2024年4月23日发(作者：僪琴韵)
提高矿渣粉活性的工艺方法
田力
【摘 要】通过提高矿渣粉的活性增加其在水泥中的掺加量，可有效降低水泥生产
成本。本文分析了高炉矿渣中化学成分及其差异对矿渣活性的影响，对物理激发条
件下采用“高细分别粉磨”提高矿渣粉活性的必要性和工艺方法进行了探讨，对化
学激发条件下在矿渣粉磨过程中加入矿渣助磨剂或石膏、钢渣等生产原料提高矿渣
粉活性的方法进行了分析，提出了提高矿渣粉活性的工艺技术方法。%Improving
the activity of slag powder can increase its addition amount in cement,
which can reduce the cost of cement pro⁃duction effectively. This paper
analyses the chemical composition of blast furnace slag and its influence
on the activity of slag, and dis⁃cusses on the necessity and process method
to improve slag activity by"fine separately grinding"at physical excitation
condition, and analyses the methods of adding grinding agent or gysum,
slag and other production raw materials to improve slag activity at
chemical ex⁃citation process methods to improve slag
activity is put forward.
【期刊名称】《水泥工程》
【年(卷),期】2016(000)003
【总页数】6页(P68-73)
【关键词】矿渣粉;活性;高炉矿渣;物理激发;助磨剂;化学激发
【作 者】田力
【作者单位】酒钢 集团 宏达建材有限责任公司，甘肃 嘉峪关 735100
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ172.4+4
我公司于2008年开始采用水泥分别粉磨工艺进行水泥生产，用辊压机+球磨机系
统生产熟料粉，用立式辊磨生产矿渣粉，粉磨好的熟料粉和矿渣粉分别送入相对应
的粉料库储存，然后根据市场需求将熟料粉和矿渣粉按照不同品种水泥的指标要求，
通过计量和混料装置将两者按一定比例配制成普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和
复合硅酸盐水泥等成品水泥，通过输送设备送入成品库。在水泥分别粉磨工艺中，
由于矿渣粉的生产成本要比熟料粉的生产成本低很多，通过提高矿渣粉的活性来增
加其在水泥中的掺加量，可有效降低水泥的生产成本。因此，只有生产出高活性的
矿渣粉，才能提高水泥中矿渣粉的掺加量，达到为社会造福，为企业增效之目的。
本文重点对水泥分别粉磨中提高矿渣粉活性的工艺方法进行分析探讨。
矿渣的全称是“粒化高炉矿渣”，它是钢铁厂冶炼生铁时产生的废渣。在高炉炼铁
过程中生成的以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物，浮在铁水表面，由高炉排
出经流槽进入水池，受到急速冷却而破裂成粒，即为水淬矿渣。高炉矿渣呈颗粒状，
含有少量细粉，以玻璃体为主，其结构为连续网状，不存在应力集中的界面破坏，
由于其特殊的形成过程，导致矿渣难磨且不易磨细。
矿渣的主要成分是氧化钙、氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钛、氧化亚锰、氧化铁、
以及硫化物，其中氧化钙、氧化镁、氧化硅占90%左右。矿渣的矿物组成在
CaO-SiO2-Al2O3三元相图上处于C2AS、CAS2、和C2S的结晶区。高炉矿渣
可分为碱性、中性和酸性三种，在碱性矿渣中，一般形成硅酸二钙（C2S）、钙铝
黄长石（C2AS）、钙镁黄长石（C2MS2）、钙长石（CAS2）、硫化钙、镁橄榄
