矿渣微粉和粉煤灰在水泥生产中的应用

周芳菁（亚泰集团图们水泥有限公司，吉林 图们 133100）

水泥粉磨站是从水泥生产环节中分离出来的一个独立的生产阶段，主要通过水泥熟料加入合理比例的混合材料进行粉墨最终形成水泥成品。在水泥的生产过程中，一般有生料制备、熟料煅烧、水泥制成这个三个工序[1]。一般说来，水泥粉磨站建立在水泥销售市场附近，以此来减少运输上的成本，而熟料生产线建立在矿区附近。随着工业的加快发展，以及水利、基础设施的快速发展，水泥的需求量呈现迅速增加的趋势，而年产100万吨的水泥粉磨站在节约能源、提高产品质量、减轻环境污染等方面具有显著的优势，而且投资成本较低，成为水泥生产的重要生产基地[2]。为了使粉磨质量得到进一步提高，本文研究了矿渣微粉和粉煤灰混合材料在年产100万吨的水泥粉磨站水泥生产中的应用。

1 矿渣微粉和粉煤灰在水泥生产中的应用

1.1 矿渣微粉和粉煤灰来源

矿渣微粉和粉煤灰均外购，分库储存，要求：矿渣微粉的比表面积为400m2/kg、密度为2.88kg/m2，粉煤灰的比表面积为550m2/kg，密度为2.11kg/m2，其水分1.0%以下。

矿渣微粉质量控制措施：固定微粉运输车辆、一车一检验及在微粉库提升机处安装取样器，时刻确保微粉质量。矿渣微粉和粉煤灰主要的化学成分，如表1所示。

表1 矿渣微粉和粉煤灰主要的化学成分(%)

1.2 矿渣微粉和粉煤灰掺加方法

图1 水泥生产线工艺布置图

水泥生产采用Ф4.2×13m闭路球磨机和RP140×110辊压机组成的年产100万吨联合粉磨系统，生产P.C32.5和P.O42.5水泥，比表面积大于350m2/kg。在矿渣微粉储库和粉煤灰储库下面安装螺旋称计量系统，矿渣微粉和粉煤灰经输送系统在出收尘器与水泥库提升机之间与水泥一同进入均化器中进行混合，经过均化器充分混合的成品水泥经输送系统进入水泥库(见图1)。

1.3 矿渣微粉和粉煤灰掺加比例确定

从一般的经验来看，水泥熟料、矿渣微粉和粉煤灰三元体系的胶砂强度同矿渣微粉和粉煤灰的掺加比例有着密切的关系，在对水泥熟料与矿渣微粉和粉煤灰的比例上选取了10:0；9:1；8:2；7:3这4个比例水平，并对初凝时间、终凝时间以及在3d龄期和28d龄期的抗折强度、抗压强度进行考核，如表2所示。

在确定矿渣微粉和粉煤灰的掺加比例上，试验采取了4个比例水平，分别为4:1；3:2；2:3；1:4，然后按不同掺加比例对水泥胶砂流动度和胶砂在7d龄期、28d龄期和90d龄期的抗压强度进行考核，如表3所示。

经过反复试验，矿渣微粉的比表面积为400m2/kg、密度为2.88kg/m2，粉煤灰的比表面积为550m2/kg，密度为2.11kg/m2，在P.C32.5和P.O42.5水泥中，水泥熟料与矿渣微粉和粉煤灰的比例分别可以参加的量为50%和20%，矿渣微粉和粉煤灰的掺加比例为4:1或者3:2都可以获取较好的效果。根据以上的配比，出厂水泥抗折强度为7.8MPa，抗压强度为48.4MPa，胶砂流动度为215，初凝时间为3:15，终凝时间为4:20，与GB175-2007《通用水泥》标准要求相符合。

表2 水泥熟料与矿渣微粉和粉煤灰配比试验结果

表3 矿渣微粉和粉煤灰配比实验结果

2 注意事项

为了进一步提高矿渣微粉和粉煤灰在水泥生产中应用效果，在一些注意事项中也要加强重视力度。首先，由于冬季气候寒冷，气温下降，要适当调整工艺配方要求，使矿渣微粉和粉煤灰的量适当减少，从而使水泥早期强度和凝结时间达到正常的要求。其次，在掺加矿渣微粉和粉煤灰中对其均匀性要得到有效保证，从而使其实际效果表现良好。具体说来，在水泥从选粉机中出来以后，要与矿渣微粉和粉煤灰一同进入均化器中，一般来说，均化器的容量要达到3m3，当水泥熟料和矿渣微粉、粉煤灰均化以后，要停留两分钟，这样来保证其均化的效果。再次，为了使出厂水泥质量得到保障，防止部分水泥中的矿渣微粉、粉煤灰掺加量过多，在停磨后重新开机半个小时之内不得向水泥中掺加矿渣微粉和粉煤灰，在重新开机一个小时之内，向水泥中掺加矿渣微粉和粉煤灰必须降到10%。最后，要加强对水泥中矿渣微粉和粉煤灰量的盘库工作，如果在盘库过程中发现有任何问题，要及时反馈，并对配料进行有效调整，从而确保水泥出厂质量[3]。

3 经济效益分析

在年产100万吨的水泥粉磨站生产水泥中应用矿渣微粉和粉煤灰后，使矿渣微粉和粉煤灰混合材料作用得到充分地发挥，水泥质量得到一定程度的提高，同时水泥混合材料的加大，使水泥生产成本得到有效降低，由于矿渣微粉和粉煤灰的平均价格为每吨150.5元，水泥生产成本降低到每吨208.75元，使水泥年产量得到大幅度增长，新增水泥的量为66759.8吨，新增的利润为300万元以上，体现了较强的经济效益。

4 结语

在年产100万吨的水泥粉磨站生产水泥过程中，在P.C32.5中掺加矿渣微粉和粉煤灰的量为50%，在P.O42.5中掺加矿渣微粉和粉煤灰的量为20%，矿渣微粉和粉煤灰比例为4:1或者3;2,28d活性指数在95%以上，28d强度显著增强，也使水泥砂浆和混凝土耐久性与和易性得到提高。总之，在年产100万吨的水泥粉磨站生产水泥中应用矿渣微粉和粉煤灰具有良好的经济效益，值得推广。

[1]李海涛.新型干法水泥生产技术与设备[M].北京化学工业出版社,2005，56-57.

[2]杨华全,覃理利,董维加,等.掺矿渣微粉和粉煤灰的水泥胶砂性能试验研究[J].长江科学院报,2011,18(1):16-19.

[3]徐德龙，论水泥工业的科技进步[C].2005年学术年会论文集，陕西省硅酸盐协会，陕西省颗粒协会，2005:20.