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一、国内矿zha综he利yong现zhuang

      矿zha是黑色yejin工业dezhuyaogu体废弃物,2005年我国产钢3.49亿吨,ye炼废zha产sheng14619万吨, (其中钢zha约wei5000万吨,高炉矿zha约9000万吨),综he利yong12848万吨,加上历年累积,总贮cun量wei2亿吨,占di3万亩,这些露天储cundeye炼废zhaduicun侵占土di,wu萰ing净寥馈⑺搴痛笃现赜皒iangsheng态环jing,造cheng明显或潜在de经济sun失和资源浪费。据估算以mei吨ye炼废zhaduicunde经济sun失14.25元计,mei年造cheng经济sun失28.5亿元。suo以,ye炼废zhade无害化、资源化处理是我国乃至世界ge国shifen重视dejiao点,也是我们tuijin循环经济de中心内容之一。

   矿zha在水泥工业中de综he利yongzhuyao经过了三个阶段。

      1.di一阶段zhuyao是在1995年以前,粒化高炉矿zhazhuyao是作wei水泥混he材使yong。以混he粉磨weizhu。矿zha由于难磨,在水泥中de掺量you限,一ban不超过30%

      2.di二阶段是19952000年,xuexi国外技术,矿zha微粉作wei高性neng混凝土de高掺he料,在jian筑工cheng中tui广使yong。

     3.di三阶段是在2000年之后,粉磨设备节neng技术和矿zha微粉yingyong经济技术研究de深入,蔳ou愦笏嗥笠等鲜兜剑髗ha微粉最经济de粉磨细度ying控制在400m2/kgzuo右。这样de矿zha微粉,既neng直jie供给混凝土jiao拌站作掺he料,又neng与熟料、石膏粉hecheng高掺量矿zha水泥。随着循环经济de大力发zhan,矿zha微粉de产量年年翻番,目前已jie近1000万吨/年,jian材行襠e谝桓鲂滦瞬嫡鸩皆谛蝐heng。

二、什么是矿zha

    矿zhade全称是粒化高炉矿zha。ta是钢铁changye炼sheng铁时产shengde废zha。在高炉炼铁过cheng中,chu了铁矿石和萰i希╦iao炭)之外,wei降低ye炼温度,还yao加入shi当数量de石灰石和白云石作weizhu熔ji。ta们在高炉内fenjiesuo得到de氧化钙、氧化镁、和铁矿石中de废矿、以jijiao炭中de灰fen相熔化,shengcheng了以硅酸yan与硅lv酸yanweizhuyaochengfende熔融物,浮在铁水表面,ding期从排zha口排出,经空气或水急冷处理,形cheng粒zhuangke粒物,这就是粒化高炉矿zha,简称:矿zha。

    mei大发体育在xian一吨sheng铁,yao排出0.31吨矿zha。

    我国部fen钢铁changde高炉矿zha化xuechengfen列入表1,从表中可以看出,矿zhade化xuechengfen与水泥熟料相似,只是氧化钙含量略低。

1   我国部fen钢铁changde高炉矿zha化xuechengfen

chang名

SiO2

Al2O3

Fe2O3

MnO

CaO

MgO

S

AG

38.28

8.40

1.57

0.48

42.66

7.40

/

AG

32.27

9.90

2.25

11.95

39.23

2.47

0.72

BG

40.10

8.31

0.96

1.13

43.65

5.75

0.23

BG

41.47

6.41

2.08

0.99

43.30

5.20

/

SG

38.13

12.22

0.73

1.08

35.92

10.33

1.10

WG

38.83

12.92

1.46

1.95

38.70

4.63

0.05

JG

27.02

15.13

2.08

17.74

33.15

2.31

/

 

     未经淬水de矿zha,其矿物形态呈稳ding形de结jing体,这些结jing体chu少部fenC2Sshangyou一些活性外,其ta矿物基本上不具you活性。ru经淬水急冷,由于襤e嗾扯仍诤芏蘢e时间内很快增大,阻滞了jing体cheng长,形cheng了bo璃态结gou,就使矿zha处于不稳dingdezhuang态。因er具you较大de潜在化xueneng。出zha温度愈高,冷que速度愈快,则矿zhabo璃化cheng度愈高,矿zhade潜在化xueneng愈大,活性也愈高。因此,经水淬急冷de高炉矿zhade活性比未经水淬de矿zha活性yao高一些。