石（MgO·SiO2）、硅钙石、硅灰石和尖晶石等晶体。在酸性矿渣中，主要是甲型
硅灰石和钙长石。
2.1 质量系数
国家标准（GB/T203～2008）规定粒化高炉矿渣的质量系数K由化学成分的质量
分数按（1）式计算：
质量系数K反映了矿渣中活性组份与低活性、非活性组份之间的比例关系，质量
系数K值越大，矿渣活性越高。一般认为K＞1.2为合格品，K＞1.6为优等品。我
公司采用酒钢的矿渣质量系数K在1.55左右，为合格品。
2.2 碱性系数
高炉矿渣可分为碱性、中性和酸性三种，以水渣中碱性氧化物和酸性氧化物含量的
比值Mo的大小来区分。高炉矿渣化学成分中碱性氧化物与酸性氧化物之比值Mo
称之为碱性系数，按（2）式计算：
如果Mo＞1表示碱性氧化物多于酸性氧化物，该矿渣为碱性矿渣；Mo=1表示碱
性氧化物等于酸性氧化物，该矿渣为中性矿渣；Mo＜1表示碱性氧化物少于酸性
氧化物，该矿渣为酸性矿渣。我公司采用酒钢的矿渣碱性系数Mo在0.95左右，
为酸性矿渣。碱性矿渣的胶凝性相对于酸性矿渣要好，因此矿渣粉的生产最好选用
碱性矿渣，矿渣粉的Mo值越大，其活性越高。
国内现行标准GB/T 10846—2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》，
于2008年7月1日实施，与老标准相比将矿渣粉的比表面积要求由≥350m2/kg
修改为S75级≥300m2/kg、S95级≥400m2/ kg、S105级≥500m2/kg，充分
体现了生产高比表面积高活性指数矿渣粉势在必行。
3.1 矿渣粉活性指数的检验方法
我国国家标准（GB/T 18046—2008）规定：对比样品的对比水泥为符合GB/T
175规定的强度等级为42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，且7d抗压强度
35～45MPa，28d抗压强度50～60 MPa，比表面积300～400m2/kg，三氧化
硫含量2.3%～2.8%，碱含量0.5%～0.9%。试验样品由对比水泥和矿渣粉按质量
比1∶1组成，试验砂浆配比见表1。
砂浆搅拌程序按GB/T17671进行。分别测定对比胶砂的7d、28d抗压强度R07、
R028和试验胶砂7d、28d抗压强度R7、R28。按（3）式计算矿渣粉的7d活性
指数A（7%）和28d活性指数A2（8%），计算结果取整数。
3.2 矿渣粉活性指数的要求
矿渣粉共分为三级。S105、S95和S75，对应的70d活性指数不小于95%、75%
和55%，280d活性指数不小于105%、95%和75%。
矿渣质量的好坏是影响矿渣粉质量的主要因素，主要取决于其化学成分、矿物组成
以及同一企业矿渣化学成分的稳定性。
4.1 化学成分对矿渣活性的影响
矿渣的活性受其理化组成及微观结构、冶炼工艺、钢种、水淬质量等因素的影响而
改变，当矿渣中玻璃相含量高（80%～90%）时，矿渣呈微晶状态，具有较好的
活性。矿渣中的氧化钙属碱性氧化物，是矿渣的主要成分，占矿渣成分的40%左
右，它在矿渣中化合成具有活性的矿物，如硅酸二钙等，其含量越高矿渣的活性越
高。氧化硅属微酸性氧化物，占矿渣成分的30%～40%；氧化硅在矿渣中形成低
活性的低钙矿物，使矿渣活性降低。氧化铝是矿渣中较好的活性成分，含量在矿渣
中一般为5%～15%，它在矿渣中形成铝酸盐或铝硅酸盐等矿物，在熔融状态下经
水淬后形成玻璃体，其含量越高，越适合在水泥中使用。氧化镁在矿渣中的含量一
般在3%～15%之间波动，可以增加熔融矿物的流动性，有助于提高矿渣粒化质量
和活性，一般将其看成是矿渣的活性组分；氧化镁在矿渣中是以稳定的化合物或玻
璃体存在，磨细后使用不会产生安定性不良的问题。矿渣中的钛以二氧化钛形式存
在，国家标准中规定矿渣中二氧化钛含量不得超过10%，二氧化钛过高，会使矿
渣活性下降。氧化亚锰在矿渣中的含量对矿渣的活性有一定的影响，但对水泥的安
定性无害，其含量一般限制在1%～3%，如果超过4%～5%，矿渣活性会明显下
降。在正常冶炼时，矿渣中的氧化铁和氧化亚铁含量很少，其含量一般在1%～
3%，对矿渣的活性影响不大。矿渣中含硫量较高时，对水泥强度影响较大。
4.2 化学成分差异对矿渣活性的影响
由于钢铁企业的矿渣化学组成差别较大，因此采用钢铁企业不同时期和不同高炉所
