一个亮点。目前所有运行的矿渣粉企业无一亏损, 运营良好。

矿渣微粉也广受国外建筑界欢迎, 新加坡、中国香港等东南亚地区受资源、国家 (地区) 产业政策和工业基础等因素限制, 每年都大量进口矿渣微粉。也门、阿联酋、沙特和伊拉克等中东各国基本建设投资较大, 自产矿渣微粉远远满足不了市场的需求。这也为我省矿渣粉产业带来了商机, 目前山东省各港年出口矿渣微粉近100万吨。我省各大矿渣粉厂由于采用了先进的立磨技术, 产量大, 产品档次高, 因而能更好的满足外商在一次供货量, 质量, 供货期等方面的诸多要求, 竞争优势和出口前景明显看好。

5) 矿渣粉产业在促进钢铁工业循环经济发展的同时, 也为水泥性能改善, 实现低能耗生产以及减排CO2, 促进低碳经济发展做出了贡献。按照每吨矿渣粉可以替代300 kg水泥熟料的平均水平计算, 山东省年可节约熟料产能400万吨。年减排CO2约400万吨。

在山东省矿渣粉产业的发展进程中, 山东省建材工业设计研究院设计完成了山东省绝大部分的矿渣粉项目, 成为促进矿渣粉产业发展的主导力量。我院对钢铁渣综合利用项目高度重视, 不断总结经验教训进行优化设计, 使矿渣粉项目的技术先进性、可靠性以及大型化、自动化水平水平不断提高。其中济钢集团3×60万吨矿渣立磨顺利投产, 成为济钢集团发展循环经济的一大亮点。日照钢铁4×120万吨矿渣立磨无论是单线生产能力还是总规模均是世界之最, 也在业内形成了广泛影响力。莱钢集团建设的90万吨国产矿渣立磨生产线对促进国产矿渣立磨的推广应用具有重要意义。除了完成好山钢集团矿渣粉项目外, 我院还完成了省内潍坊钢铁集团 (60+90) 万吨矿渣立磨、淄博宏达钢铁145万吨矿渣立磨、莱钢永锋120万吨矿渣立磨、北金集团60万吨矿渣立磨等多条矿渣粉生产线。在做好山东省内项目的同时, 我院还承担了鞍钢集团、本钢集团、柳钢集团、河北敬业集团、前进钢铁集团等国内著名钢企的矿渣微粉项目, 为全国发展循环经济和节能减排作出了贡献。

鉴于山东省矿渣粉产业的迅速发展以及良好的经济、环保、社会效益。2010年4月13日《中国建材报》专题刊发了《山东规模化高效利用矿渣资源带动水泥钢铁行业发展》文章, 文章报道了我院作为专业设计院在引领山东省矿渣微粉产业发展以及在钢铁渣综合利用方面做出的重大贡献。这是对多年来我院不断服务于水泥与钢铁行业所取得的成绩的肯定。

以上是对我省矿渣粉产业十年发展历程的回顾, 面对新世纪经济与社会发展对我们的更高要求, 我们必须更加注重资源综合利用, 大力发展循环经济、低碳经济以及实现清洁生产。下面谈谈我们对矿渣粉产业今后发展的中的几个问题的几点看法:

1.由于钢铁以及水泥行业都属于国家限制的过剩产能行业, 因此, 今后矿渣粉产业的发展也应当由过去的注重产能扩张变为更加注重质量与效益, 比如, 通过新型研磨材料的使用降低生产成本;通过技术与管理的进步提高设备运转率降低运转电耗;还可以生产更高细度 (800~1000 m2/kg) 的矿渣粉满足其他行业的特别要求 (如高铁的无砟轨道用填充材料) 等。

