年产15万吨矿渣微粉可行性研究报告

1、矿 渣 微 粉可行性研究报告1、总 论1.1 前 言高炉矿渣是高炉炼铁生产过程中排放的工业废渣，是以硅酸钙为主的熔融物，经水淬冷凝为粒状物。其化学成份主要是SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3等，与水泥熟料一样，具有潜在的水化活性，而活性的大小与化学成份及水淬产生的玻璃体含量有关。但其必须在碱性激发下才呈现活性。长期以来，矿渣主要被水泥生产企业，尤其是立窑水泥生产企业作为加速水泥熟料中的游离钙消解，降低水泥成本、增加水泥产量等目的混合材来使用。目前，我国虽然在水泥生产总量上已跃属世界第一位，但是大小水泥、立窑、回转窑水泥比例严重失调，水泥结构极不合理，水泥质量的总体水平大大低于世界平均水平

2、。因此，为了迅速改变这种状况，国家有关部门决定对水泥工业结构进行大幅度的调整，大力实施“上大压小”的政策，自2000年始，立窑水泥产量已减少了1亿多吨，也就意味着混合材掺量减少3000多万吨，而其中大部分为矿渣则是不争的事实。随着高炉矿渣需求量的下降，使高炉矿渣的来源变得丰富。加之近年来钢铁行业发展迅速，也要为矿渣处理寻找新的出路，矿渣的价格也将走低。另一方面，由于矿渣与水泥熟料相比具有玻璃体含量高，易碎难磨的物理特性，和水泥熟料一起粉磨时，难以磨细，影响了其潜在活性的发挥。因此，目前世界上许多发达国家，兴起了矿渣单独粉磨的生产工艺，并取得了良好的使用效果。实验表明：只有将矿渣磨至比表面积35

3、0m2/kg以上时，活性才能得到激发，且比表面积越高，活性越好，甚至可以超过水泥的活性。另外，矿渣微粉掺入混凝土后，可以降低混凝土集料（沙、石等）热化反应引起的混凝土体积膨胀开裂；矿渣微粉内较多的钙钒石结晶，能降低混凝土的孔隙率，从而降低氯离子的渗透，形成对钢筋的防腐保护层；降低水泥中的铝酸三钙及可溶性氢氧化钙的含量，因而降低由于硫酸盐等侵蚀引起的混凝土膨胀，改善混凝土的泵送、坍落度损失等工作性，提高混凝土的后期强度，具有良好的耐久性、耐蚀性和耐磨性。尤其适合配置高标号、高性能的混凝土。矿渣微粉是高炉矿渣经烘干、粉磨至适当细度的粉体，由于上述的优良性能，使其成为优质的混凝土掺合料和水泥混合材，

4、近年来世界上的美、英、日、加等国已得到广泛的应用，并都有各自的产品标准。我国的北京、上海等地也相继在一些重大工程中采用了矿渣微粉，均取得了良好的效果。我国也于2000年12月颁布实施了用于水泥和混凝土中的粒化高炉渣微粉国家标准。并在2008年进行了修订，更适应市场的要求。矿渣微粉的著多优良性能也为越来越多的混凝土制造商和建筑商所赏识。我国建材工业“十二五”规划明确指出：大力发展混凝土搅拌站，推广矿渣和粉煤灰的超细粉磨，根据市场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、高效减水剂外，必须掺加足够数量的矿物细掺料。至今，国际上通行的矿物细掺料就是矿渣微粉。矿渣微粉的使用不仅

5、改善、提高了混凝土的性能，同时由于其大大低于优质水泥的价格也降低了混凝土的生产成本，并降低建筑物的造价，会产生良好的社会经济效益。1.2 项目提出的必要性。项目建设的必要性：废为宝保护环境本项目是利用钢厂及附近电厂生产中排放的工业废渣矿渣、粉煤灰进行深加工，实现资源的综合利用，改善生产环境，减少废渣场地占用和环境污染，变废为宝，利国利民。提高产品质量、改善产品结构矿渣微粉的著多优良性可以提高混凝土和水泥的产品质量，增加产品品种，扩大应用领域，改善产品结构，促进产品销售。降低生产成本，提高经济效益本项目是直接利用钢厂废弃的资源，运输费用低廉，产品成本大大低于优质水泥成本，在混凝土中替代优质水泥掺

