2002年第2期(總第148期)混全國建筑科學(xué)核心期刊Number 2 in 2002(Total No. 148)ConcreteChina Building Science Core Periodical高爐礦渣的粉磨動力學(xué)研究趙三銀,趙旭光(廣東韶關(guān)學(xué)院化學(xué)系,廣東韶關(guān)512005)[摘要]本工作采用ψ500m×500mm試驗球磨機(jī)對高爐水淬礦渣進(jìn)行了粉磨動力學(xué)的研究,導(dǎo)出了高爐礦渣的粉磨速度方程。試驗結(jié)果表明:磨后粉體的比表面積、禱征粒徑和均勻性系數(shù)與粉磨時問的對數(shù)或雙對數(shù)呈線性關(guān)系。本文還就礦渣粉磨研究的工程應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討。[關(guān)鍵詞]粉體工程;礦渣;粉磨中圖分類號]TU528.041[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]1002-3550(2002)02-0007-052.2試驗設(shè)備1前言粉磨設(shè)備為φ500×500mm試驗球磨機(jī)。研磨體近年來,將高爐礦渣微細(xì)粉作為水泥混凝土的摻材料釆用高耐磨合金鋼。根據(jù)研究方案,研磨體配球合料已經(jīng)成為混凝土應(yīng)用技術(shù)研究的一個重要課題。方案分為粗球粉磨與細(xì)球粉磨兩種,詳見表2所示。它對混凝土工作性能和使用性能所呈現(xiàn)的諸多優(yōu)表2粗球粉磨和細(xì)球粉磨所用的研磨體的尺寸、個數(shù)與質(zhì)量勢1-5,已經(jīng)引起了建筑企業(yè)的廣泛關(guān)注,并直接導(dǎo)粉磨研磨體總質(zhì)量致了建筑商品混凝土市場對礦渣微細(xì)粉加工產(chǎn)品的旺類型類型規(guī)格/mm個數(shù)/個質(zhì)量/kg盛需求。這項新技術(shù)的研究與應(yīng)用不但可以更加有效地利用工業(yè)廢渣,而且可以使建材企業(yè)利用現(xiàn)有的粉粗球粉磨鋼球46044.8100.3磨工藝設(shè)備轉(zhuǎn)產(chǎn)上述產(chǎn)品,顯著地提高經(jīng)濟(jì)效益。因此,發(fā)展前景十分看好。細(xì)球粉磨鋼球100.3鋼段25×30715目前的研究資料表明6-81:作為水泥混凝土的摻合料的必要條件是其礦渣產(chǎn)品的細(xì)度至少要達(dá)到40m2/23試驗方法kg以上,細(xì)度越高,使用效果越好。眾所周知,粉磨是一2.3.1將礦渣在粉磨前過4目篩除去結(jié)瘤碳粒等雜個高耗能作業(yè),其粉蘑電耗與生產(chǎn)成本緊密相關(guān)。目前質(zhì)后,于120℃烘干2h后備用,其水分含量不大于我國僅有少數(shù)企業(yè)生產(chǎn)礦渣微粉級工業(yè)產(chǎn)品9),其微粉0.3%。級工業(yè)產(chǎn)品的粉磨特性到目前國內(nèi)還沒有進(jìn)行系統(tǒng)詳2.3.2將礦渣置于試驗?zāi)C(jī)中進(jìn)行不同粉磨時間的盡的試驗與研究分析。因此,開展礦渣微粉的粉磨動力粉磨試驗,每次粉磨礦渣的質(zhì)量為5kg,粉磨時的球料學(xué)的研究,將對礦渣微細(xì)粉生產(chǎn)線的設(shè)計改造和生產(chǎn)應(yīng)比為20:1,采用三相電度表測定粉磨電耗。用提供堅實的試驗依據(jù)與理論基礎(chǔ)。2.3.3采用干篩法測定磨后礦渣粉體的80目方孔篩篩余,采用超聲波振動水篩方法測定試樣的400目篩2試驗材料與方法余21試驗原材料2.3.4試樣的比表面積的測定按照GB8074-87《水采用韶關(guān)鋼鐵公司的?；郀t礦渣,礦渣顏色灰泥比表面積測定方法(勃氏法)進(jìn)行。由于各待測粉白至黃白,密度為290g/cm3。其主要化學(xué)組成為體的細(xì)度差距較大,為保證測定精度,所有試樣均通過Ca035.0%,SO233.7%,MgO8.1%,Al2O321.3%,了80目干篩。由于80目篩上料粉的比表面積很小,Fe2O30.9%;其粒度分布見表1?？梢院雎圆挥?故各礦渣料粉試樣的比表面積是由試表1粒化高爐礦渣的粒度分布驗測定值與80目干篩篩余百分?jǐn)?shù)相乘得到。2.3的顆粒數(shù)仆布采用KCT-1型沉8目20目40目60日80目160目>1601積天中國煤化工級配測定方法)測定。測前CNMHG。[收稿日期]2001-10-293試驗結(jié)果與分析3.2數(shù)據(jù)分析3.2.1比表面積與粉磨時間的關(guān)親3.1試驗結(jié)果通過對表3中所列出的數(shù)據(jù)的回歸分析和對比擇礦渣料粉的80目篩余、400目篩余、粉磨電耗以優(yōu),確認(rèn)礦渣料粉試樣的比表面積S(m2/kg)與粉磨時及比表面積的試驗結(jié)果列于表3。