高炉矿渣粉的生产及应用

耿冠涛 孙凤群 苏艳艳

（山东鲁碧建材有限公司 山东 莱芜 271103）

高炉矿渣粉的生产及应用

耿冠涛 孙凤群 苏艳艳

（山东鲁碧建材有限公司 山东 莱芜 271103）

本文详细阐述矿渣与矿渣粉的基本性能，研究矿渣粉在水泥与混凝土中的应用，提高人们对矿渣粉的认识，挖掘矿渣的潜在优势对于构建资源节约型、环境友好型社会的积极作用，以及对经济发展的推动作用。

矿渣粉；生产；应用；研究

一、相关概述

众所周知，高炉矿渣是在利用高炉炼铁时产生的副产品，矿渣的产量基本在生铁产生的四分之一与二分之一之间。矿渣一般应用在修路、回填、生产水泥、生产混合材料中，但是整体利用率不高，剩余部分没有太大作用，还会占用土地，甚至导致河流、交通堵塞，破坏环境，破坏生态平衡。

目前，矿渣在我国水泥产业中应用较为广泛，将矿渣与熟料混合、研磨，最终生产出水泥，在ISO标准执行前，P·S 52.5水泥中会掺入20%左右的矿渣，P·S42.5水泥中会掺入30%左右的矿渣。

二、高炉矿渣的基本性质

（一）高炉矿渣的化学性质

高炉矿渣是高炉炼铁时遇水产生的一种粒状物，尚未结晶，所以，是一种玻璃质，潜在活性高。主要化学成分是：CaO、SiO2、Al2O3、MgO、Fe2O3，在矿渣中，矿渣中的化学成分高达90%。矿渣碱度的计算公式为：(CaO+MgO+Al2O3)/SiO2，当碱度大值大于1.6时，该矿渣属于碱性矿渣，潜在活性较高。

（二）高炉矿渣中的矿物

组成高炉矿渣的矿物主要有四种：黄长石（C2AS）、钙长石（CAS2）、假硅灰石（CS）和硅酸二钙（C2S），黄长石与硅酸二钙的活性高于钙长石与假硅灰石。

（三）高炉矿渣粉的性能

第一，矿渣粉比较细，80%以上的颗粒小于30um；

第二，矿渣粉活性高，其中C2AS与C2S含量非常高。

（四）高炉矿渣粉的作用

第一，通常情况下，配成合适比例的矿渣粉与精磨的熟料粉，搅拌合成矿渣硅酸盐水泥，根据实际情况，为提高水泥的强度，合理提升矿渣粉的掺入量，还能一定程度上减少水泥成本；

第二，由于矿渣粉能有效加强混凝土的强度，所以可根据实际情况配制高强度的砼；

第三，矿渣粉能代替10-40%的水泥来配制混凝土，从而减少使用水泥，降低水泥与混凝土的生产成本，创造经济效益的同时还能有效避免碱集料的化学反应，加强混凝土的耐力；

三、高炉矿渣粉的生产技术

现阶段，国内外高炉矿渣粉的生产技术主要有球磨机开流或圈流技术、立磨技术等，不同粉磨系统，技术性能不同，具体差异见下表：

粉磨系统 开流技术(Φ2.6×13m 球磨机)圈流技术(Φ3×11m 球磨机)立磨技术(CK- 310 立磨)台时产量（t/h） 13 16 85比表面积（m2/kg） 大于等于400 大于等于400 大于等于400产品质量 符合产品标准系统电耗（kwh/t） 65 75 38燃料消耗（kg/t） 40 40 18厂房（层） 一 三 二建设期（月） 5 9 13投资（万元） 550 2000 10000

综合上述图表中的数据，总结出以下几点：

第一，立磨技术产量高、电力消耗小、燃耗损耗小，能产生较大的经济效益，因此，投资价值较高，但是，不难看出，立磨技术前期需要大量的投资，基本投资不低于1亿元，建设周期也较长，因此，现阶段，很多企业是无法承受这样打的投资的；

第二，圈流技术产量较高，生产过程中能自由调节产品质量，但是，电力消耗大，建设周期虽不比立磨技术长，但相对来说也挺长，前期一次性投资金额也较大；

第三，立磨技术单机产量相比前两者较低，生产过程中，产品质量调节也不是很自由.