产生的矿渣配制的水泥，尽管矿渣的细度和掺量相同，但水泥的性能却相差很大，
主要原因与矿渣的活性有关。表2为根据资料整理的我国部分钢铁企业的高炉矿
渣化学成分，表3为我公司不同批次采购酒钢高炉矿渣的化学成分差异。
由于同一钢铁企业不同时期和不同高炉所产生的矿渣化学成分存在差别，粉磨至相
同的比表面积后矿渣粉的活性亦存在较大差异。表4反映了我公司采购的酒钢高
炉矿渣不同批次的化学成分差异对矿渣粉活性的影响。表5为我公司矿渣粉在不
同的比表面积控制指标所达到的活性指数。从表4，5可以看出，矿渣粉的早期强
度较低，而后期强度增进率较快。随着比表面积的提高，其活性指数（强度比）相
应明显提高。当矿渣粉比表面积达到400m2/kg时，28d活性指数达98%，与水
泥基本相当；而当矿渣粉比表面积达到或超过500m2/kg时，其28d活性指数达
114%，高于一般比表面积（350m2/kg）水泥熟料的活性。
物理激发就是矿渣在粉磨过程中通过机械物理方法把矿渣磨细，提高矿渣粉的比表
面积和合理的颗粒级配达到提高其活性指数的目的。在当前工业固体废弃物的再循
环利用中，水泥企业一般是将矿渣与熟料及其它组份物料，按配比一起加到球磨机
中混合粉磨生产水泥。由于各种物料易磨性的差异较大，当出磨物料达到工艺要求
时，矿渣的细度并没有达到理想的指标。如：粉磨矿渣水泥时，矿渣比水泥熟料难
磨得多，水泥比表面积达到了300m2/kg以上，水泥中矿渣粉的比表面积只有
200～250 m2/kg，其活性不能得到正常发挥。只有将矿渣粉磨到一定细度（比表
面积≥400 m2/kg）后，其玻璃体晶体结构被破坏，促使矿渣中的CaO、SiO2、
Al2O3活性发挥出来，有利于矿渣水泥强度增进率的提高。
在实验室用Φ 500mm×500mm小磨分别进行“混合粉磨”和“分别粉磨”试验。
混合粉磨试验的水泥比表面积确定为（360±10）m2/kg；分别粉磨试验熟料粉的
比表面积确定为（350± 10）m2/kg，矿渣粉的比表面积确定为（400±10）
m2/kg。混合粉磨和分别粉磨对比结果见表6。根据试验结果可以看出：
（1）混合粉磨矿渣掺量远低于分别粉磨。根据通用硅酸盐水泥国家标准（GB
175—2007），采用混合粉磨只能生产P·S·A 32.5矿渣水泥，而采用分别粉磨后
32.5矿渣水泥的矿粉掺量提高了25%，达到了55%，可生产P·S·B32.5矿渣水泥。
采用分别粉磨后P·S·A42.5矿渣水泥矿粉掺量提高了15%。验证了采用混合粉磨
工艺时熟料比矿渣易磨，成品水泥中矿渣粉的比表面积低，活性没有得到充分发挥。
（2）分别粉磨水泥的28d强度增进率高于混合粉磨，且随着矿粉掺量的提高而增
幅明显。分别粉磨的P·S·A42.5水泥比混合粉磨的P·S·A42.5水泥28d强度高出
3.5MPa，P·S·B32.5水泥比P·S·A32.5水泥28d强度高出10MPa，说明分别粉磨
后矿渣粉的比表面积增加，使其活性增加，水泥的后期强度得到较大的提升。
以上分析表明，由于矿渣易碎难磨，按照混合粉磨生产中作为混合材使用，难以发
挥其活性。对矿渣进行分别粉磨可实现其超细化，由于超细矿渣粉的活性高，可增
加其在水泥中的掺加量，减少硅酸盐熟料消耗，节约矿产资源，从而实现矿渣的高
效利用。因此，采用“高细分别粉磨”工艺是物理激发条件下提高矿渣粉活性的有
效方法。
目前“高细分别粉磨”的工艺流程形式多样，常见的工艺形式有普通球磨机工艺流
程、辊压机与球磨机工艺流程、立式辊磨工艺流程、立式辊磨＋辊压机与球磨机工
艺流程、卧辊磨工艺流程等。目前使用最广的矿渣“高细分别粉磨”工艺主要有普
通球磨机工艺流程和立式辊磨工艺流程。由于矿渣的易磨性差，在粉磨过程中比表
面积增长十分缓慢。采用不同的矿渣粉磨工艺生产的矿渣粉，其质量、产量以及成
本差别很大。下面重点从常用的球磨机工艺流程和立式辊磨工艺流程进行分析。
5.1 球磨机“高细分别粉磨”工艺流程分析
目前国内大多数水泥生产企业粉磨矿渣采用球磨机工艺。球磨机生产矿渣粉，细度
调节比较灵活，可生产500m2/kg以上比表面积的矿渣粉，且矿渣粉的颗粒形状
及级配较好。当用球磨机生产的矿渣粉比表面积达到480m2/kg左右时，大多数
颗粒分布在2～400μ m之间，这一分布和水泥类似，对强度的发挥起决定性作用。
