陈仕国

（北海诚德综微新型材料有限公司）

摘  要  矿物微粉是混凝土配方中的重要掺合料，能提高混凝土的耐久性、减少水化热、配制高性能混凝土要双掺矿物微粉。

关键词  工业固废、矿渣微粉、复合矿物微粉、粉磨、活性、混凝土

1、前言

   钢铁生产过程中产生大量的固体废弃物，大量的工业固废堆放占用大量的土地，污染土地和地下水源。通过对固体废弃物的利用，把固废变成产品。在环保方面来看，实现钢厂的绿色发展；在产业发展方向，实现全产业链的发展，增加企业的利润。我们综微公司以诚德公司不锈钢生产过程中产生的高炉水渣、矿热炉渣、脱硫石膏、精炼钢渣等冶炼废渣生产S95级矿渣微粉，产品供不应求。新研发的复合矿物微粉大掺量的添加精炼钢渣，现在正市场推广阶段。还有后期的矿热炉渣的开发利用等等，最终要全部把不锈钢生产产生的废弃物变成产品。

2.矿物微粉的利用研究

2.1  S95级矿渣微粉

S95级矿渣微粉主要以高炉水渣为主要原料，经物理粉磨把高炉水渣制成400-600m2/Kg的高细微粉。高炉水渣是在炼铁过程中产生的熔渣经过水淬工艺制成质地疏松、多孔的粒状渣，高炉水渣有潜在活性的胶凝材料，其潜在活性是在硅酸盐水泥水化过程中水化产物Ca（OH）2 与高炉水渣中的CaO、SiO2、Al2O3与水泥的水化产物生产硅酸盐C-S-H凝胶。

硅酸盐水泥的水化反应;

3CaO·Al2O3+3CaSO4·2 H2O+26H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O

3CaO·SiO2+H2O→CaO·SiO2·YH2O（凝胶）+Ca（OH）2

4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O→3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O

2CaO·SiO2+H2O→CaO·SiO2·YH2O（凝胶）+Ca（OH）2

高炉矿渣微粉的主要化学成分为SiO2、Al2O3、CaO,具有超高活性,其中活性的SiO2、Al2O3与水泥中C3S和C2S水化产生的反应进一步形成水化硅酸钙产物,填充于水泥混凝土的空隙中,大幅度提高水泥混凝土的致密度;同时将强度较低的Ca(OH)2晶体转化成了水化硅酸钙凝胶,提高了水泥和混凝土的强度,显著改善了水泥和混凝土的一系列性能。

   S95级矿渣微粉

GB/T18046-2008要求中活性指数和比表面积的要求是生产过程控制的要点指标。我们生产的S95级矿渣微粉要激发出潜在活性主要有物理激发和化学激发两种方法。

物理激发就是将高炉水渣粉磨至较高的比表面积的超细微粉，

化学激发是通过添加激发剂，使矿渣微粉的活性较早的激发，提高早期的强度。

我们综微公司投产初期为保证生产质量确定粉磨工艺的比表面积为500m2/Kg,活性指标较稳定，但是生产的吨电耗高，生产产量低。后期我们经过对原料、工艺、矿渣粉的特性研究发现原料化学成分的变化特别是CaO含量的变化是影响活性指数的主要原因。我们是不锈钢生产企业，炉渣的碱度都较低。我们根据原料的变化调整生产工艺添加适当的化学激发剂。 

通过胶砂实验检验 表2：

降低矿渣粉的比表面积，确保矿渣微粉的细度（45μm筛余%）的控制在2.5%以内，S95级矿渣微粉的7d、28d活性能达到GB/T18046-2008用于水泥中的粒化高炉矿渣中要求，粉磨比表面积为500m2/Kg的吨电耗90KWH,现在我们控制粉磨比表430m2/Kg的吨电耗68KWH。日产量提高了170-200吨，经济效益明显。

在S95级矿渣微粉的生产在设备技改上，我们进行了设备改造，粉磨出磨比表降低，活性能达到GB/T18046-2008用于水泥中的粒化高炉矿要求，除了工艺的调整外。还有设备的改造：球磨机的级配调整，辊压联合磨系统的优化等。微粉的颗粒形貌、颗粒级配得到优化。

这些都促进了微粉的活性物质的发挥。

3.新产品的研发

3.1 S95级矿渣微粉只是利用高炉水渣，而钢厂的精炼钢渣同样要充分利用起来，开发大掺量的添加钢渣粉新产品是解决钢渣综合利用的方向。精炼钢渣新渣是呈粉状表3钢渣的CaO含量比水渣的要10~20%，但钢渣的形成的温度过高比水泥熟料烧成温度高200-300。C高温下融入了过多的FeO破坏了CaO的活性还存在少量的f-CaO，《水泥工业学》中说到钢渣是过烧了的熟料，所以钢渣的活性比高炉水渣要差，需要添加特定的激发剂、改性剂。

钢渣单掺配置混凝土，掺量高会影响混凝土的性能，如早期强度、凝结时间、需水量等。采用复合化技术，即用多种掺合料钢渣、高炉水渣、石灰石、粉煤灰、脱硫石膏等按一定比例混合均匀粉磨制比表面积≥600m2/Kg,细度（45μm筛余）≤8%。利用各种掺合料的优势来配置性能较好的混凝土，掺合料在多种激发剂和激发方式的作用下，充分发挥其潜在活性，提高混凝土的性能。

经过试验数据我们的新产品复合粉的性能达到JG/T 486-2015 混凝土用复合掺合料普通型Ⅰ型的标准。

3.2 镍铁矿热炉生产过程中1吨铁水产生6吨的镍铁渣，镍铁渣的成分表6

镍铁渣MgO的含量高达31%，可以用来提炼出金属镁；在河砂资源日益紧缺的今天，用镍铁渣制造机制砂，替代河砂；利用镍铁渣和粉煤灰制备CMSA系微晶玻璃等。这些是处理镍铁渣方向。

4、结束语

固废的综合处理利用既解决了钢厂固废的环保压力，也产生经济效益。目前我们综微公司固废综合利用还在探索阶段，通过不断研究和借鉴、生产试验最终将全部的固废开发利用。

5、参考文献

［1］GB/T18046-2008用于水泥中的粒化高炉矿渣.

［2］JGT 486-2015 混凝土用复合掺合料.