引言

  立磨用來粉磨礦渣，無論是立磨、分級、選粉設備制造還是粉磨控制技術，目前都已經達到較高的應用水平。如何在現有礦渣立磨設備的基礎上提高磨機臺時產量和礦渣微粉的活性成為業內人士關注的焦點。

  目前，國內外對球磨機提高礦渣微粉產量的研究報道較多，而對礦渣立磨提高產量并且提高活性的研究并不深入，尤其是無法解決普通的“助磨劑”在礦渣立磨磨腔內210～350 ℃高溫下分解或快速流失的問題。本文擬對礦渣立磨料層穩定劑的應用情況進行總結，為使用立磨生產礦渣微粉的廠家進一步節能降耗、提高礦渣微粉品質和進一步開發新型的料層穩定劑提供參考。

  1、ZD-1015型料層穩定劑的性能

  ZD-1015型料層穩定劑是由若干不同官能團經過化學接枝的具有膠粘和分散雙重作用的無毒、無腐蝕、不易燃的接枝多糖類丙烯酸酯化合物，對混凝土無副作用。外觀為棕色液體，密度（1.10±0.02） g/mL，pH值7.0±0.2。

  ZD-1015型料層穩定劑在高溫水汽的環境中，主要起膠粘作用，隨著溫度的降低，則主要起分散作用。膠粘力的主要來源是料層穩定劑的分子作用力，即范德華力和氫鍵力。借助于布朗運動在顆粒表面擴散，使顆粒界面的極性基團相互靠近，使顆粒間的距離進一步縮短到處于最大穩定狀態。在此過程中，升溫、施加壓力等都有利于布朗運動的加強。隨著溫度的降低，這種力急劇減小，此時分散作用充分體現，從而增加細微顆粒的流動性。

  礦渣立磨生產工藝中，礦渣需要保持10%左右的水分用于料層的穩定，熱風爐要提供一定量的入磨溫度為210～350 ℃的熱風，保持立磨出口溫度100 ℃以下，要求出磨礦渣微粉含水量小于1%。添加料層穩定劑在入磨初期，由于高溫及水汽，料層穩定劑起膠粘作用，使得礦渣顆粒之間的縫隙減小，料層更加穩定，磨輥的碾壓更加充分。隨著礦渣顆粒被干燥和降溫，料層穩定劑的分散作用得以發揮，礦渣微粉細微顆粒在分散成分的作用下，流動性增加，利于選粉機工作。因此提高了礦渣立磨的整體效率。

  2、試驗概況

  三鋼集團（龍海）礦微粉有限公司位于福建漳州市，一期工程于2008年6月投產，二期工程于2011年12月投產。兩期項目共選用三套天津水泥工業設計研究院的TRMS32.3立磨礦渣微粉生產線，該項目可年產90萬噸礦渣微粉，為福建省內生產礦渣微粉規模最大企業，設備技術為國內先進水平。龍海公司的礦渣來自三鋼集團及三鋼集團收購的鋼鐵企業，礦渣質量不太穩定，尤其是多雨天氣及部分礦渣露天堆放數月，出現所謂“老渣”，其易磨性很差。在控制比表面積420m²/kg以上時，活性也不太穩定，因此，根據龍海公司立磨生產線工藝和設備狀態，嘗試采用某公司生產的ZD-1015型料層穩定劑來解決上述問題。

  采用計量泵將ZD-1015型料層穩定劑通過軟管滴加在定量皮帶秤下的皮帶礦渣料層上，隨礦渣進入立磨系統，添加量為礦渣投料量的0.10%～0.12%。

  3、添加料層穩定劑的影響

  3.1對工況的影響

  試驗時間從2016年3月21日開始，料層穩定劑對礦渣立磨工況的影響見表1。

表1 料層穩定劑對工況的影響

  由表1可以看出，隨著料層穩定劑的加入，立磨工況狀態平穩，與試驗前的工況參數對比無任何異常變化和波動。由此可見料層穩定劑對礦渣立磨的工藝沒有任何負面影響。

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  3.2對產能及活性的影響

  試驗時間從2016年3月24日開始，料層穩定劑對礦渣立磨產能及性能的影響見表2。

表2 料層穩定劑對礦渣微粉產能及活性的影響

  注：1）礦渣微粉活性檢測系委托福建省建筑工程質量檢測中心有限公司廈門分公司檢測。2）活性、流動度比及含水量數值為“樣品均值”。

由表2可以看出，隨著料層穩定劑的加入，當料層穩定劑摻量為0.10%時，礦渣立磨的臺時產量可以逐漸提高并最后穩定在12.7%；料層穩定劑摻量為0.12%時，礦渣立磨的臺時產量可以提高到14.5%，而出料礦渣微粉比表面積不受影響。礦渣微粉的活性提高7%～10%，流動度比、含水量無變化。

  3.3對混凝土性能的影響

  混凝土試驗的配合比為：水泥∶水∶砂∶石∶礦渣微粉= 288∶209∶780∶1 033∶72 (kg/m³)?；鶞实V渣微粉與添加料層穩定劑的礦渣微粉在混凝土中的摻量相同，均為20%。試驗數據見表3。試驗依據為GB/T 50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法》及GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》。

表3 對混凝土性能的影響

  由表3可以看出，添加料層穩定劑后的礦渣微粉，其混凝土的抗凍抗滲性能均與未摻料層穩定劑的礦渣微粉一致，同時混凝土的抗壓強度有所提高。

  4、綜合效益分析

  長期以來，用于礦渣微粉生產的立磨單位產品電耗在38～45 kWh/t，除了原材料的價格因素，噸礦渣微粉綜合生產成本為45～50 元。

  添加料層穩定劑前的產量3 564 t/d，添加料層穩定劑后的產量4 018～4 082 t/d，提產454～518 t/d，而電耗未增加，其提產效益十分明顯。

  5、結論

  通過龍海公司在TRMS32.3立磨礦渣微粉生產線上的試用考察，總結如下：

  1)礦渣立磨專用ZD-1015型料層穩定劑產品不會對礦渣立磨的工藝產生負面影響，產能提高12%～14%，提產效果較為明顯。由于產能的提升，產品生產成本降幅明顯。

  2)使用ZD-1015型料層穩定劑產品后，對礦渣微粉產品質量不會造成不良影響。7 d、28 d活性平均提高了7%～10%。

  3)在礦渣質量較差時（老渣或鋼廠礦渣水淬工藝不良），可考慮采用ZD-1015型料層穩定劑產品來提升礦渣微粉產量和品質。

  4)添加料層穩定劑后的礦渣微粉，其混凝土的抗凍抗滲性能均與未摻料層穩定劑的礦渣微粉一致，其混凝土的抗壓強度有所提高。

  5)在大型礦渣立磨生產線上使用高效無害的料層穩定劑產品，對增強礦渣微粉生產企業的市場競爭力、促進企業的發展與節能環保具有重要意義。