但用球磨机生产矿渣粉时电耗较高，台时降低幅度较大。在相同工艺装备条件下，
粉磨矿渣比粉磨水泥时的台时产量下降约40%～50%。当比表面积控制在
400m2/kg时，粉磨系统电耗60～75kWh/t左右;比表面积控制在450m2/kg时，
粉磨系统电耗在80kWh/t左右。
矿渣粉磨采用球磨机，有开路和闭路两种生产工艺。对于用长径比较大的磨机来生
产水泥时，采用开流系统比较合适，但当生产比表面积为450m2/ kg以上的矿渣
粉时，其优势就不明显。从生产及控制角度来讲，闭路磨系统相对于开路磨系统，
具有以下优点：
（1）颗粒级配合理。闭路磨因为采用了选粉机，矿渣微粉的细度调节灵活，颗粒
级配较合理。
（2）对入磨矿渣的水分要求较低。由于闭路磨带有选粉机，磨内风速较高，磨内
通风量较好，因此允许入磨矿渣水分≤2%，但开路磨要求入磨矿渣水分≤1%。
（3）出磨矿渣粉温度低。闭路磨由于选粉机中外掺大量冷风，对物料有冷却作用，
同时由于磨内截面风速高，磨内通风良好，因此，出磨矿渣粉的温度较低。
（4）细度调节灵活。由于闭路磨配有选粉机，因此细度调节灵活，可通过调节选
粉机转速和风机风门来生产高比表面积的矿渣粉。
因此，采用球磨机工艺生产矿渣粉，开路工艺流程简单，投资较省，但产量较低，
生产高比表面积的产品比较困难。采用闭路工艺投资较大，但细度调节灵活，能有
效克服过粉磨现象，且可以生产高比表面积的产品。因此，采用球磨机工艺生产矿
渣粉时，如果条件允许，应首选闭路系统。
5.2 立式辊磨“高细分别粉磨”工艺流程分析
随着立式辊磨在生料粉磨和煤粉制备领域内的突破以及材料科学、液压技术、自动
控制方面的不断发展，逐步克服了影响立式辊磨在矿渣粉磨工艺中大量推广使用时
存在的振动、磨辊和磨盘磨损、除铁难等不利因素，在水泥及矿渣粉磨工艺中得到
了推广应用。采用立磨辊磨粉磨矿渣具有生产工艺简单，粉磨效率高、电耗低，对
矿渣入磨水分的适应性好等优势。一般设计台时90t/h（干基）的矿渣立磨，在粉
磨矿渣时比表面积控制在400m2/kg，粉磨电耗在40kWh/t以内，比表面积矿渣
在450m2/kg时，粉磨电耗在43kWh/t以内，因此，立式辊磨已成为矿渣粉磨
工艺的首选设备。随着国内立式辊磨技术的不断成熟，为立磨粉磨矿渣和向大型化
发展提供了更大的发展空间。目前，干基产量设计值180t/h，比表面积设计值
480m2/kg的国产矿渣立磨已经投入运行，采用一台该规格的国产立磨可达到年
产120万t矿渣粉的规模。但需要注意的是采用立磨粉磨矿渣时比表面积不易太
高，一般控制在420～450m2/kg之间，最高不超过500m2/kg，否则容易加剧
磨盘和磨辊等粉磨部件的磨损以及产生振动。
因矿渣具有较高的潜在活性，要使其潜在活性完全发挥，除依靠物理作用把矿渣粉
磨到一定的细度发挥矿渣粉的活性外，还可以利用化学方法激发矿渣粉的潜在活性。
化学激发方法是在矿渣粉磨过程中通过加入一定比例的钢渣、石膏等水泥生产原料，
通过水化反应激发矿渣粉的活性，或者加入矿渣助磨剂等化学原料激发矿渣粉的活
性。化学激发的方式可分为：碱激发、硫酸盐激发等多种激发形式。
试验表明：粒化高炉矿渣单独与水拌合时，反应极慢，得不到足够的强度；但在氢
氧化钙溶液中就能够发生水化，而在饱和的氢氧化钙溶液中反应更快，并产生一定
的强度。这说明矿渣潜在能力的发挥，必须以含有氢氧化钙的液相为前提。碱性溶
液能破坏矿渣玻璃体表面结构，使水分易于渗入并进行水化反应，造成矿渣颗粒的
分散和解体，产生由胶凝性的水化硅酸钙与水化铝酸钙。这种能造成氢氧化钙液相
以激发矿渣活性的物质称之为碱性激发剂。常用的激发剂原料有硅酸盐熟料等。
在含有氢氧化钙的碱性溶液中，加入一定数量的硫酸钙，就能使矿渣的潜在活性较
为充分地发挥出来，产生比单独加碱性激发剂高得多的强度，这一类物质称之为硫
酸盐激发剂。碱性介质可促使矿渣颗粒的分散、解体，并生成水化硫铝酸钙，使其
强度进一步提高。常用的硫酸盐激发剂原料有石膏等。
6.1 加入矿渣专用助磨剂提高矿渣粉活性
国内目前研究和应用的矿渣助磨剂主要有：
（1）石膏、三乙醇胺类。有关研究表明，在矿渣粉磨过程中掺入2%～5%石膏，
能降低矿粉的休止角，比表面积有所增加，并能提高其7d、28d的活性指数。在
