高炉矿渣的粉磨动力学研究

2002年第2期(总第148期)混全国建筑科学核心期刊Number 2 in 2002(Total No. 148)ConcreteChina Building Science Core Periodical高炉矿渣的粉磨动力学研究赵三银,赵旭光(广东韶关学院化学系,广东韶关512005)[摘要]本工作采用ψ500m×500mm试验球磨机对高炉水淬矿渣进行了粉磨动力学的研究,导出了高炉矿渣的粉磨速度方程。试验结果表明:磨后粉体的比表面积、祷征粒径和均匀性系數与粉磨时问的对数或双对数呈线性关系。本文还就矿渣粉磨研究的工程应用进行了分析和探讨。[关键词]粉体工程;矿渣;粉磨中图分类号]TU528.041[文献标识码]A[文章编号]1002-3550(2002)02-0007-052.2试验设备1前言粉磨设备为φ500×500mm试验球磨机。研磨体近年来,将高炉矿渣微细粉作为水泥混凝土的掺材料釆用高耐磨合金钢。根据研究方案,研磨体配球合料已经成为混凝土应用技术研究的一个重要课题。方案分为粗球粉磨与细球粉磨两种,详见表2所示。它对混凝土工作性能和使用性能所呈现的诸多优表2粗球粉磨和细球粉磨所用的研磨体的尺寸、个数与质量势1-5,已经引起了建筑企业的广泛关注,并直接导粉磨研磨体总质量致了建筑商品混凝土市场对矿渣微细粉加工产品的旺类型类型规格/mm个数/个质量/kg盛需求。这项新技术的研究与应用不但可以更加有效地利用工业废渣,而且可以使建材企业利用现有的粉粗球粉磨钢球46044.8100.3磨工艺设备转产上述产品,显著地提高经济效益。因此,发展前景十分看好。细球粉磨钢球100.3钢段25×30715目前的研究资料表明6-81:作为水泥混凝土的掺合料的必要条件是其矿渣产品的细度至少要达到40m2/23试验方法kg以上,细度越高,使用效果越好。众所周知,粉磨是一2.3.1将矿渣在粉磨前过4目筛除去结瘤碳粒等杂个高耗能作业,其粉蘑电耗与生产成本紧密相关。目前质后,于120℃烘干2h后备用,其水分含量不大于我国仅有少数企业生产矿渣微粉级工业产品9),其微粉0.3%。级工业产品的粉磨特性到目前国内还没有进行系统详2.3.2将矿渣置于试验磨机中进行不同粉磨时间的尽的试验与研究分析。因此,开展矿渣微粉的粉磨动力粉磨试验,每次粉磨矿渣的质量为5kg,粉磨时的球料学的研究,将对矿渣微细粉生产线的设计改造和生产应比为20:1,采用三相电度表测定粉磨电耗。用提供坚实的试验依据与理论基础。2.3.3采用干筛法测定磨后矿渣粉体的80目方孔筛筛余,采用超声波振动水筛方法测定试样的400目筛2试验材料与方法余21试验原材料2.3.4试样的比表面积的测定按照GB8074-87《水采用韶关钢铁公司的粒化高炉矿渣,矿渣颜色灰泥比表面积测定方法(勃氏法)进行。由于各待测粉白至黄白,密度为290g/cm3。其主要化学组成为体的细度差距较大,为保证测定精度,所有试样均通过Ca035.0%,SO233.7%,MgO8.1%,Al2O321.3%,了80目干筛。由于80目筛上料粉的比表面积很小,Fe2O30.9%;其粒度分布见表1。可以忽略不计,故各矿渣料粉试样的比表面积是由试表1粒化高炉矿渣的粒度分布验测定值与80目干筛筛余百分数相乘得到。2.3的颗粒数仆布采用KCT-1型沉8目20目40目60日80目160目>1601积天中国煤化工级配测定方法)测定。测前CNMHG。[收稿日期]2001-10-293试验结果与分析3.2数据分析3.2.1比表面积与粉磨时间的关亲3.1试验结果通过对表3中所列出的数据的回归分析和对比择矿渣料粉的80目筛余、400目筛余、粉磨电耗以优,确认矿渣料粉试样的比表面积S(m2/kg)与粉磨时及比表面积的试验结果列于表3。矿渣料粉的颗粒粒间t(min)的对数logt之间存在良好的线性关系,线性度分布的测定结果列于表4中相关系数r均在0.99以上:表3各矿渣料粉的80目筛余、400目筛余、粗球粉磨:S=-540,6+497.0logt,比表面积和粉磨电耗相关系数r=0.992粉磨试样80目筛余400目筛余比表面积粉磨电耗细球粉磨:S=-407.2+501.4logt类型名称/%/(m2/kg)/(kwh/t)相关系数r=0.997(b)由此导出粉磨速度方程为:粗球KC-452.323.0357.0粗球粉磨:=215.84粉磨KC-90KC-120579.8细球粉磨:S=217.76,1(d)KC-1804.212.7701.8600KX-151.0比表面积S(m2/kg)与粉磨时间t(min)的关系如KX-30319.3所KX一41.210.9对上述回归式的分析可知:在粉磨伊始,粗球粉磨细球KX-6025,8和细球粉磨二者存在较大的粉磨速度差,但以后二者粉磨Kx-120648.1的粉磨速度ds/dt则迅速趋于一致,其实际体现在细KX-1801.84.7749.7600838.81000球粉磨试样的比表面积比粗球粉磨的要大,但其差值KX-48010.6几乎与粉磨时间无关。