1、礦 渣 微 粉可行性研究報告1、總 論1.1 前 言高爐礦渣是高爐煉鐵生產過程中排放的工業(yè)廢渣，是以硅酸鈣為主的熔融物，經水淬冷凝為粒狀物。其化學成份主要是SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3等，與水泥熟料一樣，具有潛在的水化活性，而活性的大小與化學成份及水淬產生的玻璃體含量有關。但其必須在堿性激發(fā)下才呈現活性。長期以來，礦渣主要被水泥生產企業(yè)，尤其是立窯水泥生產企業(yè)作為加速水泥熟料中的游離鈣消解，降低水泥成本、增加水泥產量等目的混合材來使用。目前，我國雖然在水泥生產總量上已躍屬世界第一位，但是大小水泥、立窯、回轉窯水泥比例嚴重失調，水泥結構極不合理，水泥質量的總體水平大大低于世界平均水平

2、。因此，為了迅速改變這種狀況，國家有關部門決定對水泥工業(yè)結構進行大幅度的調整，大力實施“上大壓小”的政策，自2000年始，立窯水泥產量已減少了1億多噸，也就意味著混合材摻量減少3000多萬噸，而其中大部分為礦渣則是不爭的事實。隨著高爐礦渣需求量的下降，使高爐礦渣的來源變得豐富。加之近年來鋼鐵行業(yè)發(fā)展迅速，也要為礦渣處理尋找新的出路，礦渣的價格也將走低。另一方面，由于礦渣與水泥熟料相比具有玻璃體含量高，易碎難磨的物理特性，和水泥熟料一起粉磨時，難以磨細，影響了其潛在活性的發(fā)揮。因此，目前世界上許多發(fā)達國家，興起了礦渣單獨粉磨的生產工藝，并取得了良好的使用效果。實驗表明：只有將礦渣磨至比表面積35

3、0m2/kg以上時，活性才能得到激發(fā)，且比表面積越高，活性越好，甚至可以超過水泥的活性。另外，礦渣微粉摻入混凝土后，可以降低混凝土集料（沙、石等）熱化反應引起的混凝土體積膨脹開裂；礦渣微粉內較多的鈣釩石結晶，能降低混凝土的孔隙率，從而降低氯離子的滲透，形成對鋼筋的防腐保護層；降低水泥中的鋁酸三鈣及可溶性氫氧化鈣的含量，因而降低由于硫酸鹽等侵蝕引起的混凝土膨脹，改善混凝土的泵送、坍落度損失等工作性，提高混凝土的后期強度，具有良好的耐久性、耐蝕性和耐磨性。尤其適合配置高標號、高性能的混凝土。礦渣微粉是高爐礦渣經烘干、粉磨至適當細度的粉體，由于上述的優(yōu)良性能，使其成為優(yōu)質的混凝土摻合料和水泥混合材，

4、近年來世界上的美、英、日、加等國已得到廣泛的應用，并都有各自的產品標準。我國的北京、上海等地也相繼在一些重大工程中采用了礦渣微粉，均取得了良好的效果。我國也于2000年12月頒布實施了用于水泥和混凝土中的?；郀t渣微粉國家標準。并在2008年進行了修訂，更適應市場的要求。礦渣微粉的著多優(yōu)良性能也為越來越多的混凝土制造商和建筑商所賞識。我國建材工業(yè)“十二五”規(guī)劃明確指出：大力發(fā)展混凝土攪拌站，推廣礦渣和粉煤灰的超細粉磨，根據市場需求配制水泥和高性能的混凝土。而高性能的混凝土中除了有水泥、集料、高效減水劑外，必須摻加足夠數量的礦物細摻料。至今，國際上通行的礦物細摻料就是礦渣微粉。礦渣微粉的使用不僅

