熟料是生产水泥的主要原材料之一，生产熟料除需要石灰石、黏土、铁粉等主要原材料之外，还需要一定的煤炭做燃料及电能做动力等等。

    目前，水泥企业的机立窑、干法旋窑生产熟料工业用煤的热值平均在5500大卡左右，每生产1.0公斤熟料，需要的煤炭燃料平均在900～700大卡热量。这样计算，每生产1.0吨熟料，需要优质煤炭0.145吨左右。生产水泥如果能够节省40%的熟料，就意味着，每生产1.0吨水泥可以节省0.058吨左右的煤炭。机立窑、干法旋窑生产熟料平均需要电力在20kwh/t左右，生产水泥如果节省40%的熟料，也同样意味着每生产1.0吨水泥可以节省8.0kwh左右的电能。

    生产普硅42.5级水泥，熟料份额占80%以上；生产42.5级矿渣水泥，熟料份额占65～80%；四平市宏桥水泥技术研究所开发研制的少熟料水泥生产技术，就是利用30%左右的少量熟料掺入70%左右的矿渣活化微粉生产的矿渣水泥，其质量完全达到国家矿渣42.5级水泥标准。它与传统的矿渣水泥生产技术相比较，可以减少40%左右的熟料用量。生产的矿渣水泥每吨不但可以节约0.058吨左右的煤炭，节约8.0kwh左右的电能，还能降低生产成本30元左右。

    我国年产水泥14.0亿吨左右，如果本技术能在全国推广应用20%的比例生产2.0亿吨矿渣水泥的产量，全国每年可节约1000多万吨煤炭，节约15.0亿多度电能；因此，应用少熟料技术生产水泥不但能降低水泥的生产成本，还节约大量的能源，减少环境污染，亦是对实现“十一五”计划节约20%能源总体目标的一个有力的举措。

1  目前矿渣水泥的粉磨状况

    国内多数企业在生产矿渣水泥时，采用熟料、矿渣、石膏共同粉磨的工艺。但是，由于矿渣易磨性较熟料差，水泥中矿渣得不到充分细磨，当矿渣水泥比表面积为350m2/kg时，水泥中的矿渣比表面积仅达到220～280m2/kg，平均粒度偏大，使得矿渣的潜在活性得不到有效发挥，影响了水泥的早期强度，限制了水泥中矿渣掺量的提高。如果为提高矿渣水泥中的矿渣比表面积，无疑，要较大地提高矿渣水泥的比表面积，这样不但降低磨机的台时产量，还会出现熟料的过粉磨现象，因为熟料部分3um以下的颗粒占较大比例时，将会降低水泥的后期强度。因此，混合粉磨时，两者细度难以兼顾，不是影响磨机的台时产量、降低水泥的后期强度，就是无法激发矿渣的潜在活性。因此，我们提倡生产矿渣水泥时，熟料与矿渣分别粉磨的生产工艺，达到两者兼顾的目的。

2  熟料与矿渣分别粉磨

    单独粉磨熟料，在技术上没有较大的区别，不作详细论述。由于矿渣的易磨性较差，利用不同的矿渣粉磨技术，其质量、产量及效益差别很大。

    现在国内大多数水泥生产企业生产矿渣微粉均采用球磨机设备，在正常的球磨机生产中，单独粉磨矿渣的平均电耗是粉磨水泥的2～3倍。产品比表面积达到450㎡/kg时，粉磨电耗较高；北京某钢厂、通化某钢厂、福建等企业的矿渣粉磨系统电耗均在100kwh/t左右。部分企业技术指标，见表1

表1    传统的开路磨机生产普通矿渣微粉产量指标

    粉磨过程中，矿渣比表面积增长十分缓慢，当矿渣比表面积大于450㎡/kg时，会产生过粉磨，由于静电吸附造成颗粒聚集、糊球现象，磨机产量大幅降低，电耗大幅增加。有的企业为了提高产量降低电耗，在矿渣粉磨的同时加入5～10%的粉煤灰，达到助磨作用，其结果是产量有所提高，水泥的强度却下降了，矿渣微粉的掺入量只有15%左右，其经济效益没有完全发挥出来。

    当粉磨的矿渣比表面积低于450㎡/kg时，矿渣微粉的活性并没有完全发挥出来；掺入水泥后虽然后期强度有所增长，但是，3d强度却降低1～3Mpa，质量≤S75级矿渣微粉国家标准。这种粉磨方式存在：磨机产量低、矿粉比表面积低、掺入水泥的比例少、其经济价值也较低的问题。

