robust
-8-CEM EfiT2021.N〇.2高炉矿渣特性对其活性和立磨生产的影响 梁晓杰
(日照钢铁控股集团有限公司，山东 H照276806)
摘要：通过检测高炉矿渣的易磨性、堆积密度、水分、X射线衍射、化学成分、活性指数，研究了高炉矿渣表质特性对立 磨生产的台时产量、煤耗和矿渣粉产品质量的影响，结果表明：（1)印巴法冲制的高炉矿渣结构主要为活性高的玻璃体结构；明特法冲制的高炉矿渣主要为活性低的钙铝黄长石(Ca:AI:Si07)晶体结构；（2)高炉矿渣堆积密度彡】060 kg/m5时，经堆放72 h自然排水后，高炉矿渣水分可以控制在8.5%，有利于立磨煤耗的降低和台时产量的提高；（3)高炉矿渣 中SiO：化学成分的升高会降低立磨台时产量；（4)高炉矿渣中对活性指数有益的化学成分为，对活性不利的成分 为 S i02-
关键词：高炉矿渣；冲渣方式；易磨性；堆积密度；化学成分；活性•，台时产量
A bstract: By means of testing grindability, bulk density, moisture, X-ray diffraction, chemical composition and activity
index of blast furnace slag, the influence of the essential characteristics of blast furnace slag on vertical mill production, coal consumption and the quality of slag powder products were studied. The results sh
owed that:( 1) the slag structure stamped by the INBA method was mainly a higher active vitreous structure, but the slag structure stamped by the MT method was mainly a lower active crystal structure of calcium aluminum yellow feldspar(Ca2Al:S i07);(2) when the bulk density of blast furnace slag was >1 060 kg/m\ after being stacked for 72 hours and natural drainage, the blast furnace slag moisture can be controlled at 8.5%, which is beneficial to decrease the coal consumption of vertical mill and increase the output of vertical mill;(3) the increasing of SiO: content in blast furnace slag would reduce the output of vertical mill;(4) The chemical composition of the blast furnace slag beneficial to the activity index was A1:03, adverse component to the activity was SiO:.
Key words: blast furnace slag; slag removal method; grindability; bulk density; chemical composition; active; output
First author's address: Rizhao Iron & Steel Holding Group Co. LTD., Rizhao 276806, Shandong, China
