高爐礦渣粉的生產及應用

耿冠濤 孫鳳群 蘇艷艷

（山東魯碧建材有限公司 山東 萊蕪 271103）

高爐礦渣粉的生產及應用

耿冠濤 孫鳳群 蘇艷艷

（山東魯碧建材有限公司 山東 萊蕪 271103）

本文詳細闡述礦渣與礦渣粉的基本性能，研究礦渣粉在水泥與混凝土中的應用，提高人們對礦渣粉的認識，挖掘礦渣的潛在優勢對于構建資源節約型、環境友好型社會的積極作用，以及對經濟發展的推動作用。

礦渣粉；生產；應用；研究

一、相關概述

眾所周知，高爐礦渣是在利用高爐煉鐵時產生的副產品，礦渣的產量基本在生鐵產生的四分之一與二分之一之間。礦渣一般應用在修路、回填、生產水泥、生產混合材料中，但是整體利用率不高，剩余部分沒有太大作用，還會占用土地，甚至導致河流、交通堵塞，破壞環境，破壞生態平衡。

目前，礦渣在我國水泥產業中應用較為廣泛，將礦渣與熟料混合、研磨，最終生產出水泥，在ISO標準執行前，P·S 52.5水泥中會摻入20%左右的礦渣，P·S42.5水泥中會摻入30%左右的礦渣。

二、高爐礦渣的基本性質

（一）高爐礦渣的化學性質

高爐礦渣是高爐煉鐵時遇水產生的一種粒狀物，尚未結晶，所以，是一種玻璃質，潛在活性高。主要化學成分是：CaO、SiO2、Al2O3、MgO、Fe2O3，在礦渣中，礦渣中的化學成分高達90%。礦渣堿度的計算公式為：(CaO+MgO+Al2O3)/SiO2，當堿度大值大于1.6時，該礦渣屬于堿性礦渣，潛在活性較高。

（二）高爐礦渣中的礦物

組成高爐礦渣的礦物主要有四種：黃長石（C2AS）、鈣長石（CAS2）、假硅灰石（CS）和硅酸二鈣（C2S），黃長石與硅酸二鈣的活性高于鈣長石與假硅灰石。

（三）高爐礦渣粉的性能

第一，礦渣粉比較細，80%以上的顆粒小于30um；

第二，礦渣粉活性高，其中C2AS與C2S含量非常高。

（四）高爐礦渣粉的作用

第一，通常情況下，配成合適比例的礦渣粉與精磨的熟料粉，攪拌合成礦渣硅酸鹽水泥，根據實際情況，為提高水泥的強度，合理提升礦渣粉的摻入量，還能一定程度上減少水泥成本；

第二，由于礦渣粉能有效加強混凝土的強度，所以可根據實際情況配制高強度的砼；

第三，礦渣粉能代替10-40%的水泥來配制混凝土，從而減少使用水泥，降低水泥與混凝土的生產成本，創造經濟效益的同時還能有效避免堿集料的化學反應，加強混凝土的耐力；

三、高爐礦渣粉的生產技術

現階段，國內外高爐礦渣粉的生產技術主要有球磨機開流或圈流技術、立磨技術等，不同粉磨系統，技術性能不同，具體差異見下表：

粉磨系統 開流技術(Φ2.6×13m 球磨機)圈流技術(Φ3×11m 球磨機)立磨技術(CK- 310 立磨)臺時產量（t/h） 13 16 85比表面積（m2/kg） 大于等于400 大于等于400 大于等于400產品質量 符合產品標準系統電耗（kwh/t） 65 75 38燃料消耗（kg/t） 40 40 18廠房（層） 一 三 二建設期（月） 5 9 13投資（萬元） 550 2000 10000

綜合上述圖表中的數據，總結出以下幾點：

第一，立磨技術產量高、電力消耗小、燃耗損耗小，能產生較大的經濟效益，因此，投資價值較高，但是，不難看出，立磨技術前期需要大量的投資，基本投資不低于1億元，建設周期也較長，因此，現階段，很多企業是無法承受這樣打的投資的；

第二，圈流技術產量較高，生產過程中能自由調節產品質量，但是，電力消耗大，建設周期雖不比立磨技術長，但相對來說也挺長，前期一次性投資金額也較大；

第三，立磨技術單機產量相比前兩者較低，生產過程中，產品質量調節也不是很自由.