5、改善、提高了混凝土的性能，同時由于其大大低于優(yōu)質水泥的價格也降低了混凝土的生產成本，并降低建筑物的造價，會產生良好的社會經濟效益。1.2 項目提出的必要性。項目建設的必要性：廢為寶保護環(huán)境本項目是利用鋼廠及附近電廠生產中排放的工業(yè)廢渣礦渣、粉煤灰進行深加工，實現資源的綜合利用，改善生產環(huán)境，減少廢渣場地占用和環(huán)境污染，變廢為寶，利國利民。提高產品質量、改善產品結構礦渣微粉的著多優(yōu)良性可以提高混凝土和水泥的產品質量，增加產品品種，擴大應用領域，改善產品結構，促進產品銷售。降低生產成本，提高經濟效益本項目是直接利用鋼廠廢棄的資源，運輸費用低廉，產品成本大大低于優(yōu)質水泥成本，在混凝土中替代優(yōu)質水泥摻

6、量達3050%，在普硅水泥中的摻量也高達30%，經濟效益十分可觀。是實現可持續(xù)發(fā)展的又一舉措。本項目經濟效益和社會效益并重，利用自身資源優(yōu)勢，實現工業(yè)生產的良性循環(huán)，既成為新的經濟增長點。1.3 項目基本概況企業(yè)名稱：*礦渣粉有限公司項目名稱：年產15萬噸超細粉工程（3）企業(yè)地址：XX 1.4 生產規(guī)模及產品品種（1）生產規(guī)模粉磨能力：15萬噸/年粉磨物料：礦渣、粉煤灰（2）產品品種超細礦粉，比表面積420m2/kg1.5可行性研究設計原則（1）貫徹執(zhí)行國家和省市關于基本建設項目的有關規(guī)定、方針和政策。（2）堅持生產可靠、技術先進、節(jié)約投資、提高經濟效益的原則。（3）工藝方案優(yōu)化、工藝流程簡化

7、、布置緊湊，選用節(jié)能的機電設備，降低能耗和生產經營費用。（4）采用先進的高細粉磨技術，降低粉磨能耗。（5）嚴格執(zhí)行國家的環(huán)保政策，以防為主，防治結合，搞好環(huán)境粉塵、噪音、污水的治理，使之符合國家環(huán)保要求。1.6 技術裝備從項目規(guī)模和性質出發(fā)，本項目將完全采用國產設備。主要生產設備采用了礦渣微粉立式磨機。本報告選用的主機設備如下：序號項 目規(guī) 格數 量備 注1礦渣烘干爐燃煤沸騰爐12礦渣粉磨LM1900礦渣立磨1粉磨物料:礦渣和粉煤灰1.7 主要技術經濟指標序 號項 目 名 稱單 位數 量備 注1建設規(guī)模及品種礦渣微粉（產品全部散裝）噸1500002主要生產設備2.1燃煤熱風爐臺12.2LM19

8、00礦渣立磨臺13裝機容量Kw9501.8 結論和建議 （1）將高爐礦渣粉磨成礦渣微粉，用其代替部分水泥來攪拌制備的混凝土，或摻入水泥中配制出具有低熱、耐磨和耐久性好的新型礦渣硅酸鹽水泥，再用來制備的混凝土可用于各種大型基礎工程建設，在世界許多國家及地區(qū)得到了廣泛應用，產生了良好的經濟效益和社會效益，并呈現出較強的發(fā)展?jié)摿?。我國鋼鐵工業(yè)和水泥工業(yè)界對這一發(fā)展趨勢也都十分重視，近年來加強了這方面的研究開發(fā)工作，取得了一些實質性的進展。高爐礦渣微粉在美國、英國、日本等國家已有各自的產品標準，都得到了廣泛的應用。高爐礦渣微粉作為一種產品在上海等地已有了地方性的產品標準，并相繼在一些重大的工程中采用了

9、礦渣微粉，取得了很好的效果。用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣微粉的國家標準已正式實施多年。當前在水泥工業(yè)“上大改小”和對小水泥采用“淘汰、限制、改造、提高”的產業(yè)政策的指導下，隨著許多小水泥廠家停產，在高爐礦渣資源豐富的我國其富裕量將更大，因此，對高爐礦渣高細粉磨后進行高級利用既是一件利國、利民的好事，也是一個前景廣闊、意義重大的課題。隨著商品混凝土的不斷發(fā)展，預計高爐礦渣微粉的市場將是良好的。（2）高爐礦渣微粉用來作為混凝土的摻合料，不但可以等量代替部分水泥，還可獲得水化熱低、耐久性好、后期強度高的性能，十分適用于作為修建江、河、湖、海的堤壩材料。利用礦渣微粉和高細粉煤灰來代替部分水泥修筑堤

