摘要：黑龍江雙鴨山新時代水泥有限責(zé)任公司，地處煤礦資源相對豐富、鐵礦資源相對豐富的地區(qū)，每年產(chǎn)生大量的鐵礦尾渣、礦渣、鋼渣、粉煤灰、煤矸石等廢棄物，不僅污染了環(huán)境而且占用了大量的土地資源。對此，雙鴨山新時代水泥有限責(zé)任公司的工程技術(shù)人員通過不斷探索與實(shí)踐,把鐵礦尾渣、礦渣、鋼渣、粉煤灰等廢棄物應(yīng)用于水泥生產(chǎn)的各個工藝環(huán)節(jié)中，得到了非常好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

一、鐵礦尾渣的利用。

我們公司在使用鐵礦尾渣前，一直延續(xù)使用鐵礦石或鐵粉作為水泥生料的鐵質(zhì)校正原料，由于鐵礦石和鐵粉的價格高且鐵含量不穩(wěn)定，硅含量相對較少，硅酸率較低，對窯煅燒熟料的產(chǎn)、質(zhì)量都有一定的影響，而鐵礦尾渣是我們附近鐵礦石選礦廠的所棄尾礦，不僅占用了大量的土地資源，還污染了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境。為了降低水泥成本，變廢為寶，我們決定利用鐵礦尾渣進(jìn)行試驗(yàn)。

通過多次取樣化驗(yàn)，鐵礦尾渣的主要成分為：SiO2  55%~65%,    Fe2O3 14%~18%,完全可以作為水泥生料的硅質(zhì)、鐵質(zhì)校正原料，同時為滿足生料中鋁的要求，生料中又增加了粉煤灰。配料方案為：石灰石86.15% ，鐵礦尾渣7.45% ，粉煤灰4%, 鐵礦石2.4%。各原料的化學(xué)成分分析見表1。對生料、熟料的化學(xué)分析見表2。

表1     各原料的化學(xué)成分分析          %

表2      生料、熟料的化學(xué)成分及率值       %

經(jīng)過一段時間的生產(chǎn)，與以前使用鐵礦石或鐵粉作為水泥生料的鐵質(zhì)校正原料配料相比，熟料的化學(xué)成分、物理性能都沒有什么變化，窯的尾溫、窯速和煤粉用量也與以前基本一致，最重要的是：由于鐵礦尾渣中硅的成分相對增加，窯內(nèi)的結(jié)圈、結(jié)蛋現(xiàn)象有所改善，從而，使窯的熟料的產(chǎn)、質(zhì)量都有一定幅度的提高，加上鐵礦尾渣與鐵礦石的價格因素，所以使用鐵礦尾渣配料對于降低生料成本、提高水泥的市場競爭力都有著非常重要的作用。

二、礦渣的利用。

大家都知道，水泥制備中，由于多采用物料混合粉磨工藝，即：熟料、礦渣、粉煤灰、石膏及其它組分材料經(jīng)計量配料共同粉磨，因礦渣中含有大量的玻璃體，高于水泥熟料。當(dāng)熟料粉磨至一定細(xì)度時，因材料間易磨性的不同產(chǎn)生粉磨速度梯度差，礦渣顆粒未能被充分磨細(xì)，顆粒粗大，水化反應(yīng)速度緩慢，潛在水硬活性未能正常發(fā)揮，只能作為一種填充性材料。當(dāng)?shù)V渣的摻入比例較大時，水泥早期強(qiáng)度明顯偏低，且成型過程中試體泌水現(xiàn)象嚴(yán)重，施工性能受到影響。所以，生產(chǎn)中以混合粉磨工藝磨制礦渣水泥或復(fù)合水泥時，仍屬于對礦渣材料低級利用的范疇。

通過查看相關(guān)資料我們了解了一些超細(xì)礦渣磨的特點(diǎn)：1、礦渣原料中大顆粒含量很少，粒度相對均勻（粒徑多集中于0~8mm），為了控制入磨粒度，以利于球倉優(yōu)化級配，只需在磨前安裝10~15格篩進(jìn)行預(yù)選分即可；2、礦渣對設(shè)備的磨損受礦渣中鐵的含量影響，在球鍛倉直接影響粉磨效果和產(chǎn)量、質(zhì)量；3、倉位的分配及數(shù)量，對于中長磨可選用三倉；4專用的篩分裝置及篦孔排列形式的變化適應(yīng)高比表面積礦渣粉的要求；5、對入磨礦渣的水分要嚴(yán)格控制，水分過大不利于研磨，造成系統(tǒng)產(chǎn)量飽磨及糊磨的磨內(nèi)工況惡化現(xiàn)象，水分過小礦渣在磨內(nèi)流動性過快，造成比表面積上不來，而適當(dāng)?shù)乃挚梢越档湍?nèi)的溫度，增加礦粉的活性，從而提高粉磨效率。