高炉矿渣粉的生产工艺流程：

第一，把高炉矿渣运送到料场；

第二，使用烘干机，将矿渣烘干至含水量低于4%的程度；

第三，使用提升机，把烘干好的矿渣运送到原料仓，进行粉磨；

第四，使用选粉设备设施，把不合格的矿渣粉重新进行粉磨，直到合格后运进成品库中。

四、高炉矿渣粉的应用

（一）在水泥与混凝土中的应用

第一，利用矿渣粉与熟料粉配制生产水泥。通常情况下，技术人员先研究好矿渣粉与熟料粉的掺入比例，然后进行配置，并掺入5%的石膏后，使用搅拌机进行搅拌后生产成矿渣硅酸盐水泥，然后按照各种质量指标的要求进行检验是否合格。矿渣粉的掺入量最高可达60%，目前国内大部分公司生产的矿渣硅酸盐水泥掺入量在55%左右，比混磨时多掺入30%，有效节约了原材料，节约生产成本。

第二，高标号水泥生产中掺入矿渣粉。大量的研究实验发现，在普通硅酸盐42.5%水泥生产时掺入矿渣粉，掺入量越多，初凝、终凝的时间也就越长，水泥的3天抗折、抗压能力降低，但是28天抗折、抗压能力缺增强，在水泥中掺入30%、40%的矿渣粉后，28天的抗压能力比较高，高达48MPa，如果掺入60%的矿渣粉，那么28天的抗压能力变成了43.2MPa，由此可见，在生产硅酸盐水泥时，掺入30-60%的矿渣粉都是可以的，能有效节约生产成本，实现经济效益最大化。

第三，在生产混凝土时掺入高炉矿渣粉。笔者经过试验发现，在生产混凝土时，采用矿渣粉代替水泥，掺入的矿渣粉越多，混凝土的坍落度、3天、7天抗压能力会降低；如果掺入10%的矿渣粉，混凝土的28天抗压能力达到48.3MPa，比单用水泥高2MPa。由此可见，在生产混凝土时，掺入10-40%的矿渣粉是可以的，现阶段，此项技术在很多混凝土生产企业中都得以运用。

（二）其他方面的应用

现阶段，矿渣粉不仅用在水泥与混凝土的生产中，矿渣粉还广泛应用与制管厂，被作为水下填充材料广泛使用，并且得到较好的反馈。

五、有利于创造经济效益

笔者将举例说明，国内某企业矿渣生产成本为90元/吨（其中原材料每吨消耗20元，电能每吨消耗20元，煤炭每吨消耗15元；人工费每吨8元，每吨其他费用15元），如果矿渣粉市场价150/吨，该企业两条线每年总产量27万吨，那么：

第一，该企业单独销售矿渣粉，平均每年经济效益：（150-90）*27=1620（万）；

第二，用于配制水泥，熟材料成本为每吨190元，如果生产水泥时，每吨多掺入30%矿渣粉，那么每吨水泥节约的成本为：（190-90）*30%=30（元），那么每年生产60万吨水泥，可节约成本：30*60=1800（万）；

第三，配制混凝土时，如果没立方米混凝土中掺入30%的矿渣粉，那么就能节约147kg的水泥，倘若水泥市场价为每吨240元，那么每立方米的混凝土将节约成本：（240-160）*147/1000=11.76（元），如果该企业混凝土年产量为100000立方米，可节约成本：100000*11.76=1176000（元）

结束语：综上所述，高炉矿渣使用先进的生产技术，激发潜在的活性，不仅提高了高炉矿渣的使用价值，还能拓宽应用领域，高效应用于水泥于混凝土的生产应用中，提高水泥与混凝土的抗折、抗压性，避免开采大量的矿石资源，并能为企业创造经济财富，同时还能推动构建资源节约型、环境友好型社会的构建。

[1]周勇.宝钢高炉矿渣微粉生产线项目财务评价研究[J].东北大学，2012.

[2]冯云.浅谈粒化高炉矿渣粉在水泥生产中的应用[J].新世纪水泥导报，2015.

[3]崔乾民，王欣，徐栋梁.大型钢板库在首钢高炉矿渣粉生产线中的应用[J].水泥，2012.

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1007-6344（2017）01-0008-01