石膏最佳掺量为3%时，复合0.8‰的三乙醇胺，可提高矿粉的流动性，提高其粉
磨效率，大幅度提高7d的活性指数。
（2）醇胺和醇类。通过对醇胺、醇类复合矿渣助磨剂的研究，大约20%（质量分
数）的三乙醇胺和20%的丙三醇，其余还有15%硫酸铝溶液和30%的纸浆废液等
成分，其掺量为矿渣质量0.04%～0.08%，可提高矿渣水泥3d强度2～3MPa，
280d强度4～6MPa。
（3）三乙醇胺与无机盐复合类。无机盐采用的是亚硫酸钠、硅酸钠、硫酸钠、元
明粉。试验中采用元明粉、硫酸钠与三乙醇胺复合的效果最好，能使矿渣水泥早期
强度明显高于单一助磨剂三乙醇胺，可提高矿渣水泥28d强度5～6MPa。
在实验室用Φ 500mm×500mm小磨将矿渣粉磨到比表面积500m2/kg，其中矿
渣粉A不加矿渣助磨剂，矿渣粉B加入三乙醇胺与无机盐复合类矿渣助磨剂，并
分别加入P·O 42.5普通硅酸盐水泥，其强度对比见表7。
试验结果表明，掺入活性助磨剂的矿渣粉B其抗压抗折强度超过对比水泥强度，
比不掺活性助磨剂矿渣粉A的7d和28d抗压强度分别提高4.9MPa和5.6MPa。
目前国内企业在矿渣助磨剂应用推广中存在一些问题，一是国内大多采用工业纯聚
合有机盐和无机盐为矿渣助磨剂的主要成分，成本较高，技术经济指标不适合实际
生产情况；二是利用工业废料开发高效矿渣助磨剂的研究较少，且未能将多种有效
助磨剂进行复配使用，使其发挥最佳助磨作用；三是对助磨剂种类、性质及用量的
影响研究较多，关于粉磨条件对助磨效果的影响研究相对较少；四是目前国内大部
分矿渣粉磨企业仍单纯用勃氏比表面积来评价助磨效果，助磨效果用细度、颗粒组
成、平均粒径、流动性等作为评价指标的企业较少，因此不能真实反映矿渣助磨剂
的助磨效果。
矿渣助磨剂在立式辊磨开路系统中使用应注意助磨剂添加的位置以及添加的均匀性
和稳定性。在球磨机开流粉磨系统中使用，在一般情况下，添加助磨剂使物料的流
速加快，物料细度相对流速的变化更加敏感，所以要特别注意添加的稳定性和均匀
性。在球磨机闭路粉磨系统中，由于使用助磨剂后物料流速的加快会使物料在磨内
通过的时间缩短，因此必须对磨机系统进行适当调整，调整的原则是既要控制物料
流速，又要使系统在合理的循环负荷下达到最佳产量。
6.2 加入脱硫石膏激发矿渣粉活性
脱硫石膏是发电厂烟气脱硫时生成的一种工业副产石膏，主要成分为
CaSO4·2H2O，还有一些杂质。SO3含量在40%左右、附着水含量在15%左右、
烧失量低于2%，表8反映了脱硫石膏和天然石膏的成分组成。由于脱硫石膏具有
硫酸盐激发剂的作用，脱硫石膏中含有未反应的CaCO3和少量可溶性盐，这些杂
质的存在有利于加速激发矿渣活性的充分发挥。我公司采用立式辊磨生产矿渣粉时，
为了在入磨前加入酒钢电厂脱硫石膏，增设了一套湿脱硫石膏喂料装置，将湿脱硫
石膏以一定的比例配入立式矿渣辊磨，通过碱性激发的作用来提高矿渣粉的活性，
不仅扩大了固体废弃物的利用范围，而且降低了生产成本。从生产的各种数据表明，
在矿渣粉磨过程中通过加入脱硫石膏来激发矿渣活性，矿渣粉的比表面积可以达到
450～500m2/kg，其早期活性指数得到提高，解决了矿渣粉早期活性指数低而造
成的矿渣粉掺加量低的问题。
采用脱硫石膏作为激发剂时应注意的问题：
（1）采用脱硫石膏作为激发剂时，由于其用量很少，所以计量设备一定要准确，
要经常标定，尽量减少误差。（2）在水泥中SO3不超国家标准的前提下，应尽
量提高脱硫石膏的掺加量。（3）入磨物料要干燥，采用球磨机粉磨矿渣粉时，综
合水分要小于1.5%。采用立式辊磨粉磨矿渣时，水分要小于15%。（4）为保证
配制水泥的早期强度，要尽量降低矿渣的粉磨细度，提高比表面积，一般熟料粉比
表面积应≥360m2/kg；矿渣粉比表面积应≥420m2/kg。
6.3 加入钢渣激发矿渣粉活性
钢渣是炼钢时排出的废渣，易磨性差。影响钢渣易磨性的主要因素是单质铁，为此
可采用两次除铁工艺来进行单质铁的回收。一次除铁工艺是将钢渣经过破碎、筛分、
磁选，将单质铁进行回收；二次除铁工艺是利用钢渣粉磨工艺中的除铁装置来进行
除铁。当采用二次除铁工艺后，钢渣中的铁含量明显减少，易磨性得到明显改善，
在同样的粉磨时间下钢渣粉的比表面积明显提高。因此在实际生产中采用二次除铁