根據(jù)以上所述，我們把公司閑置多年的兩臺直徑1.83*6.12 米的原料磨進(jìn)行改造。改造前我們對所用礦渣進(jìn)行易磨性能指數(shù)試驗(yàn)，測得準(zhǔn)確的依據(jù)，有利于指導(dǎo)磨內(nèi)結(jié)構(gòu)及研磨體的選用。對易碎性礦渣選用襯板形式時，應(yīng)考慮不需帶料能力過強(qiáng)，適當(dāng)選用大波紋襯板；隨著磨內(nèi)礦渣細(xì)度的變化，襯板形式也應(yīng)作相應(yīng)變化，以滿足研磨體變小而接觸面積增大的特性，這時，可適當(dāng)選用小波紋襯板和平襯板相結(jié)合，或適當(dāng)考慮分級襯板。對于倉位設(shè)置及隔倉板形式也需要根據(jù)礦渣的粒度、易磨性等作適當(dāng)選擇，以利于礦渣比表面積的提高。

改造后的兩條磨經(jīng)過近一年的運(yùn)行，效果非常好。出磨礦渣高細(xì)粉通過料封泵打入水泥磨出磨的一個倉中，利用計量裝置按照比例與出磨水泥充分?jǐn)嚢韬笕胨鄮爝M(jìn)行包裝。出磨水泥摻入礦渣粉和未摻入礦渣粉的性能比較見表3。

表3   摻入礦渣粉和未摻入礦渣粉的水泥強(qiáng)度比較

從表3中可以看出，摻入礦渣粉比未摻入礦渣粉的后期水泥強(qiáng)度有了明顯的改善。并且，從價格上考慮，生產(chǎn)一噸礦渣粉總費(fèi)用為120元，而一噸水泥的平均價格為300元左右，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。再有，用原料磨改造的磨機(jī)磨制礦渣高細(xì)粉也積累了一些小經(jīng)驗(yàn)：1、礦渣細(xì)磨系統(tǒng)通風(fēng)量宜偏低不宜選用大規(guī)格的風(fēng)機(jī)，進(jìn)風(fēng)口必須設(shè)置方便的風(fēng)閥；2、烘干最好采用順流式烘干，烘干不當(dāng)會影響到礦渣微粉的活性；3、磨礦渣微粉時，入磨礦渣的含水量不能高于1.5%~2.0%，一般控制在0.8%~1.5%之間。對于小規(guī)格磨機(jī)粉磨而言，水分的影響尤為明顯，直接影響磨內(nèi)物料流速、磨機(jī)產(chǎn)量及電耗，并且對出磨礦渣微粉的輸送、儲存都會產(chǎn)生不良影響，特別是當(dāng)比表面積大于420m2/kg,磨內(nèi)礦渣微粉已出現(xiàn)不同程度的靜電吸附，此時在水分大的作用下，會造成嚴(yán)重的粘堵和包球現(xiàn)象，會出現(xiàn)頻繁飽磨、悶倉，影響正常生產(chǎn)。

三、鋼渣的利用

2006年8月，黑龍江建龍鋼鐵有限公司在雙鴨山正式煉出第一爐鋼，這也意味著煉鋼工業(yè)廢棄物“鋼渣”將大量出現(xiàn)。對此，我們公司的工程技術(shù)人員大膽創(chuàng)新與實(shí)踐，通過查閱大量相關(guān)資料和無數(shù)次實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，將鋼渣單獨(dú)粉磨后與礦渣微粉復(fù)合摻入硅酸鹽水泥中，在不影響普通硅酸鹽水泥基本性能的前提下，大幅度的降低了水泥的成本。

1、  首先，我們進(jìn)行了各種化驗(yàn)室試驗(yàn)。各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4、表5、表6。