三、矿zha化xuechengfen对水泥质量you什么影xiang

    不tong钢铁changde矿zhade化xuechengfen差异很大,tong一钢铁chang不tong时期排放de矿zhayou时也不一样。suo以,水泥chang在yingyong矿zha时,yaoanjinchang批次检测其化xuechengfende变化。

(一)氧化钙

      氧化钙属碱性氧化物,是矿zhadezhuyao化xuechengfen,一ban占40%zuo右,他在矿zha中化hecheng具you活性de矿物,ru:硅酸二钙等。氧化钙是决ding矿zha活性dezhuyao因素,因此,其含量越高,矿zha活性越大。

(二)氧化lv

     氧化lv属酸性氧化物,是矿zha中较好de活性chengfen,他在矿zha中形chenglv酸褀ei騦v硅酸钙等矿物,you熔融zhuang态经水淬后形chengbo璃体。氧化lv含量一banwei5%15%,也youde高达30%;其含量越高,活性越大,越shihe水泥使yong。

    (三)氧化硅

     氧化硅微酸性氧化物,在矿zha中含量较高,一banwei30%40%。与氧化钙和氧化lv比较起来,tade含量是过多了,謑v剐蝐heng低活性de低钙矿物,甚至还you游li二氧化硅cun在,使矿zha活性降低。

    (si)氧化镁

     氧化镁比氧化钙de活性yao低,其含量一ban波动在1%18%,在矿zha中呈稳dingde化he物或bo璃体,不hui产shenganding性不良de现象。氧化镁可以增加熔融矿物de流动性,youzhu于提高矿zha粒化质量和提高矿zha活性。因此,一ban将氧化镁看cheng是矿zhade活性组fen。

    (五)氧化亚锰

     氧化亚锰对水泥deanding性无害,但对矿zhade活性you一dingde影xiang。其含量一banying限制在1%3%,ruguo超过4%5%,矿zha活性明显下降。在锰铁粒化高炉矿zha中可以放宽到15%,这是因wei锰铁矿zha中氧化lvde含量较高,er氧化硅含量絰i汀

    (六)硫

     矿zha中硫较多时,可使水泥强度sun失较大;但硫化钙与水作yong,shengchengqing氧化钙起碱性激发作yong;氧化亚锰decun在不仅使硫化物形chengyou害de硫化锰,er且使硫化钙相yingjian少。

    (七)氧化钛

    矿zha中de钛以钛钙石cun在,使矿zha活性下降。国jia标准中规ding矿zha中de二氧化钛含量不得超过10%

    (八)氧化铁和氧化亚铁

    在正changye炼时,矿zha中de氧化铁和氧化亚铁含量很少,一banwei1%3%,对矿zhade活性影xiang不大。

si、怎样ping价矿zha质量de好坏

(一)质羕e纃ing方法

     1.化xuefen析法

     yong化xuechengfenfen析来pingding矿zhade质量是pingding矿zhadezhuyao方法.

     质量xi数Kfanying了矿zha中活性组fen与低活性、非活性组fen之间de比例关xi,质量xi数K值越大,矿zha活性越高。

     矿zha化xuechengfen中碱性氧化物与酸性氧化物之比值Mo,称之wei:碱性xi数。

ruguo:Mo1表示碱性氧化物多于酸性氧化物,竚ei髗ha称之wei:碱性矿zha;

      Mo=1表示碱性氧化物等于酸性氧化物,竚ei髗ha称之wei:中性矿zha;

      Mo1表示碱性氧化物少于酸性氧化物,竚ei髗ha称之wei:酸性矿zha。

2.激发强度试验法
    
目前youqing氧化钠激发强度法、消石灰激发强度法、矿zha水泥强秖ue戎R法等。但这些方法秊i嬖谝籨ingde不zu和局限性。
  
我国国jia标准(GB/T18046-2000)规ding:对比样pinde对比水泥weifuheGB/T175dePⅠ型42.5级(yuan525号)硅酸yan水泥;试验样pin由对比水泥和矿zha粉an质量比1:1组cheng。试验砂浆配眗e缦卤韘uo示:

砂浆种类

水泥 (g)

矿zha粉 (g)

中国ISO标准砂(g)

水(mL

对比砂浆

450

/

 

1350

 

225

试验砂浆

225

225

   试验方法anGB/T17671jin衳iaoenbie测ding试验样pinde7天、28天de抗压强度R7MPa)、R28MPa)和对比样pin7天和28天de抗压强度R07MPa)、R028MPa)。