工艺后，将钢渣以一定比例加入到矿渣中进行粉磨，达到适宜的细度是没有问题的，
而且经过二次除铁后钢渣对磨机的磨损也会大幅度降低。
在实验室用Φ 500mm×500mm小磨将矿渣粉磨到比表面积500m2/kg，其中矿
渣粉A不加激发剂，矿渣粉B掺入20%的经过破碎、筛分、磁选回收金属后的钢
渣作为激发剂，分别用P·O 42.5普通硅酸盐水泥进行对比试验，其强度见表9。
上述试验表明，在粉磨矿渣时掺入一定比例的回收金属后的钢渣作为活性激发剂，
不但可以降低矿渣粉的生产成本，经过水化反应后矿渣粉的70d和280d活性指
数比不掺钢渣的矿渣粉活性指数相对提高，70d和280d抗压强度提高0.80MPa
和1.40MPa，初凝时间减少25min，可见采用一些水泥生产原料通过水化反应的
方法也可激发矿渣粉的活性。
（1）矿渣的化学成分对矿渣的活性有较大影响。矿渣的活性受其理化组成及微观
结构、冶炼工艺、水淬质量等因素的影响而改变，当矿渣中玻璃相含量高
（80%～90%）时，矿渣呈微晶状态，具有较好的活性。矿渣的质量系数和碱性
系数是评价矿渣质量的主要指标，质量系数K反映了矿渣中活性组份与低活性、
非活性组份之间的比例关系，质量系数K值越大，矿渣活性越高；碱性系数越高，
其活性越好。
（2）目前国内大多数水泥企业生产矿渣粉的比表面积低于450m2/kg，矿渣粉的
活性并没有完全发挥出来。掺入水泥后虽然后期强度有所增长，但3d强度降低。
因此，采用“高细分别粉磨”工艺生产高活性矿渣粉，有利于提高矿渣水泥的3d
强度。因此，在水泥分别粉磨工艺中对矿渣采用“高细分别粉磨”是物理激发条件
下提高矿渣粉活性的有效方法。在矿渣粉磨中加入矿渣助磨剂或石膏、钢渣等原料
通过化学激发作用可以提高矿渣粉的活性，而且效果明显。
【相关文献】
[1]周胜波，李庚飞，候新凯，等.探讨高炉矿渣活性与矿渣水泥强度的关系.新世纪水泥导报，2007
（5）.
[2]蔡永太.磨细矿粉改性及其助磨剂试验研究.混凝土，2006，（2）.
[3]张永娟，张雄.矿渣助磨剂的试验研究.水泥，2003，（4）.
[4]杨瑞海，余淑华.矿渣复合助磨剂的实验研究.水泥工程，2006，（6）.
[5]田力，杨国春.水泥分别粉磨工艺的技术经济评价.新世纪水泥导报，2015（3）.
[6]田力，杨国春.分别粉磨配制水泥的工艺选择和生产控制.新世纪水泥导报，2015（6）.
2024年4月23日发(作者：僪琴韵)
提高矿渣粉活性的工艺方法
田力
【摘 要】通过提高矿渣粉的活性增加其在水泥中的掺加量，可有效降低水泥生产
成本。本文分析了高炉矿渣中化学成分及其差异对矿渣活性的影响，对物理激发条
件下采用“高细分别粉磨”提高矿渣粉活性的必要性和工艺方法进行了探讨，对化
学激发条件下在矿渣粉磨过程中加入矿渣助磨剂或石膏、钢渣等生产原料提高矿渣
粉活性的方法进行了分析，提出了提高矿渣粉活性的工艺技术方法。%Improving
the activity of slag powder can increase its addition amount in cement,
which can reduce the cost of cement pro⁃duction effectively. This paper
analyses the chemical composition of blast furnace slag and its influence
on the activity of slag, and dis⁃cusses on the necessity and process method
to improve slag activity by"fine separately grinding"at physical excitation
condition, and analyses the methods of adding grinding agent or gysum,
slag and other production raw materials to improve slag activity at
chemical ex⁃citation process methods to improve slag
activity is put forward.