6、量达3050%，在普硅水泥中的掺量也高达30%，经济效益十分可观。是实现可持续发展的又一举措。本项目经济效益和社会效益并重，利用自身资源优势，实现工业生产的良性循环，既成为新的经济增长点。1.3 项目基本概况企业名称：*矿渣粉有限公司项目名称：年产15万吨超细粉工程（3）企业地址：XX 1.4 生产规模及产品品种（1）生产规模粉磨能力：15万吨/年粉磨物料：矿渣、粉煤灰（2）产品品种超细矿粉，比表面积420m2/kg1.5可行性研究设计原则（1）贯彻执行国家和省市关于基本建设项目的有关规定、方针和政策。（2）坚持生产可靠、技术先进、节约投资、提高经济效益的原则。（3）工艺方案优化、工艺流程简化

7、、布置紧凑，选用节能的机电设备，降低能耗和生产经营费用。（4）采用先进的高细粉磨技术，降低粉磨能耗。（5）严格执行国家的环保政策，以防为主，防治结合，搞好环境粉尘、噪音、污水的治理，使之符合国家环保要求。1.6 技术装备从项目规模和性质出发，本项目将完全采用国产设备。主要生产设备采用了矿渣微粉立式磨机。本报告选用的主机设备如下：序号项 目规 格数 量备 注1矿渣烘干炉燃煤沸腾炉12矿渣粉磨LM1900矿渣立磨1粉磨物料:矿渣和粉煤灰1.7 主要技术经济指标序 号项 目 名 称单 位数 量备 注1建设规模及品种矿渣微粉（产品全部散装）吨1500002主要生产设备2.1燃煤热风炉台12.2LM19

8、00矿渣立磨台13装机容量Kw9501.8 结论和建议 （1）将高炉矿渣粉磨成矿渣微粉，用其代替部分水泥来搅拌制备的混凝土，或掺入水泥中配制出具有低热、耐磨和耐久性好的新型矿渣硅酸盐水泥，再用来制备的混凝土可用于各种大型基础工程建设，在世界许多国家及地区得到了广泛应用，产生了良好的经济效益和社会效益，并呈现出较强的发展潜力。我国钢铁工业和水泥工业界对这一发展趋势也都十分重视，近年来加强了这方面的研究开发工作，取得了一些实质性的进展。高炉矿渣微粉在美国、英国、日本等国家已有各自的产品标准，都得到了广泛的应用。高炉矿渣微粉作为一种产品在上海等地已有了地方性的产品标准，并相继在一些重大的工程中采用了

9、矿渣微粉，取得了很好的效果。用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣微粉的国家标准已正式实施多年。当前在水泥工业“上大改小”和对小水泥采用“淘汰、限制、改造、提高”的产业政策的指导下，随着许多小水泥厂家停产，在高炉矿渣资源丰富的我国其富裕量将更大，因此，对高炉矿渣高细粉磨后进行高级利用既是一件利国、利民的好事，也是一个前景广阔、意义重大的课题。随着商品混凝土的不断发展，预计高炉矿渣微粉的市场将是良好的。（2）高炉矿渣微粉用来作为混凝土的掺合料，不但可以等量代替部分水泥，还可获得水化热低、耐久性好、后期强度高的性能，十分适用于作为修建江、河、湖、海的堤坝材料。利用矿渣微粉和高细粉煤灰来代替部分水泥修筑堤

10、坝，不但可节省资金，更重要的是使堤坝混凝土具有耐久性好和后期强度能在潮湿环境下持续发展的特点。（3）本项目采用的成熟、可靠的粉磨技术将高炉矿渣磨成微粉，生产工艺简单、经济节能。（4）本项目的实施符合我国水泥工业的产业政策，项目具备节能、环保和利废的特点。（5）综上所述，本项目的建设不但本身具有较好的经济效益，而且实现了工业废渣的高级利用，对企业的发展也都起着很大的作用，因此，项目的建设也有着良好的社会效益。2、市场预测拟建设15万吨/年的生产线，每年生产15万吨的渣微粉。矿渣微粉的价格较低，掺矿渣微粉搅拌的混凝土，具有经济性，并适合在集中搅拌的商品混凝土使用，而且还可以提高和增加混凝土的许多性

11、能。如矿渣微粉与水泥、石子、黄沙搅拌成的混凝土，具有后期强度高、水泥化热低、耐磨性好，与钢筋粘结力好等优点，特别适用于高层建筑、大坝、机场、大型深基础及水下工程。本项目的产品主要供给诸多混凝土搅拌站和各家水泥生产企业，产需求量大。2.1 全国矿渣微粉市场及预测据统计，2010年全国工业废渣为14.4亿吨，累计堆存量达100亿吨，占地1016万公顷。我国是世界上头号产煤大国，2010年粉煤灰排放量达5.4亿吨，加上高炉矿渣、钢渣等，预计通过化学活化和机械活化每年可得具有胶凝性的固体废渣8亿吨左右。我国开发利用工业废渣已进行几十年，也取得显著成绩，但比起美国等发达国家来说，我国工业废渣的利用仍不高