2.由于立磨系统具有能耗低、粉磨效率高、烘干能力强、系统流程简单、产能大型化等优点, 现已成为矿渣粉磨系统的核心设备。此类设备长期被欧洲供货商所垄断, 虽然国外产品质量好, 但其价格昂贵, 供货期长, 已明显不适应当前形势发展。近几年来, 国产立磨得到了飞速发展。国产大型立磨在生产能力、制造水平、可靠性及耐磨材料等方面有了很大的进步, 也得到了广大业主的认可。要真正大力发展好矿渣粉产业, 必须开发出经济实用、可靠的国产化设备, 进口设备只能作为参考和补充, 希望国内相关立磨生产厂家在国产矿渣大型立磨的研发以及制造方面取得更多的突破与进步。

3.随着矿渣粉新国家标准 (GB/T18046-2008) 实施, 原有的小型球磨矿渣粉厂由于规模小, 原料来源以及质量难以保证, 电耗高等将会逐步退出市场。大型矿渣立磨企业的综合竞争优势将会更加明显, 在矿渣粉总体供不应求的形式下, 其对市场的影响力以及对价格的话语权会进一步提升, 建议大型矿渣立磨企业在继续保持产业先进地位的同时, 更好的兼顾社会效益, 做好服务于钢铁于水泥行业这一文章。

4.钢铁企业在发挥自身矿渣资源优势的同时, 应当进一步将矿渣粉产业链延伸并实现较大规模的产业化。近年来, 山东省建材工业设计研究院提出了将钢铁工业的主要废弃物矿渣与钢渣进行统一规划与设计建设, 形成循环经济工业园区的先进设计理念, 其基本内容为:钢渣处理产生的渣钢、粒钢等返回炼钢及炼铁;选铁后的钢渣可以深加工为高附加值钢渣粉, 炼铁产生的水渣经磨细后成为广受市场欢迎的矿渣粉;适量的钢渣粉掺入矿渣粉中形成的双掺粉的性能有优势叠加的效果, 钢渣碱度高可以充当矿渣微粉的碱性激发剂, 钢渣和矿渣双掺粉可以取长补短, 性能更加完善。通过钢铁渣综合利用利用的实施, 钢铁企业的主要废弃物全部得到了高附加值利用, 具有显著的经济, 环保及社会效益。十分可喜的是我们已经将上述先进理念在山东莱钢永锋钢铁渣综合利用项目、淄博金宝建筑新材料有限公司年处理50万吨钢渣、年产40万吨钢渣微粉、年产145万吨矿渣微粉项目、山东北金集团有限公司120万吨/年复合水泥项目、日照京华1 000万吨/年复合水泥项目、柳州强实200万吨复合水泥项目中得到应用并实施。这些项目均为目前国内技术水平高、装备先进的钢铁渣综合利用生产线, 其建设内容包括从矿渣进厂到立磨粉磨出合格产品并储存和发运;从钢渣进厂倒渣、焖渣至多级筛分、除铁和均化、粉磨以至生产出渣钢、铁精粉和钢渣微粉等产品。通过采用先进、成熟的技术及装备, 在全部处理钢铁公司排出的钢铁渣的同时, 实现了真正意义上的钢铁渣的零排放和全部综合利用。

矿渣粉生产线 篇7

随着混凝土技术的发展, 对混凝土的耐久性越来越重视, 而配制耐久性混凝土的途径之一就是掺加包括矿渣粉在内的矿物掺合料。矿渣粉的大量应用, 改变了以往仅以粉煤灰为主要掺合料的局面。对于商品混凝土搅拌站而言, 这种矿渣粉的出现给我们配制混凝土带来了很大的方便, 随着矿渣粉研究和应用的不断深入, 混凝土质量会逐步改善。同时, 矿渣粉的应用, 可以克服仅掺粉煤灰时取代水泥量有限的弱点, 可以进一步降低水泥用量, 不仅可以改善混凝土耐久性, 同时还可以降低混凝土成本, 节约能源, 改善环境。因此, 我们应在加大研究力度的同时, 积极推广应用, 不断总结经验, 扬长避短, 使矿渣粉应用进一步扩大。