       然后,an蟣v郊扑憧髗ha粉de7天活性指数A7%)和28天活性指数A28%),计算结guo取整数。

             A7=R7÷R07×100%      

            A28=R28÷R028×100%

 

                      2     某chang矿zha微粉de细度与活性指数

眖ue砻婊

m2/kg

活性指数(%

3d

7d

28d

91d

400

60

64

98

119

600

72

83

114

129

800

99

110

128

137

 

      由表中可见,矿zha微粉de早期强度絰i停琫r后其强度增jinlv较快。随着眖ue砻婊齞e提高,其活性指数(强秖ue龋┫鄖ing明显提高。当矿zha粉眖ue砻婊锏400m2/kg时,28天活性指数达98%,与水泥基本相当;er当矿zha粉眖ue砻婊锏交虺600800m2/kg时,其28天活性指数达114127%,高于一ban眖ue砻婊350m2/kg)水泥熟義i幕钚浴

(二)矿zhapin质yao求

 国jia标准(GB/T203-94)对粒化高炉矿zha质量yao求规dingru下:

    1.粒化高炉矿zhade质量xi数Kying不xiao于1.2

    2.粒化高炉矿zha中锰化he物de含量,以MnO计不得超过4%;锰铁hejin粒化高炉矿zhadeMnO允许放宽到15%;硫化物含量(以硫计)不得超过3%;fu化物含量(以fu计)计不得大于2%

    3.粒化高炉矿zhade松散容重不大于1.2kg/L;最大直jing计不得超过100mm;大于10mmke粒含量(以重量计)不大于8%

    4.粒化高炉矿zha不得混you外来夹杂物,铁尘泥、未经淬冷de块zhuang矿zha等。

    5.矿zha在未烘干前,其贮cun期限,从淬冷cheng粒时算起,不宜超过3个月。

     国jia标准(GB/T18046-2000)《yong于水泥和混凝土中de粒化高炉矿zha粉》youru下规ding:

   1.粒化高炉矿zha粉(简称矿zha粉)ding义:fuheGB/T203标准规dingde粒化高炉矿zha经干zao、粉磨(或添加少量石膏一起粉磨)达到相当细度且fuhe相ying活性指数de粉体。矿zha粉粉磨时允许加入zhu磨ji,加入量不得大于矿zha粉质量de1%

    2.矿zha粉密度不xiao于2.8g/cm3;眖ue砻婊粁iao于350m2/kg

    3.矿zha粉gongfenwei三级。S105S95S75,他们对yingde活性指数7天不xiao于95%75%55%28天不xiao于105%95%75%。流动秖ue葂iao于85%90%95%

    4.矿zha粉含水量不大于1.0%

    5.三氧化硫不大于4.0%

    6.lvli子不大于0.02%

    7.烧失量不大于3.0%

五、怎样激发矿zhade活性

      矿zha是一种具you潜在水硬性de材料,ji:其单独cun在时,基本无水硬性。但受到某些激发作觤ei螅统氏殖鏊残浴

      changyongde激发方蔶ie辛酱罄啵

      一是物理激发:也就是采yong高细粉磨和超细粉磨de方法。gu体物料在施加机械力作觤ei螅淠诓縥ing体结gouhui不规则化和产sheng多相jing型转变,dao致jing格que陷发sheng、眖ue砻婊龃蟆⒈砻鎛eng增加等,随之物義i膔e力xue性质、结jingxue性质、物理化xue性质等都hui发sheng规聅hang员浠

      二是化xue激发:采yong对混凝土耐久性无害de化xue物质,激发矿zha水泥de活性。

      化xue激发方式,可fenwei:碱激发、硫酸yan激发等多种激发形式。

(一)物理激发

     机械粉碎是采yong机械neng使物料由大ke粒变chengxiaoke粒de工襷han齝heng。在粒jingjianxiaodetong时,自身dejing体结gou、化xue组cheng、物理化xue性质发sheng机械化xue变化。zhuyao方面bao括:

     1.被激活物料yuan子结goude重排和重结jing;表面层自发di重组,形cheng非jing质结gou。

     2.外来fen子(气体、表面活性ji等)在新shengchengde表面上自发dijin行物理吸附和化xue吸附。

     3.被粉碎物義i幕痻ue组cheng变化jike粒之间de相互作觤ei突痻uefanying。

     4.被粉碎物料物理性neng变化。

     yong于水泥工业de工业gu体废弃物,一ban细粉de水化速秖ue人嗦枚啵馐员砻鳎簁e粒大xiao在80μm(眖ue砻婊300 m2/kg)zuo右时,高炉矿zha水化90天zuo右才neng产sheng与硅酸yan水泥熟料水化28天时相yingde强度;粉mei灰则需150天zuo右才neng达到相yingde强度。

     对上述工业废zhajin行粉磨到大发体育在xianke粒大xiao大部fen在45μm(眖ue砻婊450 m2/kg)zuo右时,扩大了水化fanying时de表面积,相yingdi可以较大幅度di提高ta们de水化速度,使ta们neng在较短时间内产sheng较高de强度。

(二)化xue激发

      粒化高炉矿zha单独与水拌he时,fanying极慢,得不到zu够de强度;但在qing氧化钙溶液de中就neng够发sheng水化,er在饱和deqing氧化钙溶液中fanying更快,并产sheng一dingde强度。这说明矿zha潜在neng力de发挥,必须以含youqing氧化钙de襤e鄔ei前提。这种neng造chengqing氧化钙襤e嘁约し⒖髗ha活性de物质称之wei碱性激发ji。

     tashengcheng碱性溶液neng破坏矿zhabo璃体表面结gou,使水fen易于渗入并jin行水化fanying,造cheng矿zhake粒defen散和jie体,产sheng由胶凝性de水化硅酸钙与水化lv酸钙。changyongde激发jiyou石灰和硅酸yan熟料。

     在含youqing氧化钙de碱性溶液中,加入一ding数量de硫酸钙,就neng使矿zhade潜在活性较weichongfendi发粂ing隼矗鷖heng比单独加碱性激发ji高得多de强度,这一类物质称之wei硫酸yan激发ji。

     碱性介质促使矿zhake粒defen散、jie体,并shengcheng水化硫lv酸钙,促使强度jin一步di提高。

     changyongde硫酸yan激发jiyou:

      二水石膏;

      半水石膏;

      无水石膏等。

六、矿zha水泥 “fenbie粉磨”工yi

       在当前de工业gu体废弃物de物理再循环利yong中,水泥企业一ban是将矿zha与熟料ji其ta组fen物料,an配比一起加到球磨机中gongtong混he粉磨。由于ge种物料易磨性de差异较大,当出磨物料达礿iaoiyao求时,其中某些工业废zha(混he材)组fende细度并没you达到理xiangde指标。

      ru:粉磨矿zha水泥时,矿zha比水泥熟料难磨得多,水泥眖ue砻婊锏jiao300 m2/kg以上,水泥中de矿zha粉de眖ue砻婊粂ou200250 m2/kg,其水化活性不neng在水泥goujian或jian筑工cheng中正chang发挥。因此,zhuanjia们jian议:youtiaojiande水泥企业ying竚ei髗ha与熟義i绕渌閒en物料fen开,将矿zha单独粉磨、熟料与石膏ji其他混he材一起粉磨,然后再根据市场需求,提供ge种具you不tong特殊性neng和yong途de水泥大发体育在xian,实现水泥大发体育在xian性nengde个性化发zhan,配制hecheng不tong强度等级de矿zha水泥或fuhe水泥,更好di满zu客户de不tong使yongyao求。这就是fenbie粉磨工yi。

      高炉粒化矿zha粉磨到一ding细度(眖ue砻婊380 m2/kg)后,其bo璃体jing体结gou被破坏,促使矿zha中deCaOSiO2Al2O3活性发粂ing隼矗庑┗钚宰閒en水化时,在碱性溶液de激发下,jin一步shengcheng水化硅酸钙等水硬性物质,you利于矿zha水泥后期强度增jinlvde提高。蔰aoっ鳎琭enbie粉磨后均化hechengde矿zha水泥, 28天抗压强度一ban可以提高5MPa以上(见表5)。

                      5   矿zhafenbie粉磨对水泥质量de影xiang

水泥粉磨

工yi流cheng

物料配比%

眖ue砻婊m2/kg

抗压强度(MPa

熟 料

矿 zha

熟 料

矿 zha

3d

28d

混he粉磨

70

30

351(矿zha水泥)

21.9

57.4

fenbie粉磨

70

30

350

390

25.1

65.5