12、，有待于进一步扩大对废渣的利用市场。目前我国工业废渣主要用作生产水泥的混合材、新型墙体材料的原料以及混凝土的水泥外加剂。从许多工程使用工业废渣的实际情况看，使用后不仅能获得较高的经济效益且能提高工程质量。如在安徽省铜陵金隆铜业公司精矿库地基的复合地基处理，造价仅为前者的45%，而其性能满足设计和使用要求，其他基承载能力提高幅度为原天然地基的23倍；北京首都时代广场应用超细矿渣微粉高性能混凝土，其工程的耐久性如抗渗、抗冻、抗老化性都有改善，且降低工程成本；此外还有采用磨细粉煤灰配制混凝土建造的江阴长江大桥工程等许多利用废渣建设的工程都产生良好的效果。我国建材行业“十一五”期间技术改造工程重点其中

13、包括，调整结构、合理利用资源、大幅度降低能源消耗、加强环保、增加产品品种。生产水泥、粘土砖等墙体材料需用大量的石灰石、粘土等自然资源（仅生产水泥每年就需要5亿吨以上的石灰石），再大幅度增加建筑材料的产量，则必须考虑可持续发展的需求，最佳途径就是充粉利用工业废渣，这样就正符合国家建材行业“十二五”发展规划和政策，不仅可减少废渣的占地面积和其造成的环境污染，而且有助于合理利用自然资源、满足工程的许多性能的要求，另外，这几年来，国家制定了一系列有关废渣综合利用和对袋装水泥使用限制的有关规定，这些都将大大促进散装水泥及商品混凝土的推广应用，为实现国家散装水泥的发展目标（到2010年散装率达到40%）创

14、造有利条件，提高了全国各地开发和推广应用工业废渣的积极性，而国家颁布的用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣微粉国家标准必将促进矿渣微粉的生产和利用。混凝土商品化生产和供应以及降低其成本已成为我国建筑业和建材工业面临的机遇和挑战。目前，我国建筑业在迅速发展，从而为商品混凝土的发展创造了条件，“十一五”期间，我国城镇将新建住宅40.9亿平方米，城镇住房投资占全国固定资产投资的比重大体上要保持在13%左右，若按平方米住宅建设需用300千克水泥计算，“十一五”期间每年可带动20000万吨的水泥用量，如矿渣微粉可按与优质水泥用量（此处优质水泥用量按每年20000万吨的1/3考虑）的1/3掺入，则“十一五”期

15、间每年将消耗矿渣微粉6000万吨，而矿渣微粉的价格大大低于优质水泥的价格，这样掺入矿渣微粉的商品混凝土成本就可降低不少。这里仅仅分析在我国住宅建设方面矿渣微粉的潜在市场，而在我国铁路、能源、交通等基础设施、水利建设和其他建筑业方面的矿渣微粉的潜在市场也将是巨大的。3、主要建设条件3.1 原料高炉矿渣本项目主要原料为粒化高炉矿渣，年湿矿渣用量为17万吨。矿渣主要来自地附近钢厂。由汽车运输至厂区堆棚，十分方便。粉煤灰主要作为助磨及提高矿粉比表面积的辅材，可考虑用附近电厂由散装汽车运至厂区储库。煤粉磨站所需煤主要用来烘干矿渣，一般为烟煤。将由汽运至厂区后再由汽车倒运至堆棚内。3.2 供电本项目将利用

16、6KV高压电缆向新设的厂区配电站供电。3.3 建设场地拟建场地需15-20亩地。4、技术方案4.1 生产工艺4.1.1工艺设计条件（1）生产规模本项目为建设一条年产为15万吨矿渣微粉生产线。（2）产品品种及产量矿渣微粉：15万吨/年，产品比表面积420m2/kg（3）矿渣微粉配比粉磨矿渣微粉时配比 矿渣：粉煤灰=90%：10%（4）设计原则充分利用固体工业废渣,以生产矿渣微粉为主，产品暂按散装设计，并考虑企业今后的发展及市场的需要，生产工艺上将预留一条生产线的可能性。（5）原、燃料高炉矿渣本项目主要原料为粒化高炉矿渣，年湿矿渣用量为近17万吨。矿渣主要来自附近钢厂.粒化高炉渣是指在高炉冶炼生铁