2 可行性分析

2.1 应用概况

磨细矿渣粉作为第六组分的可行性研究, 矿渣粉的前身是矿渣, 是钢厂高炉炼铁过程的副产品, 是铁矿石中杂矿石、焦炭中的灰分、石灰石, 在炼铁的高炉内高温下形成的高炉矿渣。每生产1 t生铁, 可产生0.8 t的渣, 一个中型钢铁公司年产约700万t生铁, 便可产出700×0.3=210万t的矿渣。

随着机械技术的发展, 机械化水平的提高, 粉磨技术的进步, 矿渣粉磨细程度达到400 m2/kg~800 m2/kg比表面积的矿渣粉。

2.2 性能分析

1) 细度对活性的影响。

我国GB/T 18046-2008标准中水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉将细度定为三个标准:500 m2/kg, 400 m2/kg, 300 m2/kg, 细度越高其活性越高。

2) 矿渣粉混凝土的性质。

矿渣粉取代混凝土中部分水泥后, 由于矿渣粉不易参加水泥早期水化反应, 减少了混凝土单方用水量, 使水灰比降低, 起到提高混凝土强度与耐久性的作用, 在置换水泥用量为30%时, 单方用水量可减少3%~4%。

3) 泌水量。

掺矿渣粉混凝土的泌水量与矿渣粉的细度有关, 比表面积小, 置换率大, 反应慢, 泌水量大 (见表1) 。

4) 绝热温度。

一般情况下, 20℃的条件下测定掺矿渣粉混凝土的水化热与置换率大体上成比例降低。

5) 抗压强度。

掺矿渣粉混凝土早期强度发展缓慢, 1 d的抗压强度约为基准混凝土的1/3~1/2, 除7 d强度稍低外, 28 d达到和超过基准混凝土, 90 d混凝土抗压强度超过10%~25%左右。

6) 干燥收缩。

比表面积400 m2/kg置换率30%的水泥用量水胶比25%~55%范围混凝土龄期的干燥收缩值为7×10-4左右, 和未掺混凝土相差不多。

7) 抗冻性。

按水中冻结—水中溶解法300次循环后如表2所示, 水胶比0.45和0.55含气量在1.0~5.5范围之内, 与未掺矿渣粉相比抗冻性稍高一些。

8) 抗氯离子扩散性能。

矿渣粉混凝土中矿渣粉与渗透到混凝土中的氯离子结合生成弗里德尔盐, 在混凝土表层氯离子含量比硅酸盐水泥混凝土高, 但氯离子渗透深度比硅酸盐水泥混凝土低, 因此适当的伴层可以抑制氯离子对钢筋的腐蚀。

9) 碱骨料反应。

在混凝土中掺入一定量的矿渣粉替代一部分水泥用量, 减少了单方水泥用量, 也减少了水泥带入混凝土的碱成分, 而其本身的溶于水中只占其1/2, 所以混凝土中的总碱量降低, 有利于缓解碱骨料反应现象的发生。

10) 矿渣是钢铁行业炼铁过程中必然的副产品, 产量是炼铁量的1/3, 其货源充足, 水淬条件满足活性指数达到设计标准。

11) 细度方面, 由于机械化水平的提高, 粉磨技术成熟和进步, 磨粉4 000 m2/kg以上矿渣粉度已满足生产的需要, 由于机械水平和技术不断完善, 生产600 m2/kg, 细度也在逐步进行中。

12) 在混凝土生产中增加一个粉料和一套计料装置进行计量生产, 是能够满足技术要求的。

2.3 技术来源

比表面积400 m2/kg矿渣粉取代一部分水泥在混凝土中的作用时按照以下技术要求进行:

GB 175-2007通用硅酸盐水泥;

GB 18046-2008用水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉;

GB 50080-2002普通混凝土拌合物性能试验方法标准;

GB 50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准;

GB 107-2010混凝土强度评定标准;

