矿渣微粉加工行业的发展

粒化高炉矿渣是钢铁厂冶炼生铁时产生的废渣，在高炉炼铁过程中，除了铁矿石和燃料(焦炭)之外，为降低冶炼温度，还要加入适当数量的石灰石和白云石作为熔剂。它们在高炉内分解所得到的氧化钙、氧化镁和铁矿石中的废矿与焦炭中的灰分相熔化，生成了以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物浮在铁水表面，定期从排渣口排出，经空气或水急冷处理，形成粒状颗粒物，这就是粒化高炉矿渣，每生产一吨生铁，要排出0．3—0．5吨矿渣。矿渣中一般含有80-90％的玻璃相，其主要矿物为硅酸二钙(CzS)、钙铝黄长石(C2AS)、镁黄长石(C：MS：)、钙长石(CAS：)等。矿渣的化学成分一般为CaO 35-45％、Si02 25-40％、A1203 6～15％、Fe00．5-1％。矿渣的质量系数(CaO+MgO+AL203)／(Si02+MnO+Ti02)越大，矿渣的活性越高，即CaO、A1203含量高、SiO：含量低的矿渣活性高。

矿渣的活性不仅取决于它的化学成份，而且还取决于冷却条件。出渣温度愈高，冷却速度愈快，则矿渣玻璃化程度愈高，矿渣的潜在化学能愈大，活性也愈高。因此，经水淬急冷的高炉矿渣的活性，比未经水淬的矿渣活性要高一些。

目前我国的钢铁年产量已经达到五亿吨左右，每年排出的高炉矿渣约二亿吨，如何高效利用高炉矿渣使之变废为宝，是大家普遍关心的一项重要课题。高炉矿渣的应用已有100多年的历史，1860年德国科学家Emillangen发现粒化高炉矿渣有潜在的水硬活性；1865年德国开始用矿渣生产石灰石矿渣水泥；1883年德国用矿渣生产矿渣硅酸盐水泥；我国高炉矿渣除攀钢钒钛渣和包钢含稀土元素渣没大量利用外，普通高炉矿渣的利用率近100％。

在过去高炉矿渣一般作为水泥混合材，与硅酸盐水泥熟料混合粉磨生产矿渣硅酸盐水泥。同熟料、石膏、石灰石或其他混合材相比，矿渣的易磨性较差，混合粉磨的矿渣水泥中矿渣粉的粒径相对较粗，试验研究表明，矿渣粉只有达到一定细度时才能充分水化。大于60斗m的颗粒属于惰性粒子，对强度无积极作用。对强度起主导作用的是30¨m以下的粒子，小于10斗m的粒子含量多时对早期强度有利。混合粉磨限制了水泥中矿渣掺量的提高，实际生产中矿渣的掺量为30％左右。

鉴于矿渣与水泥熟料易磨性的差异，将熟料、矿渣分开粉磨，然后按一定配比混合、均化制备矿渣硅酸盐水泥的工艺路线是合理的。研究表明：控制矿渣粉细度400-450 m2／kg、水泥熟料粉细度320 m2／kg、矿渣掺量40-60％，可配制425、425R矿渣硅酸盐水泥；矿渣细度450～500．m2／kg、掺量40％-50％，可配制525、525R矿渣硅酸盐水泥。
磨细矿渣粉作为混合材掺入水泥中，对水泥的28天后龄期强度有明显的增强作用。作为水泥混合材掺加10～20％，可使水泥标号提高一个等级，矿渣微粉对硅酸盐水泥、普通水泥、复合水泥均有良好的适应性。其作用机理是活性SiO：、A1zO，与水泥中C=；S和C2s水化产生的Ca(OH)：反应，进一步形成水化硅酸钙产物，填充于水泥混凝土的孔隙中，大幅度提高水泥混凝土的致密度，同时将强度较低的Ca(OH)：晶体转化成强度较高的水化硅酸钙凝胶，从而使水泥混凝土的一系列性能得到显著改善。

掺有矿渣微粉的混凝土具有水化热低、耐腐蚀、与钢筋粘结力强、后期强度高、防微缩等特点，能够显著地改善抗渗、抗冻、抗碳化等耐久性，因而广泛用于大坝工程、水下工程、海工工程、道路工程、防腐蚀工程、大型建筑工程等，掺有矿渣水泥的混凝土愈来愈受到建筑、水利、交通等行业的青睐。

粒化高炉矿渣可通过机械粉磨的方法使其平均粒径控制在10～30¨m。用于矿渣粉磨的系统有球磨机系统、辊式立磨系统和辊压机系统。球磨机系统投资低，但由于其能耗高、噪声大、单机能力小，一般用于小型化生产。辊压机是八十年代中期由德国洪堡公司研制开发的一种新型节能粉磨设备，首先被应用于水泥的预粉磨，取得增产节电的良好效果；新加坡双龙、台湾亚泥都曾采用辊压机作为矿渣终粉磨设备，节能效果显著，但由于投资高、系统比较复杂、技术要求高、设备维修量大，推广应用不多。立式辊磨机虽然投资偏高，但系统简单、使用可靠、细度调节方便，且具有显著的增产、节能效果和噪声低的特点，可满足工厂大型化的要求，因而得到了广泛的应用。

我国更早采用立式辊磨机用于矿渣微粉生产的是一台CK310型矿渣磨，在产品细度430 m2／kg，产量达到90吨／日寸，年产矿渣微粉60万吨，项目一经投产就取得了显著的经济效益和社会效益，从此矿渣立磨在我国开始广泛应用，现国内各大钢铁公司大都建有不同规模的矿渣微粉生产线，许多钢铁公司已经要求把产生的全部高炉矿渣加工成矿渣微粉，椐不完全统计全国已建成有50多条大型矿渣立磨生产线，立磨生产矿渣微粉的规模已经超过3000万吨／年。