表4各矿渣料粉的颗粒粒度分布试样名称粒度分布/pm0-22-33~44~55-77-1010-1515-2020-2525-3030~3535-4040-5050-6060-80KC-151.860.900.442.275.648.005.607.415274.785.859.5613.1529.27KC-304.231.672.471.655.909.6710.227.748.955.543.876.156.755.7719.42KC-454.743.493.712.376.939.5610.577.744.954.015.234.306.8816.92KC-605.854.394.325.637.178.8313.656.856.143.865.834.656.307.32KC-9010.202.027.187.286.034.255KC-12012.045.855.144.349.919.8514.527.838.64KC-18013.837.375.866.9512.028.8611.956.746.995.222.842.953.033.032.36KX-153,671.001.943.797.098.316.048.925.694.785.909.1421.4312.30KX-304.123.522.992.386.466.5112.807.6110.517.466.306.596886.529.35KX-454.192.026.703.787.6610.3913.138.1011.276.416.204.305.284.516.06KX-608.604.343.614.269.5011.1814.676.2311.706.525.703.333.853.483.03KX-911.115.375.054.828.2512.0214.2012.367.724.964.313.332.761.712.03KX-12011.886.236.644.489.9514.4815.728.239.634.773.462.061.070.940.46KX-18016.176.6910.645.1710.3312.5713.997.565.633.212.010.811.282.331.61KX-30019.048.627.5459110.3213.188.935.415.822.711.353.302.542.712.62KX-48020.4311.055.027.6610.298.627.914.916.392.983.322.272.891.754.513.2.2矿渣料粉的粒度分布特性数,%;通过对表4KCT-1型沉积天平试验结果的回归X—特征粒径,pm;分析表明:各矿渣料粉完全符合罗辛一拉姆勒一本尼均匀性系数特(RRB)粒度分布,其表达式为10):后粉体样品RRB分布的线性回归方R=100·e(X/X)程中国煤化工匀性系数nn loglog(100/R)=nlogx-nlogX+ loglogCNMHG的8和n是粉体粒度式中R—粉磨产品中某一粒径X(m)的筛余百分分布的重要参数。为此,我们对X、n与粉磨时间t(min)之间的关系进行了回归分析,以便从另一个角度来表征矿渣粉磨动力学特征,得到如下结果:粗球粉磨粗球粉磨:特征粒径X=5978-136.78 loglog,细球粉磨相关系数r=-0.9911(e)均匀性系数n=1.4337-1.5327 loglog,相关系数r=-0.9385(f)细球粉磨:特征粒径X=45.69-97.38 loglog,相关系数0.9728300均匀性系数n=1.7177-0.3549logt,相关系数r=-0.9432粉磨时间t/in为了便于直观分析,图2~图4表示出了磨后粉体的特征粒径Ⅹ、均匀性系数n与粉磨时间t(min)之图1矿渣料粉比表面积与粉磨时间的logt之间的关系间的关系。o粗球粉磨50△细球粉磨306012030048粉磨时间t/ain粉磨时间t/an图2矿渣料粉的特征粒径与粉磨时间的 loglog之间的关系图3粗球粉磨料粉的均匀性系数与粉磨时间的 loglog之间的关系相同粉磨时间下,细球粉磨试样中微细颗粒含量明显细球粉磨多于粗球粉磨试样,这说明细球粉磨效率高于粗球粉磨效率。3.2.3研磨体对矿渣料粉的粒度分布的影响众所周知,在微细粉磨过程中,研磨体的损耗对磨后粉体的粒度分布将产生显著的影响。在本试验中80目和400目筛余的结果表明,当粉磨时间达到180min后,研磨体的损耗使筛余值呈现反常的递增现象;粒度沉降分析结果亦有与此一致的规律。通过现场对矿渣料粉外观颜色的观察,粉磨时间在120min以内的试样,外观呈灰白色,而当粉磨时间在180min以粉磨时间t/ain上时,料粉外观呈灰色,尤以KX-480试样为甚。据图4细球粉磨料粉的均匀性系数与粉磨时间的log之间的关系此我们认为,粗颗粒含量反弹是由于研磨体的磨损所显然,随着粉磨时间的延长,矿渣料粉的特征粒径致,从而出现了KX-180、KX-300、KX-480三者的和均匀性系数趋于减小,说明粒级分布趋细,粒度分布特征粒径十分相近的情况,这在一定程度上影响了数变宽,细粉含量增加;粗球粉磨、细球粉磨试样的均匀学回归分析的准确性。如对图2中细球粉磨数据的前性系数n分别与粉磨时间t(min)的 loglog和logt呈7个中国煤化工中得虚线部分,线性线性递减关系相关此外特征粒径和5m以下含量的数据表明,在CNMHG未完待续