中图分类号：TQ172.44 文献标识码：A 文章编号：1002-9877(2021)02-0008-04 D〇l: 10.13739/jkill-1899/tq.2021.02.003
高炉矿涪是高炉冶炼过程中产生的副产物，其 主要化学成分为CaO、Si02、A1203和MgO，其中含有 T i、S等微量元素，经研究，T i含量的变化会影响高炉 矿渣冲制过程中泡沫渣的含量[4。高炉不同的冲渣 方式'导致高炉渣在高温冷却的速度不同，产生的 高炉矿渣的结构也不同。同时高炉矿渣本身化学成 分的波动[64，对高炉矿渣的排水、矿渣立磨的煤耗 和台时产量以及矿渣粉的活性有密切的影响。
1试验
1.1原料
我公司高炉产生的高炉矿渣，以及利用该高炉 矿渣生产的矿渣粉，化学成分见表1。
表丨矿渣粉化学成分％CaO Si02Fe203Al2〇3MgO
37.732.830.7217.1210.57
1.2高炉冲渣和立磨工艺布局
我公司采用印巴法和明特法冲制高炉矿渣，经 皮带运输至高炉矿渣料场，经自然堆放和晾晒72 h 后，作为矿渣立磨原料。矿渣立磨型号为德国莱歇生产的LM56.3+3，配套140 GJ供热能力的热风炉。
1.3试验方法
(1) 采用德国Bruke D8Advance型X射线衍射仪 分析不同冲渣制度下的高炉矿渣矿物结构。
(2) 使用实验室小磨，将烘干好的3 kg高炉矿瘡，粉磨40 min后，测定比表面积，表征高炉矿渣易磨性。
(3) 按照GB/T丨8046— 2017《用于水泥、砂浆和 混凝土中的粒化高炉矿渣粉》中的胶砂强度比法测 定矿渣粉活性指数。
2结果与讨论
2.1不同冲渣方式对高炉矿渣矿物结构、易磨性和
活性的影响
测试了明特法与印巴法冲制的高炉矿渣的矿物
组成，见图1，可知明特法冲制的高炉矿渣含有大量
的钙铝黄长石(Ca2A l:Si07)晶体，以及小部分的镁蔷
薇辉石(CajMgSi:Os)晶体，通过定性分析，玻璃体的
含量远小于钙铝黄长石晶体的含量，而钙铝黄长石
2021.N 〇.2
粱晓杰：高炉矿渣特性对其活性和立磨生产的影响-9 -
76-74-30.5
31.0
31.5
32.0
32.5
33.0
33.5
76-74-14.0
14.5
15.0
15.5
16.0
16.5
矿渣中Si 02含量/% 矿渣中A 1203含量/%
图2矿渣中Si 02和A 1203的含量变化与其7 d 活性指数的关系
2.3高炉矿渣化学成分对易磨性的影响
矿渣的易磨性不仅受到其冲渣方式的影响，也 受到其化学成分的影响，分析了高炉矿渣中的化 学成分对矿渣的易磨性和对立磨台时产量的影响， 见图3，可见：在相同冲渣方式下，随着高炉矿渣中
Si 02含量由32%上升至34%，高炉矿渣比表面积由 420 rr ^/kg 降至 400 m2/kg 。
2.4高炉矿渣堆积密度对水分、立磨台时产量和煤 耗的影响
统计了 2018年5月至6月时间段的高炉矿渣堆 积密度和水分的数据，见图4，可知：从2018年5月下 旬至6月，高炉矿渣堆积密度呈不断下降趋势，同时, 高炉矿渣水分呈不断上升的趋势，表明了高炉矿瘡 堆积密度与水分有直接关系3
图1
明特法与印巴法两种冲渣制度下的矿渣粉的X RD 图
楔状交错层理测试了明特法与印巴法冲制的高炉矿渣的易磨
性和活性指数，见表2，结合上述图1的X R D 图谱可 知：印巴法冷却液态渣速度较快，矿物结构以玻璃 体为主，包含较高的能量，其机械粉磨做功较小，导 致其易磨性(比表面积)较明特法冲制的高炉矿渣高 虑3
30 m2/kg , 7 d 和28 d 活性指数分别高13%和12%。下
在碱性环境下的解聚产生的，通过对比可知，印巴法 的热水冲渣制度下的矿渣，钙铝黄长石的晶体含量 极少，且晶体形式主要以微晶状态存在，玻璃体含量
局。
★钙铝黄长石<Ca,Al,SiOJ
「
400卜 350 k
10
20
30
40
50
60
2S /(°)
文所讨论高炉矿渣和矿渣粉都采用印巴法冲制:
表2不同冲渣方式下高炉矿渣的易磨性和活性指数
冲渣方式比表面积
活性指数/%