17、时，所得以硅酸钙与铝硅酸钙为主要成分的熔融物，经淬泠成粒后，即为粒化高炉矿渣。生产高炉矿渣微粉时采用矿渣应满足GB203用于水泥中的粒化高炉矿渣的要求。按GB203用于水泥中的粒经高炉矿渣的要求，粒化高炉矿渣的质量系数（）不得小于1.2，因此，上述矿渣可满足标准要求。粉煤灰粉磨矿渣时所用粉煤灰来自热力公司，由散装汽车运输至厂区储库。进厂粉煤灰一般满足下列要求：粒度：0.5mm水分：0.5%烧失量：10%SO3：3%煤生产所需煤主要用来烘干矿渣，年用量约为0.5万吨，一般为烟煤。由汽运至厂区，汽车再倒运至储库内。烟煤一般质量如下：工 业 分 析表4-3工业分析（%）St,ad（t）Qnet.ad

18、MadAadVadFCad烟 煤4.8822.1428.2344.7423027.74.1.2 主要工艺设备表4-5项目设备名称设备台数技术性能年利用率（%）装机容量（Kw）矿渣粉磨LM1900矿渣立式磨1台时产量：20t/h709504.1.3 工艺流程（1）矿渣、粉煤灰的储存输送湿矿渣由汽车运至厂内露天堆场，再经铲车送到厂区矿渣堆棚储存。粉煤灰由散装汽车运至厂区，直接输送到粉煤灰仓储存。（2）矿渣储存及配料每座干矿渣库库底设1个下料口，粉煤灰库库底设2个下料口，矿渣和粉煤灰按一定比例送入1台LM1900粉磨系统中。（4）干矿渣粉磨及输送粉磨车间设有1台LM1900的开流矿渣微粉立式磨，来粉

19、磨按一定比例配好的矿渣和粉煤灰来生产矿渣微粉。按配比要求配好的混合料由皮带输送机送入LM1900的开流磨系统进行粉磨，细度合格的矿渣微粉作为成品斗式提升机送入矿渣微粉库储存，出磨废气由气箱脉冲袋式收尘器净化处理后，由风机排入大气。（5）矿渣微粉储存及散装粉磨后的矿渣微粉经链式输送机和斗式提升机送至二座的储库中，矿渣微粉库底预留散装矿渣微粉装置，矿渣微粉经库底气动卸料装置、散装头，由散装汽车运送出厂，产品按散装和太空包发运设计。4.1.4 高炉矿渣微粉特性粒化高炉矿渣微粉简称矿渣微粉，指符合GB203标准规定的粒化高炉矿渣经干燥、粉磨（或添加少量石膏一起粉磨）达到适当细度的粉体。本项目将按用于水

20、泥和混凝土中的粒化高炉矿渣微粉国家标准来组织生产高炉矿渣微粉，矿渣微粉的技术要求如下：粒化高炉矿渣微粉标准（GB/T18046-2008） （1）矿渣微粉的水硬性高炉矿渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种工业废渣，从化学成份来看是属于硅酸盐质材料，主要是硅酸盐与铝酸盐的熔融体，通过水淬冷却形成的粒状矿渣。粒化高炉矿渣具有结晶相及玻璃相二重性能的性质，因此矿渣的活性即取决于析出晶体种类及晶体的数量，又决定玻璃态数量及性能，矿渣中含有较多的钙质成分，在形成过程中生成了一些硅酸盐、铝酸盐及大量含钙的玻璃质（如C2S、CAS2、C2AS、C3A、C2F和CaSO4等）具有独立的水硬性，在氧化钙与硫酸钙的激

21、发作用下，遇到水就能硬化，通过细磨后，则能使这个硬化过程可以大大加快。通常矿渣颗粒愈细，比表面积愈大，水硬性就愈高。粒化高炉矿渣在细磨后不仅增加了水化表面，而且在粉磨时破坏了高炉矿渣在形成时表面的致密壳体，从而使水化过程加快进行，同时通过细磨还可以大大地活化非粒化的高炉矿渣，当高炉矿渣被粉磨到一定比表面积时，活性才会急剧增加研究表明，矿渣硅酸盐水泥比表面积为m3/kg时，水泥中矿渣比表面积仅为220230m3/kg，因此，通过单独粉磨粒化高炉矿渣以获得高比表面积矿渣粉来充分发挥其潜在的水硬性。（2）矿渣微粉的利用随着我国经济建设的迅速发展，科学技术的日益进步，大型建设工程不断增多，建筑物的大型