【期刊名称】《水泥工程》
【年(卷),期】2016(000)003
【总页数】6页(P68-73)
【关键词】矿渣粉;活性;高炉矿渣;物理激发;助磨剂;化学激发
【作 者】田力
【作者单位】酒钢 集团 宏达建材有限责任公司，甘肃 嘉峪关 735100
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ172.4+4
我公司于2008年开始采用水泥分别粉磨工艺进行水泥生产，用辊压机+球磨机系
统生产熟料粉，用立式辊磨生产矿渣粉，粉磨好的熟料粉和矿渣粉分别送入相对应
的粉料库储存，然后根据市场需求将熟料粉和矿渣粉按照不同品种水泥的指标要求，
通过计量和混料装置将两者按一定比例配制成普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和
复合硅酸盐水泥等成品水泥，通过输送设备送入成品库。在水泥分别粉磨工艺中，
由于矿渣粉的生产成本要比熟料粉的生产成本低很多，通过提高矿渣粉的活性来增
加其在水泥中的掺加量，可有效降低水泥的生产成本。因此，只有生产出高活性的
矿渣粉，才能提高水泥中矿渣粉的掺加量，达到为社会造福，为企业增效之目的。
本文重点对水泥分别粉磨中提高矿渣粉活性的工艺方法进行分析探讨。
矿渣的全称是“粒化高炉矿渣”，它是钢铁厂冶炼生铁时产生的废渣。在高炉炼铁
过程中生成的以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物，浮在铁水表面，由高炉排
出经流槽进入水池，受到急速冷却而破裂成粒，即为水淬矿渣。高炉矿渣呈颗粒状，
含有少量细粉，以玻璃体为主，其结构为连续网状，不存在应力集中的界面破坏，
由于其特殊的形成过程，导致矿渣难磨且不易磨细。
矿渣的主要成分是氧化钙、氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钛、氧化亚锰、氧化铁、
以及硫化物，其中氧化钙、氧化镁、氧化硅占90%左右。矿渣的矿物组成在
CaO-SiO2-Al2O3三元相图上处于C2AS、CAS2、和C2S的结晶区。高炉矿渣
可分为碱性、中性和酸性三种，在碱性矿渣中，一般形成硅酸二钙（C2S）、钙铝
黄长石（C2AS）、钙镁黄长石（C2MS2）、钙长石（CAS2）、硫化钙、镁橄榄
石（MgO·SiO2）、硅钙石、硅灰石和尖晶石等晶体。在酸性矿渣中，主要是甲型
硅灰石和钙长石。
2.1 质量系数
国家标准（GB/T203～2008）规定粒化高炉矿渣的质量系数K由化学成分的质量
分数按（1）式计算：
质量系数K反映了矿渣中活性组份与低活性、非活性组份之间的比例关系，质量
系数K值越大，矿渣活性越高。一般认为K＞1.2为合格品，K＞1.6为优等品。我
公司采用酒钢的矿渣质量系数K在1.55左右，为合格品。
2.2 碱性系数
高炉矿渣可分为碱性、中性和酸性三种，以水渣中碱性氧化物和酸性氧化物含量的
比值Mo的大小来区分。高炉矿渣化学成分中碱性氧化物与酸性氧化物之比值Mo
称之为碱性系数，按（2）式计算：
如果Mo＞1表示碱性氧化物多于酸性氧化物，该矿渣为碱性矿渣；Mo=1表示碱
性氧化物等于酸性氧化物，该矿渣为中性矿渣；Mo＜1表示碱性氧化物少于酸性
氧化物，该矿渣为酸性矿渣。我公司采用酒钢的矿渣碱性系数Mo在0.95左右，
为酸性矿渣。碱性矿渣的胶凝性相对于酸性矿渣要好，因此矿渣粉的生产最好选用
碱性矿渣，矿渣粉的Mo值越大，其活性越高。
国内现行标准GB/T 10846—2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》，
于2008年7月1日实施，与老标准相比将矿渣粉的比表面积要求由≥350m2/kg
修改为S75级≥300m2/kg、S95级≥400m2/ kg、S105级≥500m2/kg，充分
体现了生产高比表面积高活性指数矿渣粉势在必行。
3.1 矿渣粉活性指数的检验方法
我国国家标准（GB/T 18046—2008）规定：对比样品的对比水泥为符合GB/T
175规定的强度等级为42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，且7d抗压强度
35～45MPa，28d抗压强度50～60 MPa，比表面积300～400m2/kg，三氧化
硫含量2.3%～2.8%，碱含量0.5%～0.9%。试验样品由对比水泥和矿渣粉按质量
比1∶1组成，试验砂浆配比见表1。
砂浆搅拌程序按GB/T17671进行。分别测定对比胶砂的7d、28d抗压强度R07、