表4      鋼渣的化學(xué)成分       %

表5      礦渣微粉的化學(xué)組成        %

表6  摻入鋼渣微粉和礦渣微粉的水泥抗壓、抗折強(qiáng)度

從表中和實(shí)踐中我們可以得出結(jié)論，鋼渣雖然具有一定的水硬性，但其活性較差，單獨(dú)摻加作為混合材使用易導(dǎo)致水泥早期強(qiáng)度低、安定性不良。鋼渣和礦渣復(fù)合摻加，可在一定程度上實(shí)現(xiàn)性能互補(bǔ)，改善水泥的強(qiáng)度，當(dāng)摻量及配合比合適時，其后期強(qiáng)度可能達(dá)到或超過純硅酸鹽水泥的強(qiáng)度。

2、  工藝配置和工藝布置

磨機(jī)選用Φ3.2米*13米，兩臺，一臺用于磨制鋼渣，一臺用于磨制礦渣；產(chǎn)量分別為：30噸/時和35噸/時。磨機(jī)前面分別是兩臺柱磨機(jī)，規(guī)格為：Φ2.9米*5.1米；產(chǎn)量為：35~40噸/時。烘干機(jī)選用直徑Φ3米*25米一臺。將磨制合格的鋼渣粉、礦渣粉、水泥粉用螺旋秤按比例配料并入混料機(jī)充分混合后入庫包裝出廠。

目前，設(shè)備已安裝、調(diào)試完畢，即將正式生產(chǎn)。屆時我公司水泥產(chǎn)量和制造成本將有極大改觀，為我們企業(yè)節(jié)能降耗，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，創(chuàng)建節(jié)約型水泥企業(yè)奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。

四、結(jié)束語

通過學(xué)習(xí)和實(shí)踐我們知道，水泥性能的優(yōu)劣必須從水泥在混凝土中的使用性能及效果來衡量。水泥的高性能化包括以下3方面的含義：①是用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的可大幅度提高各項(xiàng)物理性能的水泥。②可滿足混凝土性能的不同要求，顯著改善混凝土的工作性能、力學(xué)性能、耐久性能，更有利于實(shí)現(xiàn)混凝土對建筑工程質(zhì)量及各種施工條件的適應(yīng)性。③在配制混凝土?xí)r，能夠用最少的水泥用量來達(dá)到最滿意的工程質(zhì)量要求的混凝土性能目標(biāo)。

節(jié)約資源、節(jié)省采礦用地、保護(hù)環(huán)境、消納工業(yè)廢棄物，在資源消耗型產(chǎn)業(yè)已被廣泛提到生產(chǎn)研究日程和長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)上，國家產(chǎn)業(yè)政策上在此已是非常重視，水泥工業(yè)作為典型的能源、資源消耗型產(chǎn)業(yè)，其生產(chǎn)與發(fā)展是以消耗能源和資源為代價的，隨著我國能源和資源形勢的日益嚴(yán)俊，制約了水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，只有按照循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念，有效利用有限的資源，生產(chǎn)出合格的水泥產(chǎn)品才是產(chǎn)業(yè)發(fā)展當(dāng)務(wù)之急。但鐵礦尾渣、礦渣、鋼渣、粉煤灰、煤矸石等廢棄物是廢？是寶？還是可以利用的輔助材料？我們對此進(jìn)行了大量的試驗(yàn)和細(xì)致的研究后認(rèn)為：可以利用這些工業(yè)廢棄物代替部分原材料進(jìn)行配料，能夠生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)熟料和高標(biāo)號復(fù)合水泥。

綠色高性能水泥是水泥工業(yè)的發(fā)展方向，水泥工業(yè)實(shí)現(xiàn)“新型工業(yè)化”戰(zhàn)略目標(biāo)，中心課題是圍繞水泥工業(yè)“綠化”進(jìn)程，利用高新技術(shù)合成綠色高性能生態(tài)水泥。這是一項(xiàng)切實(shí)可行的有效技術(shù)措施，對于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長方式的轉(zhuǎn)變，走新型工業(yè)化道路，建立“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會，節(jié)能減排，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，具有重大意義。黑龍江雙鴨山新時代水泥有限責(zé)任公司為在激烈的市場競爭中立于不敗之地，將在工業(yè)廢棄物的使用上不斷探索、創(chuàng)新和實(shí)踐，從而取得更大的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。

參考文獻(xiàn)：

（1）施惠生.利用鋼渣研制復(fù)合硅酸鹽水泥的正交試驗(yàn)研究.水泥，2004，（5）：1-3。

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（3）黃擁軍, 姚公來.磨機(jī)改造成超細(xì)礦渣磨高產(chǎn)節(jié)能.建材報，2006，167期，B4版。

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