10、壩，不但可節(jié)省資金，更重要的是使堤壩混凝土具有耐久性好和后期強度能在潮濕環(huán)境下持續(xù)發(fā)展的特點。（3）本項目采用的成熟、可靠的粉磨技術將高爐礦渣磨成微粉，生產工藝簡單、經濟節(jié)能。（4）本項目的實施符合我國水泥工業(yè)的產業(yè)政策，項目具備節(jié)能、環(huán)保和利廢的特點。（5）綜上所述，本項目的建設不但本身具有較好的經濟效益，而且實現了工業(yè)廢渣的高級利用，對企業(yè)的發(fā)展也都起著很大的作用，因此，項目的建設也有著良好的社會效益。2、市場預測擬建設15萬噸/年的生產線，每年生產15萬噸的渣微粉。礦渣微粉的價格較低，摻礦渣微粉攪拌的混凝土，具有經濟性，并適合在集中攪拌的商品混凝土使用，而且還可以提高和增加混凝土的許多性

11、能。如礦渣微粉與水泥、石子、黃沙攪拌成的混凝土，具有后期強度高、水泥化熱低、耐磨性好，與鋼筋粘結力好等優(yōu)點，特別適用于高層建筑、大壩、機場、大型深基礎及水下工程。本項目的產品主要供給諸多混凝土攪拌站和各家水泥生產企業(yè)，產需求量大。2.1 全國礦渣微粉市場及預測據統計，2010年全國工業(yè)廢渣為14.4億噸，累計堆存量達100億噸，占地1016萬公頃。我國是世界上頭號產煤大國，2010年粉煤灰排放量達5.4億噸，加上高爐礦渣、鋼渣等，預計通過化學活化和機械活化每年可得具有膠凝性的固體廢渣8億噸左右。我國開發(fā)利用工業(yè)廢渣已進行幾十年，也取得顯著成績，但比起美國等發(fā)達國家來說，我國工業(yè)廢渣的利用仍不高

12、，有待于進一步擴大對廢渣的利用市場。目前我國工業(yè)廢渣主要用作生產水泥的混合材、新型墻體材料的原料以及混凝土的水泥外加劑。從許多工程使用工業(yè)廢渣的實際情況看，使用后不僅能獲得較高的經濟效益且能提高工程質量。如在安徽省銅陵金隆銅業(yè)公司精礦庫地基的復合地基處理，造價僅為前者的45%，而其性能滿足設計和使用要求，其他基承載能力提高幅度為原天然地基的23倍；北京首都時代廣場應用超細礦渣微粉高性能混凝土，其工程的耐久性如抗?jié)B、抗凍、抗老化性都有改善，且降低工程成本；此外還有采用磨細粉煤灰配制混凝土建造的江陰長江大橋工程等許多利用廢渣建設的工程都產生良好的效果。我國建材行業(yè)“十一五”期間技術改造工程重點其中

13、包括，調整結構、合理利用資源、大幅度降低能源消耗、加強環(huán)保、增加產品品種。生產水泥、粘土磚等墻體材料需用大量的石灰石、粘土等自然資源（僅生產水泥每年就需要5億噸以上的石灰石），再大幅度增加建筑材料的產量，則必須考慮可持續(xù)發(fā)展的需求，最佳途徑就是充粉利用工業(yè)廢渣，這樣就正符合國家建材行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃和政策，不僅可減少廢渣的占地面積和其造成的環(huán)境污染，而且有助于合理利用自然資源、滿足工程的許多性能的要求，另外，這幾年來，國家制定了一系列有關廢渣綜合利用和對袋裝水泥使用限制的有關規(guī)定，這些都將大大促進散裝水泥及商品混凝土的推廣應用，為實現國家散裝水泥的發(fā)展目標（到2010年散裝率達到40%）創(chuàng)