高爐礦渣粉的生產工藝流程：

第一，把高爐礦渣運送到料場；

第二，使用烘干機，將礦渣烘干至含水量低于4%的程度；

第三，使用提升機，把烘干好的礦渣運送到原料倉，進行粉磨；

第四，使用選粉設備設施，把不合格的礦渣粉重新進行粉磨，直到合格后運進成品庫中。

四、高爐礦渣粉的應用

（一）在水泥與混凝土中的應用

第一，利用礦渣粉與熟料粉配制生產水泥。通常情況下，技術人員先研究好礦渣粉與熟料粉的摻入比例，然后進行配置，并摻入5%的石膏后，使用攪拌機進行攪拌后生產成礦渣硅酸鹽水泥，然后按照各種質量指標的要求進行檢驗是否合格。礦渣粉的摻入量最高可達60%，目前國內大部分公司生產的礦渣硅酸鹽水泥摻入量在55%左右，比混磨時多摻入30%，有效節約了原材料，節約生產成本。

第二，高標號水泥生產中摻入礦渣粉。大量的研究實驗發現，在普通硅酸鹽42.5%水泥生產時摻入礦渣粉，摻入量越多，初凝、終凝的時間也就越長，水泥的3天抗折、抗壓能力降低，但是28天抗折、抗壓能力缺增強，在水泥中摻入30%、40%的礦渣粉后，28天的抗壓能力比較高，高達48MPa，如果摻入60%的礦渣粉，那么28天的抗壓能力變成了43.2MPa，由此可見，在生產硅酸鹽水泥時，摻入30-60%的礦渣粉都是可以的，能有效節約生產成本，實現經濟效益最大化。

第三，在生產混凝土時摻入高爐礦渣粉。筆者經過試驗發現，在生產混凝土時，采用礦渣粉代替水泥，摻入的礦渣粉越多，混凝土的坍落度、3天、7天抗壓能力會降低；如果摻入10%的礦渣粉，混凝土的28天抗壓能力達到48.3MPa，比單用水泥高2MPa。由此可見，在生產混凝土時，摻入10-40%的礦渣粉是可以的，現階段，此項技術在很多混凝土生產企業中都得以運用。

（二）其他方面的應用

現階段，礦渣粉不僅用在水泥與混凝土的生產中，礦渣粉還廣泛應用與制管廠，被作為水下填充材料廣泛使用，并且得到較好的反饋。

五、有利于創造經濟效益

筆者將舉例說明，國內某企業礦渣生產成本為90元/噸（其中原材料每噸消耗20元，電能每噸消耗20元，煤炭每噸消耗15元；人工費每噸8元，每噸其他費用15元），如果礦渣粉市場價150/噸，該企業兩條線每年總產量27萬噸，那么：

第一，該企業單獨銷售礦渣粉，平均每年經濟效益：（150-90）*27=1620（萬）；

第二，用于配制水泥，熟材料成本為每噸190元，如果生產水泥時，每噸多摻入30%礦渣粉，那么每噸水泥節約的成本為：（190-90）*30%=30（元），那么每年生產60萬噸水泥，可節約成本：30*60=1800（萬）；

第三，配制混凝土時，如果沒立方米混凝土中摻入30%的礦渣粉，那么就能節約147kg的水泥，倘若水泥市場價為每噸240元，那么每立方米的混凝土將節約成本：（240-160）*147/1000=11.76（元），如果該企業混凝土年產量為100000立方米，可節約成本：100000*11.76=1176000（元）

結束語：綜上所述，高爐礦渣使用先進的生產技術，激發潛在的活性，不僅提高了高爐礦渣的使用價值，還能拓寬應用領域，高效應用于水泥于混凝土的生產應用中，提高水泥與混凝土的抗折、抗壓性，避免開采大量的礦石資源，并能為企業創造經濟財富，同時還能推動構建資源節約型、環境友好型社會的構建。

[1]周勇.寶鋼高爐礦渣微粉生產線項目財務評價研究[J].東北大學，2012.

[2]馮云.淺談粒化高爐礦渣粉在水泥生產中的應用[J].新世紀水泥導報，2015.

[3]崔乾民，王欣，徐棟梁.大型鋼板庫在首鋼高爐礦渣粉生產線中的應用[J].水泥，2012.

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1007-6344（2017）01-0008-01