3  问题的解决

    试验结果表明，矿渣的比表面积只有达到480㎡/㎏左右时，大多数颗粒分布在2～40um之间，其活性才能发挥出来，对混凝土强度的发挥起决定性作用。因此，我们探讨利用球磨机生产矿渣微粉时，采用活化技术生产矿微粉，可以提高磨机产量、提高矿渣的比表面积，提高矿渣的活性。

    由四平市宏桥水泥技术研究所开发研制的矿渣微粉活化技术，适用于在球磨机上生产矿渣活化微粉。是在充分利用原有设备条件的情况下，通过改变磨内结构、研磨体级配及利用矿渣专用活化剂通过粉磨时激发矿渣的活性；生产的矿渣活化微粉具有磨机产量高、电耗低、产品质量高、成本低等特点；7d活性指数较高，质量达到S105级矿渣微粉国家标准。

 3.1  比传统的磨机生产普通矿渣微粉提高产量50%～100%；在比表面积450㎡/kg～550㎡/㎏的情况下，电耗是传统生产方式的50%左右。见表2

表2     开路磨机生产矿渣活化微粉产量指标

3.2  通过活化技术，矿渣微粉的比表面积可以达到450～550㎡/kg；并激发矿渣活性，7d活性指数达到100%以上，提高矿渣微粉质量；掺入矿渣活化微粉的水泥3d强度比掺入普通矿渣微粉的水泥3d强度提高3Mpa～5Mpa。因为提高了矿渣微粉的早期活性指数；可以实现：

3.2.1  掺入50%左右矿渣活化微粉的水泥，安定性好，掺加矿渣活化微粉后的水泥强度大于未掺加矿渣活化微粉的水泥强度指标，3d强度增加1～3Mpa，28d强度增加3～8Mpa；

3.2.2  利用60～70%的矿渣活化微粉，生产32.5～42.5级水泥，达到国家水泥新标准；可降低水泥生产成本20～40元/吨；

山水集团某公司利用四平水泥所矿渣活化技术在φ500㎜×500㎜试验磨机的现场试验数据。见表3

表3       在φ500㎜×500㎜试验磨机的现场试验数据

     由于各地矿渣的化学成分不同、质量也不同，所以利用活化技术生产矿渣活化微粉的3d抗压强度在9～17Mpa之间。利用活化微粉生产的水泥质量也同样受到影响。如：柳钢矿渣活性较好，广西大化利用80%的矿渣活化微粉与熟料粉生产的水泥，3d抗压强度达到25.9Mpa；华北邢台、邯郸等地的矿渣活性次之，某厂利用60～75%的矿渣活化微粉与熟料粉生产的水泥，水泥3d抗压强度亦达到15.0～20.0Mpa。

    河北邢台某水泥有限公司利用四平水泥所矿渣活化技术在φ500㎜×500㎜试验磨机进行了现场试验，实验目的：1、掺入30～50%活化微粉的水泥，与未掺入活化微粉的水泥质量对比；2、用55～75%活化微粉生产的水泥与未掺入活化微粉的水泥质量对比。见表4

表4        在φ500㎜×500㎜试验磨机的现场试验数据

     检验结果：1、掺入35～55%活化微粉的水泥，比掺入活化微粉前的水泥3d抗压强度平均提高6.3Mpa；28d抗压强度平均达到51.4Mpa；2、用55～75%的矿渣活化微粉生产的水泥，比未掺入矿渣活化微粉的水泥3d强度平均提高3.8Mpa；28d抗压强度平均达到60.9Mpa；

    河北邢台某水泥有限公司利用四平水泥所矿渣微粉活化技术在2.4m×9m磨机试生产，试生产目的：掺入30～50%活化微粉的水泥，与未掺入活化微粉的水泥质量对比；摘录几组运行数据见表5

表5          2.4m×9.0m磨机生产质量检验报告

     检验结果：掺入30%活化微粉的水泥，比掺入活化微粉前的水泥3d强度平均提高4.8Mpa

4  结论

    利用30%左右的少量熟料掺入70%左右的矿渣活化微粉生产的矿渣水泥，主要是通过矿渣的活化技术激发矿渣的活性而生产矿渣活化微粉，实现矿渣活化微粉等量代替混凝土中的部分水泥用量、等量代替水泥中的部分熟料用量。

    利用少量熟料生产符合国家水泥新标准的32.5级～52.5级水泥，生产水泥可以节省30%～50%的熟料；不但降低了生产水泥的成本，还节省了大量的能源，减少了环境的污染。

    因此，有矿渣资源的钢铁企业、水泥企业生产矿渣活化微粉，实现利用少量熟料生产符合国家新标准的32.5～42.5级矿渣水泥，具有显著的经济效益和较好的社会效益。

四平市宏桥水泥技术研究所

李喜才18843442229