/(m:/kg)7d 28 d 印巴法
39083109明特法
360
70
97
2.2高炉矿渣化学成分对活性的影响
矿渣粉主要的结构为玻璃体结构，其水化活性 的来源为高温的液态渣经急冷保存下来的能量，主
要是其中的A 120，经水化环境中的Ca (OH )2激活，反 应生成具有胶凝特性的絮状结构的C -A -H (铝胶结 构),C -A -H 又与水化体系中的S 03反应，生成具有针 棒状的AFt (钙矾石)，在水泥硬化浆体中起骨架结构， 增强水泥体系强度，宏观表征为矿渣粉具有活性。
因此综合上述分析，影响矿渣粉活性的主要因素包
含矿渣粉的A1203、Si02和玻璃体含量。
通过图2可知，A1203和S i02含量的波动对矿渣 粉的7 d 活性指数有较显著的影响，这是因为当矿渣 中A120_，含量局时，液态高炉瘡的黏度较局，不易形 成钙铝黄长石微晶，同时矿渣中玻璃体中的主
要水 化活性物质A 1203较高。而矿渣中5102含量高时，矿 渣的活性会出现明显的下降。因此需对两者综合考5
o
2 220864208
998888870
8 6 4 2 0 9 8 8 8 8
8
950
[000
I 050I 1001150
1200 *
体内藏毒1234矿渣堆枳密度/(k g /n ^
图5
高炉矿渣堆积密度和水分的关系
173.：173.0-172.5-172.0-171.5-171.0-170.5-170.0-1 A Q
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 12 13 14 15 16 17
创意平板折叠桌时间A 1
图3高炉矿渣化学成分与易磨性变化对应关系
900
0 10 20
5月份 6月份
时间/H
图4 20丨8年5月份和6月份高炉矿渣堆积密度和水分的变化
趋势
按照人磨高炉矿渣的水分<8.5%的要求，从图 5中可以得出，对应的高炉矿渣堆积密度临界点为
1 060 kg /nr \因此要求高炉矿渣的堆积密度不小于
1 060 kg /m3，否则将严重影响矿渣粉的台时产量、煤耗等。
图6为2018年5月份和6月份高炉矿渣水分对矿 渣磨机台时产量曲线图，可以看出，随着矿渣水分增 加，磨机的台时产量下降，主要原因为，高炉矿渣水
7.5
8.0 8.5 9.0 9.5 10.0
矿渣水分/%
图6
高炉矿渣水分对立磨台时产量的影响
同时，因高炉矿渣水分的提高，矿渣磨机的煤耗 也呈上升趋势，通过测算可知，高炉矿渣水分每上升 1%，矿渣立磨煤耗上升约0.5 kg /t3
3结论
(1)
印巴法冲制的高炉矿渣结构主要为活性高的
玻璃体结构，明特法冲制的高炉矿渣主要为活性低 的钙铝黄长石(Ca2Al :Si 07)晶体结构，且印巴法冲制 的高炉矿渣易磨性要高于明特法冲制的。
(2) 高炉矿渣堆积密度彡1 060 kg /m3时，经堆放 72 h 自然排水后，高炉矿渣水分可以控制在8.5%，有 利于立磨煤耗的降低和台时产量的提高。
(3) 高炉矿渣中Si 02化学成分的升高会降低矿渣 磨机台时产量。
(4) 高炉矿渣中对活性指数有益的化学成分为
A120,，其对活性不利的成分为Si02。
参考文献：
i n 胡文凯.冲渣水压对水渣的堆比重及粒度的影响m .钢铁研究, 2002(1)： 1-4.
(下转第14页)
34-
i 32-
分提高，磨机运行工况不稳定
10.0-
060,8.5 )
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从表4可见，即使硝酸钙溶液浓度达到30%，仍 不能满足-10丈的稳定储存；硫氰酸钠降低溶液冰点 作用不及甲酸钠，优于硝酸钙；甲酸钠降低溶液冰点 作用优于上述其他物质，相同冰点条件下，其用量低 于硝酸钙达50%以上。
3J混凝土抗压强度试验
在-15 1条件下，试验推断防冻材料适宜用量范 围，外加剂配方见表5，抗压强度试验结果见表6。早 强材料用量经测算，成本调整至差异小于10%。
表5抗压强度试验涉及外加剂配方 ％
样品编号JY-TS-1聚羧酸高性
能减水剂