礦渣料粉的顆粒粒間t(min)的對數(shù)logt之間存在良好的線性關(guān)系,線性度分布的測定結(jié)果列于表4中相關(guān)系數(shù)r均在0.99以上:表3各礦渣料粉的80目篩余、400目篩余、粗球粉磨:S=-540,6+497.0logt,比表面積和粉磨電耗相關(guān)系數(shù)r=0.992粉磨試樣80目篩余400目篩余比表面積粉磨電耗細(xì)球粉磨:S=-407.2+501.4logt類型名稱/%/(m2/kg)/(kwh/t)相關(guān)系數(shù)r=0.997(b)由此導(dǎo)出粉磨速度方程為:粗球KC-452.323.0357.0粗球粉磨:=215.84粉磨KC-90KC-120579.8細(xì)球粉磨:S=217.76,1(d)KC-1804.212.7701.8600KX-151.0比表面積S(m2/kg)與粉磨時間t(min)的關(guān)系如KX-30319.3所KX一41.210.9對上述回歸式的分析可知:在粉磨伊始,粗球粉磨細(xì)球KX-6025,8和細(xì)球粉磨二者存在較大的粉磨速度差,但以后二者粉磨Kx-120648.1的粉磨速度ds/dt則迅速趨于一致,其實際體現(xiàn)在細(xì)KX-1801.84.7749.7600838.81000球粉磨試樣的比表面積比粗球粉磨的要大,但其差值KX-48010.6幾乎與粉磨時間無關(guān)。表4各礦渣料粉的顆粒粒度分布試樣名稱粒度分布/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礦渣料粉的粒度分布特性數(shù),%;通過對表4KCT-1型沉積天平試驗結(jié)果的回歸X—特征粒徑,pm;分析表明:各礦渣料粉完全符合羅辛一拉姆勒一本尼均勻性系數(shù)特(RRB)粒度分布,其表達(dá)式為10):后粉體樣品RRB分布的線性回歸方R=100·e(X/X)程中國煤化工勻性系數(shù)nn loglog(100/R)=nlogx-nlogX+ loglogCNMHG的8和n是粉體粒度式中R—粉磨產(chǎn)品中某一粒徑X(m)的篩余百分分布的重要參數(shù)。為此,我們對X、n與粉磨時間t(min)之間的關(guān)系進(jìn)行了回歸分析,以便從另一個角度來表征礦渣粉磨動力學(xué)特征,得到如下結(jié)果:粗球粉磨粗球粉磨:特征粒徑X=5978-136.78 loglog,細(xì)球粉磨相關(guān)系數(shù)r=-0.9911(e)均勻性系數(shù)n=1.4337-1.5327 loglog,相關(guān)系數(shù)r=-0.9385(f)細(xì)球粉磨:特征粒徑X=45.69-97.38 loglog,相關(guān)系數(shù)0.9728300均勻性系數(shù)n=1.7177-0.3549logt,相關(guān)系數(shù)r=-0.9432粉磨時間t/in為了便于直觀分析,圖2~圖4表示出了磨后粉體的特征粒徑Ⅹ、均勻性系數(shù)n與粉磨時間t(min)之圖1礦渣料粉比表面積與粉磨時間的logt之間的關(guān)系間的關(guān)系。o粗球粉磨50△細(xì)球粉磨306012030048粉磨時間t/ain粉磨時間t/an圖2礦渣料粉的特征粒徑與粉磨時間的 loglog之間的關(guān)系圖3粗球粉磨料粉的均勻性系數(shù)與粉磨時間的 loglog之間的關(guān)系相同粉磨時間下,細(xì)球粉磨試樣中微細(xì)顆粒含量明顯細(xì)球粉磨多于粗球粉磨試樣,這說明細(xì)球粉磨效率高于粗球粉磨效率。3.2.3研磨體對礦渣料粉的粒度分布的影響眾所周知,在微細(xì)粉磨過程中,研磨體的損耗對磨后粉體的粒度分布將產(chǎn)生顯著的影響。在本試驗中80目和400目篩余的結(jié)果表明,當(dāng)粉磨時間達(dá)到180min后,研磨體的損耗使篩余值呈現(xiàn)反常的遞增現(xiàn)象;粒度沉降分析結(jié)果亦有與此一致的規(guī)律。通過現(xiàn)場對礦渣料粉外觀顏色的觀察,粉磨時間在120min以內(nèi)的試樣,外觀呈灰白色,而當(dāng)粉磨時間在180min以粉磨時間t/ain上時,料粉外觀呈灰色,尤以KX-480試樣為甚。據(jù)圖4細(xì)球粉磨料粉的均勻性系數(shù)與粉磨時間的log之間的關(guān)系此我們認(rèn)為,粗顆粒含量反彈是由于研磨體的磨損所顯然,隨著粉磨時間的延長,礦渣料粉的特征粒徑致,從而出現(xiàn)了KX-180、KX-300、KX-480三者的和均勻性系數(shù)趨于減小,說明粒級分布趨細(xì),粒度分布特征粒徑十分相近的情況,這在一定程度上影響了數(shù)變寬,細(xì)粉含量增加;粗球粉磨、細(xì)球粉磨試樣的均勻?qū)W回歸分析的準(zhǔn)確性。如對圖2中細(xì)球粉磨數(shù)據(jù)的前性系數(shù)n分別與粉磨時間t(min)的 loglog和logt呈7個中國煤化工中得虛線部分,線性線性遞減關(guān)系相關(guān)此外特征粒徑和5m以下含量的數(shù)據(jù)表明,在CNMHG未完待續(xù)