22、化和高层化，迫切需要高强和超高强型的高性能混凝土。粒化高炉矿渣微粉具有潜在水硬性，是水泥与混凝土的优质混合材料，随着粉磨工艺的发展及预拌混凝土的兴起，粒化高炉矿渣微粉作为水泥混合材料和混凝土掺合料得以广泛的利用。自80年代以来，英、美、加、日、法、澳等国相继制定了矿渣微粉的国家标准，使其应用得到了令人注目的发展。用矿渣微粉作为混凝土掺合料不仅可等量取代水泥，而且可使混凝土的多项性能得到极大改善，用部分矿渣微粉取代水泥新拌制的混凝土具有如下优良性能：泌水少，可塑性好；水化析热速度慢，水化热小，有利于防止大体积混凝土内部温升引导起的裂缝；有可能产生较多钙矾石微晶补偿因混凝土中细粉过多引起的收缩；硬

23、化混凝土具有良好的抗硫酸盐、抗氯盐、抗碱活性集料反应性能，并能使后期强度得以大幅提高，具有良好的耐久性。自九十年代后，在我国京、沪，长沙等城市的一些工程中也已采用了高炉矿渣微粉，试验和生产表明，矿渣微粉等量部分替代525P.O水泥，比例约为2030%，等量替代525P.H水泥，比例约为3050%，适用配制C30C60混凝土。此外，可用矿渣微粉和硅酸盐水泥混合制备新型矿渣硅酸盐水泥，其性能与传统意义上的矿渣硅酸盐水泥有较大的差异，美国ASTMC989-94标准就规定可用矿渣打微粉与硅酸盐水泥混合生产符合ASTMC595的矿渣水泥。将矿渣粉磨成微粉，其比表面积一般控制在400m2/kg以上，从而可

24、合理控制矿渣和水泥细度及合适的水泥和矿渣级配，以实现硅酸盐水泥和矿渣的最佳匹配，由此生产的新型矿渣硅酸盐水泥具有矿渣掺入量大，其掺入量可达4555%，水泥标号高（能满足生产525#矿渣硅酸盐水泥的要求），水化热低等特点。硅酸盐水泥具有水化快，28天已水化70%85%，早强度高的特点，其粉磨细度一般控制在300320m2/kg即可满足生产要求；而高掺入矿渣等固体废料的水泥具有早期强度低，后期强度（如180天后的强度）高，甚至超过硅酸盐水泥强度的特点，为了充分发挥矿渣的早期强度，对其进行高细粉磨是十分必要的。另一方面，由于矿渣和硅酸盐水泥熟料的易磨性有较大的差异，传统的混合粉磨工艺要将大量掺入矿渣

25、的物料粉磨成较细的颗粒，以获得较高的表面积将使磨机产量下降，粉磨能耗大为增加，粉磨效率大大降低，对生产是十分不利的，研究表明，传统的矿渣硅酸酸盐水泥细度为300m2/kg时，水泥中矿渣细度仅约为220230m2/kg。因此，从提高粉磨效率、节能和充分利用矿渣资源的角度考虑，单独粉磨矿渣来生产矿渣微粉，可充分发挥粒化高炉矿渣的特性，实现了矿渣的高级利用。利用矿渣微粉作掺合料制备的混凝土具备工作性能好、体积稳定、耐久性好等特点，适用于大体积混凝土，具备工作性能好、体积稳定、耐久性好等特点，如大坝工程、桥梁工程、修筑江河湖海堤坝等。5 环境保护5.1 设计中采用的标准（1）环境空气质量标准（GB30

26、951996）（2）水泥工业污染物排放标准（GB49151996）（3）地面水环境质量标准（GB383888）（4）工业企业厂界噪声标准（GB1234890）（5）城市区域环境噪声标准（GB309682）5.4环保措施和污染的排放粉尘治理粉尘是厂区排放的主要大气污染物，是造成大气污染的主要因素，因而是厂区环保工作的重点。厂区的扬尘点有：干矿渣储存、矿渣微粉储库及散装的输送设备和矿粉的散装设备。为了有效的控制各个扬尘的粉尘，工艺设计中除尽量采用密闭设备和密闭式的库、降低物料转运的落差外，在各粉尘排放点均设置高效除尘系统，含尘气体经高效除尘设备净化后有组织的排放，净化后的废气中含尘浓度将符合国家排放标准。矿渣微粉磨收尘器收下的矿渣微粉送至矿渣粉储库，其余除尘器收下的粉尘将送到工艺流程中，没有固体废弃物排出。噪声治理厂区的主要噪声源是磨机和空压机。a）在满足工艺生产的前提下，选用加工精度高、装配质量好、噪声低的设备a）在磨机房设立噪声集中控制室