14、造有利條件，提高了全國各地開發(fā)和推廣應用工業(yè)廢渣的積極性，而國家頒布的用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣微粉國家標準必將促進礦渣微粉的生產和利用?；炷辽唐坊a和供應以及降低其成本已成為我國建筑業(yè)和建材工業(yè)面臨的機遇和挑戰(zhàn)。目前，我國建筑業(yè)在迅速發(fā)展，從而為商品混凝土的發(fā)展創(chuàng)造了條件，“十一五”期間，我國城鎮(zhèn)將新建住宅40.9億平方米，城鎮(zhèn)住房投資占全國固定資產投資的比重大體上要保持在13%左右，若按平方米住宅建設需用300千克水泥計算，“十一五”期間每年可帶動20000萬噸的水泥用量，如礦渣微粉可按與優(yōu)質水泥用量（此處優(yōu)質水泥用量按每年20000萬噸的1/3考慮）的1/3摻入，則“十一五”期

15、間每年將消耗礦渣微粉6000萬噸，而礦渣微粉的價格大大低于優(yōu)質水泥的價格，這樣摻入礦渣微粉的商品混凝土成本就可降低不少。這里僅僅分析在我國住宅建設方面礦渣微粉的潛在市場，而在我國鐵路、能源、交通等基礎設施、水利建設和其他建筑業(yè)方面的礦渣微粉的潛在市場也將是巨大的。3、主要建設條件3.1 原料高爐礦渣本項目主要原料為粒化高爐礦渣，年濕礦渣用量為17萬噸。礦渣主要來自地附近鋼廠。由汽車運輸至廠區(qū)堆棚，十分方便。粉煤灰主要作為助磨及提高礦粉比表面積的輔材，可考慮用附近電廠由散裝汽車運至廠區(qū)儲庫。煤粉磨站所需煤主要用來烘干礦渣，一般為煙煤。將由汽運至廠區(qū)后再由汽車倒運至堆棚內。3.2 供電本項目將利用

16、6KV高壓電纜向新設的廠區(qū)配電站供電。3.3 建設場地擬建場地需15-20畝地。4、技術方案4.1 生產工藝4.1.1工藝設計條件（1）生產規(guī)模本項目為建設一條年產為15萬噸礦渣微粉生產線。（2）產品品種及產量礦渣微粉：15萬噸/年，產品比表面積420m2/kg（3）礦渣微粉配比粉磨礦渣微粉時配比 礦渣：粉煤灰=90%：10%（4）設計原則充分利用固體工業(yè)廢渣,以生產礦渣微粉為主，產品暫按散裝設計，并考慮企業(yè)今后的發(fā)展及市場的需要，生產工藝上將預留一條生產線的可能性。（5）原、燃料高爐礦渣本項目主要原料為粒化高爐礦渣，年濕礦渣用量為近17萬噸。礦渣主要來自附近鋼廠.粒化高爐渣是指在高爐冶煉生鐵

17、時，所得以硅酸鈣與鋁硅酸鈣為主要成分的熔融物，經淬泠成粒后，即為?；郀t礦渣。生產高爐礦渣微粉時采用礦渣應滿足GB203用于水泥中的粒化高爐礦渣的要求。按GB203用于水泥中的粒經高爐礦渣的要求，粒化高爐礦渣的質量系數（）不得小于1.2，因此，上述礦渣可滿足標準要求。粉煤灰粉磨礦渣時所用粉煤灰來自熱力公司，由散裝汽車運輸至廠區(qū)儲庫。進廠粉煤灰一般滿足下列要求：粒度：0.5mm水分：0.5%燒失量：10%SO3：3%煤生產所需煤主要用來烘干礦渣，年用量約為0.5萬噸，一般為煙煤。由汽運至廠區(qū)，汽車再倒運至儲庫內。煙煤一般質量如下：工 業(yè) 分 析表4-3工業(yè)分析（%）St,ad（t）Qnet.ad

18、MadAadVadFCad煙 煤4.8822.1428.2344.7423027.74.1.2 主要工藝設備表4-5項目設備名稱設備臺數技術性能年利用率（%）裝機容量（Kw）礦渣粉磨LM1900礦渣立式磨1臺時產量：20t/h709504.1.3 工藝流程（1）礦渣、粉煤灰的儲存輸送濕礦渣由汽車運至廠內露天堆場，再經鏟車送到廠區(qū)礦渣堆棚儲存。粉煤灰由散裝汽車運至廠區(qū)，直接輸送到粉煤灰倉儲存。（2）礦渣儲存及配料每座干礦渣庫庫底設1個下料口，粉煤灰?guī)鞄斓自O2個下料口，礦渣和粉煤灰按一定比例送入1臺LM1900粉磨系統中。（4）干礦渣粉磨及輸送粉磨車間設有1臺LM1900的開流礦渣微粉立式磨，來粉