冰片霜硝酸钙甲酸钠硫氛酸納
1 5.524
2 5.513
3 5.58
表6抗压强度试验数据
样品减水坍落度泌水率各龄期抗压强度/MPa强度损
编号率/%/mm/%-7d+28 d-7 d+28 d失率/%
1309〜10无泌水 4.762.863.7-1.4
2309〜10无泌水 3.960.460.40.0
3309〜10无泌水 4.361.762.1-0.6
基准9〜10 1.543.2
注：按JC 475《混凝土防冻剂》-15丈防冻剂产品检测方法对试件进
行负温养护7 d，标准养护28 d，以及负温养护7 d转标准养护28 d的
各龄期强度检测(各龄期相应以-7 d、+28 d、-7 d+28 d表示强度损
失率指同配比混凝土在经历负温7 d养护后，是否出现较标养混凝土
的抗压强度损失，其值低于0.近似说明混凝土性能未受冻害影响试验分析(相近应用成本条件下)：所有方案的混
凝土-7 d+28 d龄期的抗压强度比均大于100%，满足 JC475检测要求且较同配合比标养混凝土试件，抗压
强度没有体现出损失。
-7 d强度发展和净浆水化热的试验现象是一致 的。硝酸钙明显促进水泥初期水化，在4〜6h养护及
降温过程中，有利于减少体系中的游离水，形成更多
的水化产物；硫氰酸钠虽然促进初期水化的作用不
突出，但其在加速期具有优异的水化促进效果，从而
不论是在受冻降温还是在解冻升温过程中均有利于
水化产物快速形成；而以上用量的甲酸钠在水化各
(上接第10页）
[2]林成城，施月循.铁水脱硅过程泡沫渣的基本特征[J].钢铁, 2000(11)： 8-10.
[3]林成城，施月循.脱硅T艺参数对泡沫'渣的影响1J].宝钢技术, 2001(6)：13-15.
[4]李明，赵刚.马钢高炉INBA法冲渣.T艺的研究及优化改造 [J].钢铁，2001(10): 17-19.
[5]李军.提高水渣冲制率T.艺技术[J】.炼铁，2005(S1): 76-79.阶段的促进水化作用均不突出，对负温强度发展不
利。这些都说明，-7 d强度发展更依赖于水泥水化初
期和早期的水化速度和程度。
3.4混凝土工作性能试验
试验采用倒提坍落度桶的方法，外加剂配方见
表5，混凝土配合比见表7，试验结果见表8:
表7工作性试验采用的混凝土配合比 kg/m3水泥矿粉粉煤灰砂石水
24070 607801 060170
表8混凝土工作性试验数据
样品
编号
外加剂占胶凝材
料的质量比/%
初始扩展度
/mm
60 min扩展度
/mm
1 2.2615520
2 2.2625560
3 2.2635610
数据分析：在相近防冻性能条件下，混凝土工
作性及保持最优者为掺加硫氰酸钠的混凝土 (3号样 品)，1h混凝土流动扩展度较初始仅损失25 mm；而
掺加硝酸钙的混凝土(1号样品)损失达95 mm；掺甲
酸钠的混凝土(2号样品)损失居中，为65 mm
这一结论和前文水化热数据相吻合。硝酸钙快
速、大幅地促进水化，而且使用量也较高，两方面作麦克白夫人
用导致其工作性损失较大。
4结论
(1) 硝酸钙明显促进水泥的初期水化，但对水化 平稳期放热总量存在不利影响；硫氰酸钠对水化加
速期的水化程度有明显促进，且随掺量提高促进作
用明显，促进放热作用相对更为持久，有利于提高水
泥早期强度发展；甲酸钠在较低掺量下(占胶凝材料
质量比0.3%以下)不明显促进水泥水化。
(2)甲酸钠溶液冰点较低，有利于助磨剂或防冻 剂在负温环境下存储。
(3) 甲酸钠和硫氰酸钠作为混凝土早强组分有利 于维持混凝土.T作性能。
(编辑胡如进)
[6]张海珠.矿渣微粉活性的影响因素分析[■)].包钢科技.2013, 39 (4)： 25-27.
P]李喜才.矿渣微粉活性低的原因及解决办法[■)].中国水泥，2016 (3)： 76-77.
[8]戴晓天，郭培民，齐渊洪，等.X射线衍射法测定高炉渣中非晶相
含量的研究[•!].钢铁，2009,44⑴：19-22.
(编辑胡如进)
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