GB 50204-2002混凝土结构工程施工质量验收规范。

3 试验部分

3.1 配合比策划

试验室配合比策划见表3。

3.2 试验原材料

1) 矿渣粉必须是炼铁过程水淬矿渣。

2) 矿渣粉的细度不小于400 m2/kg。

3) 矿渣粉的氯离子含量不大于0.06%, 玻璃体含量不小于85%, 活性指数大于75%, 助磨剂掺量不大于0.5%。

4) 水泥选用硅酸盐水泥或普硅水泥, 其水泥中掺合料的量应符合其规定要求。

5) 按规定对矿渣粉进行检验, 200 t为一个检验批, 检验项目有比表面积、活性指数、流动比、三氧化硫氯离子、烧失量、玻璃体含量, 放射性。

6) 生产过程配备粉料仓, 计量设备、搅拌设备, 搅拌时间适当延长。

3.3 工程实践总结

1) 在混凝土中掺用比表面积400 m2/kg矿渣粉, 改善了混凝土和易性、可操作性, 工艺简单。

2) 满足了混凝土早期强度要求并有一定的提高。

3) 对于高强混凝土按照强度要求和混凝土配合比设计规范, 高强混凝土水泥用量大会降低混凝土的弹性模量, 特别是制备强度较高的混凝土时, 容易增加收缩和开裂危险。掺入一定量的矿渣粉置换出一定的水泥量, 减少了水泥用量大而引起的混凝土收缩和开裂, 是高强混凝土不可缺少的第六组分。

4) 在大体积混凝土凝结过程中降低水泥水化热, 降低混凝土早期绝热温升值, 使混凝土绝热温升值推迟和延后, 防止大体积混凝土因内外温差引起裂缝。

5) 在耐久性方面:由于矿渣粉比表面积大, 颗粒粒径小、连续, 级配好, 其细小颗粒填充到水泥颗粒之间起到填充密实作用, 矿渣粉和水泥水化过程中的Ca (OH) 2发生反应起到二次水化作用, 使混凝土更加密实, 防止外界CO2, SO3对混凝土侵蚀, 提高混凝土耐久性。

4 效益及应用前景分析

4.1 社会效益

对于商品混凝土搅拌站而言, 这种矿渣粉的出现给我们配制混凝土带来了很大的方便, 随着矿渣粉研究和应用的不断深入, 混凝土质量会逐步改善。同时, 矿渣粉的应用, 可以克服仅掺粉煤灰时取代水泥量有限的弱点, 可以进一步降低水泥用量, 不仅可以改善混凝土耐久性, 同时还可以降低混凝土成本, 节约能源, 改善环境。

4.2 经济效益

C30混凝土对比表见表4。

C30混凝土R28:1号平均35.3 MPa, 2号平均35.5 MPa, 3号平均29.4 MPa。混凝土胶凝材料成本:水泥进场价格:普硅42.5:428元/t。矿渣粉进场价格205元/t。 (1) 428元×0.345=147.66元。 (2) 428元×0.242=103.58元。 (3) 205元×0.103=21.12元。 (2) + (3) =103.58+21.12=124.70元。147.66-124.70=22.96元。每立方米混凝土可降低成本22.96元。如一个搅拌站年生产15万m3, 可节约成本:22.96×15=344.44万元。

4.3 间接经济效益

1) 矿渣粉在形成过程经过水淬激发了活性, 而且在粉磨过程中其比表面积不小于400 m2/kg, 在混凝土中矿渣粉其微小颗粒填充到水泥颗粒之间, 起到填充作用, 而且水泥和矿渣粉之间不同的化学成分起到相互激发、性能互补、增进了强度。特别和水泥中生成的Ca (OH) 2进行反应起到二次水泥作用提高混凝土后期强度。2) 混凝土中掺入矿渣粉后改善了混凝土的和易性、增加了可泵性、满足了生产需求。3) 混凝土降低了水泥用量、降低混凝土的水化热、延缓了混凝土的凝结时间、提高了后期强度、提高混凝土的耐久性、减少了混凝土的收缩, 保证混凝土强度、提高混凝土性能, 特别是高性能、高强度混凝土不可缺少的第六组分。

4.4 环境效益

1) 矿渣粉大量掺入到混凝土中, 缓解了矿渣在炼钢厂堆放, 节约了土地的占用。