19、磨按一定比例配好的礦渣和粉煤灰來生產礦渣微粉。按配比要求配好的混合料由皮帶輸送機送入LM1900的開流磨系統進行粉磨，細度合格的礦渣微粉作為成品斗式提升機送入礦渣微粉庫儲存，出磨廢氣由氣箱脈沖袋式收塵器凈化處理后，由風機排入大氣。（5）礦渣微粉儲存及散裝粉磨后的礦渣微粉經鏈式輸送機和斗式提升機送至二座的儲庫中，礦渣微粉庫底預留散裝礦渣微粉裝置，礦渣微粉經庫底氣動卸料裝置、散裝頭，由散裝汽車運送出廠，產品按散裝和太空包發(fā)運設計。4.1.4 高爐礦渣微粉特性粒化高爐礦渣微粉簡稱礦渣微粉，指符合GB203標準規(guī)定的?；郀t礦渣經干燥、粉磨（或添加少量石膏一起粉磨）達到適當細度的粉體。本項目將按用于水

20、泥和混凝土中的?；郀t礦渣微粉國家標準來組織生產高爐礦渣微粉，礦渣微粉的技術要求如下：?；郀t礦渣微粉標準（GB/T18046-2008） （1）礦渣微粉的水硬性高爐礦渣是冶煉生鐵時從高爐中排出的一種工業(yè)廢渣，從化學成份來看是屬于硅酸鹽質材料，主要是硅酸鹽與鋁酸鹽的熔融體，通過水淬冷卻形成的粒狀礦渣。粒化高爐礦渣具有結晶相及玻璃相二重性能的性質，因此礦渣的活性即取決于析出晶體種類及晶體的數量，又決定玻璃態(tài)數量及性能，礦渣中含有較多的鈣質成分，在形成過程中生成了一些硅酸鹽、鋁酸鹽及大量含鈣的玻璃質（如C2S、CAS2、C2AS、C3A、C2F和CaSO4等）具有獨立的水硬性，在氧化鈣與硫酸鈣的激

21、發(fā)作用下，遇到水就能硬化，通過細磨后，則能使這個硬化過程可以大大加快。通常礦渣顆粒愈細，比表面積愈大，水硬性就愈高。粒化高爐礦渣在細磨后不僅增加了水化表面，而且在粉磨時破壞了高爐礦渣在形成時表面的致密殼體，從而使水化過程加快進行，同時通過細磨還可以大大地活化非?；母郀t礦渣，當高爐礦渣被粉磨到一定比表面積時，活性才會急劇增加研究表明，礦渣硅酸鹽水泥比表面積為m3/kg時，水泥中礦渣比表面積僅為220230m3/kg，因此，通過單獨粉磨?；郀t礦渣以獲得高比表面積礦渣粉來充分發(fā)揮其潛在的水硬性。（2）礦渣微粉的利用隨著我國經濟建設的迅速發(fā)展，科學技術的日益進步，大型建設工程不斷增多，建筑物的大型

22、化和高層化，迫切需要高強和超高強型的高性能混凝土。粒化高爐礦渣微粉具有潛在水硬性，是水泥與混凝土的優(yōu)質混合材料，隨著粉磨工藝的發(fā)展及預拌混凝土的興起，?；郀t礦渣微粉作為水泥混合材料和混凝土摻合料得以廣泛的利用。自80年代以來，英、美、加、日、法、澳等國相繼制定了礦渣微粉的國家標準，使其應用得到了令人注目的發(fā)展。用礦渣微粉作為混凝土摻合料不僅可等量取代水泥，而且可使混凝土的多項性能得到極大改善，用部分礦渣微粉取代水泥新拌制的混凝土具有如下優(yōu)良性能：泌水少，可塑性好；水化析熱速度慢，水化熱小，有利于防止大體積混凝土內部溫升引導起的裂縫；有可能產生較多鈣礬石微晶補償因混凝土中細粉過多引起的收縮；硬

23、化混凝土具有良好的抗硫酸鹽、抗氯鹽、抗堿活性集料反應性能，并能使后期強度得以大幅提高，具有良好的耐久性。自九十年代后，在我國京、滬，長沙等城市的一些工程中也已采用了高爐礦渣微粉，試驗和生產表明，礦渣微粉等量部分替代525P.O水泥，比例約為2030%，等量替代525P.H水泥，比例約為3050%，適用配制C30C60混凝土。此外，可用礦渣微粉和硅酸鹽水泥混合制備新型礦渣硅酸鹽水泥，其性能與傳統意義上的礦渣硅酸鹽水泥有較大的差異，美國ASTMC989-94標準就規(guī)定可用礦渣打微粉與硅酸鹽水泥混合生產符合ASTMC595的礦渣水泥。將礦渣粉磨成微粉，其比表面積一般控制在400m2/kg以上，從而可

24、合理控制礦渣和水泥細度及合適的水泥和礦渣級配，以實現硅酸鹽水泥和礦渣的最佳匹配，由此生產的新型礦渣硅酸鹽水泥具有礦渣摻入量大，其摻入量可達4555%，水泥標號高（能滿足生產525#礦渣硅酸鹽水泥的要求），水化熱低等特點。硅酸鹽水泥具有水化快，28天已水化70%85%，早強度高的特點，其粉磨細度一般控制在300320m2/kg即可滿足生產要求；而高摻入礦渣等固體廢料的水泥具有早期強度低，后期強度（如180天后的強度）高，甚至超過硅酸鹽水泥強度的特點，為了充分發(fā)揮礦渣的早期強度，對其進行高細粉磨是十分必要的。另一方面，由于礦渣和硅酸鹽水泥熟料的易磨性有較大的差異，傳統的混合粉磨工藝要將大量摻入礦渣

25、的物料粉磨成較細的顆粒，以獲得較高的表面積將使磨機產量下降，粉磨能耗大為增加，粉磨效率大大降低，對生產是十分不利的，研究表明，傳統的礦渣硅酸酸鹽水泥細度為300m2/kg時，水泥中礦渣細度僅約為220230m2/kg。因此，從提高粉磨效率、節(jié)能和充分利用礦渣資源的角度考慮，單獨粉磨礦渣來生產礦渣微粉，可充分發(fā)揮粒化高爐礦渣的特性，實現了礦渣的高級利用。利用礦渣微粉作摻合料制備的混凝土具備工作性能好、體積穩(wěn)定、耐久性好等特點，適用于大體積混凝土，具備工作性能好、體積穩(wěn)定、耐久性好等特點，如大壩工程、橋梁工程、修筑江河湖海堤壩等。5 環(huán)境保護5.1 設計中采用的標準（1）環(huán)境空氣質量標準（GB30

26、951996）（2）水泥工業(yè)污染物排放標準（GB49151996）（3）地面水環(huán)境質量標準（GB383888）（4）工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準（GB1234890）（5）城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準（GB309682）5.4環(huán)保措施和污染的排放粉塵治理粉塵是廠區(qū)排放的主要大氣污染物，是造成大氣污染的主要因素，因而是廠區(qū)環(huán)保工作的重點。廠區(qū)的揚塵點有：干礦渣儲存、礦渣微粉儲庫及散裝的輸送設備和礦粉的散裝設備。為了有效的控制各個揚塵的粉塵，工藝設計中除盡量采用密閉設備和密閉式的庫、降低物料轉運的落差外，在各粉塵排放點均設置高效除塵系統，含塵氣體經高效除塵設備凈化后有組織的排放，凈化后的廢氣中含塵濃度將符合國家排放標準。礦渣微粉磨收塵器收下的礦渣微粉送至礦渣粉儲庫，其余除塵器收下的粉塵將送到工藝流程中，沒有固體廢棄物排出。噪聲治理廠區(qū)的主要噪聲源是磨機和空壓機。a）在滿足工藝生產的前提下，選用加工精度高、裝配質量好、噪聲低的設備a）在磨機房設立噪聲集中控制室