R028和试验胶砂7d、28d抗压强度R7、R28。按（3）式计算矿渣粉的7d活性
指数A（7%）和28d活性指数A2（8%），计算结果取整数。
3.2 矿渣粉活性指数的要求
矿渣粉共分为三级。S105、S95和S75，对应的70d活性指数不小于95%、75%
和55%，280d活性指数不小于105%、95%和75%。
矿渣质量的好坏是影响矿渣粉质量的主要因素，主要取决于其化学成分、矿物组成
以及同一企业矿渣化学成分的稳定性。
4.1 化学成分对矿渣活性的影响
矿渣的活性受其理化组成及微观结构、冶炼工艺、钢种、水淬质量等因素的影响而
改变，当矿渣中玻璃相含量高（80%～90%）时，矿渣呈微晶状态，具有较好的
活性。矿渣中的氧化钙属碱性氧化物，是矿渣的主要成分，占矿渣成分的40%左
右，它在矿渣中化合成具有活性的矿物，如硅酸二钙等，其含量越高矿渣的活性越
高。氧化硅属微酸性氧化物，占矿渣成分的30%～40%；氧化硅在矿渣中形成低
活性的低钙矿物，使矿渣活性降低。氧化铝是矿渣中较好的活性成分，含量在矿渣
中一般为5%～15%，它在矿渣中形成铝酸盐或铝硅酸盐等矿物，在熔融状态下经
水淬后形成玻璃体，其含量越高，越适合在水泥中使用。氧化镁在矿渣中的含量一
般在3%～15%之间波动，可以增加熔融矿物的流动性，有助于提高矿渣粒化质量
和活性，一般将其看成是矿渣的活性组分；氧化镁在矿渣中是以稳定的化合物或玻
璃体存在，磨细后使用不会产生安定性不良的问题。矿渣中的钛以二氧化钛形式存
在，国家标准中规定矿渣中二氧化钛含量不得超过10%，二氧化钛过高，会使矿
渣活性下降。氧化亚锰在矿渣中的含量对矿渣的活性有一定的影响，但对水泥的安
定性无害，其含量一般限制在1%～3%，如果超过4%～5%，矿渣活性会明显下
降。在正常冶炼时，矿渣中的氧化铁和氧化亚铁含量很少，其含量一般在1%～
3%，对矿渣的活性影响不大。矿渣中含硫量较高时，对水泥强度影响较大。
4.2 化学成分差异对矿渣活性的影响
由于钢铁企业的矿渣化学组成差别较大，因此采用钢铁企业不同时期和不同高炉所
产生的矿渣配制的水泥，尽管矿渣的细度和掺量相同，但水泥的性能却相差很大，
主要原因与矿渣的活性有关。表2为根据资料整理的我国部分钢铁企业的高炉矿
渣化学成分，表3为我公司不同批次采购酒钢高炉矿渣的化学成分差异。
由于同一钢铁企业不同时期和不同高炉所产生的矿渣化学成分存在差别，粉磨至相
同的比表面积后矿渣粉的活性亦存在较大差异。表4反映了我公司采购的酒钢高
炉矿渣不同批次的化学成分差异对矿渣粉活性的影响。表5为我公司矿渣粉在不
同的比表面积控制指标所达到的活性指数。从表4，5可以看出，矿渣粉的早期强
度较低，而后期强度增进率较快。随着比表面积的提高，其活性指数（强度比）相
应明显提高。当矿渣粉比表面积达到400m2/kg时，28d活性指数达98%，与水
泥基本相当；而当矿渣粉比表面积达到或超过500m2/kg时，其28d活性指数达
114%，高于一般比表面积（350m2/kg）水泥熟料的活性。
物理激发就是矿渣在粉磨过程中通过机械物理方法把矿渣磨细，提高矿渣粉的比表
面积和合理的颗粒级配达到提高其活性指数的目的。在当前工业固体废弃物的再循
环利用中，水泥企业一般是将矿渣与熟料及其它组份物料，按配比一起加到球磨机
中混合粉磨生产水泥。由于各种物料易磨性的差异较大，当出磨物料达到工艺要求
时，矿渣的细度并没有达到理想的指标。如：粉磨矿渣水泥时，矿渣比水泥熟料难
磨得多，水泥比表面积达到了300m2/kg以上，水泥中矿渣粉的比表面积只有
200～250 m2/kg，其活性不能得到正常发挥。只有将矿渣粉磨到一定细度（比表
面积≥400 m2/kg）后，其玻璃体晶体结构被破坏，促使矿渣中的CaO、SiO2、
Al2O3活性发挥出来，有利于矿渣水泥强度增进率的提高。
在实验室用Φ 500mm×500mm小磨分别进行“混合粉磨”和“分别粉磨”试验。
混合粉磨试验的水泥比表面积确定为（360±10）m2/kg；分别粉磨试验熟料粉的
比表面积确定为（350± 10）m2/kg，矿渣粉的比表面积确定为（400±10）
m2/kg。混合粉磨和分别粉磨对比结果见表6。根据试验结果可以看出：
（1）混合粉磨矿渣掺量远低于分别粉磨。根据通用硅酸盐水泥国家标准（GB
175—2007），采用混合粉磨只能生产P·S·A 32.5矿渣水泥，而采用分别粉磨后
32.5矿渣水泥的矿粉掺量提高了25%，达到了55%，可生产P·S·B32.5矿渣水泥。
采用分别粉磨后P·S·A42.5矿渣水泥矿粉掺量提高了15%。验证了采用混合粉磨
工艺时熟料比矿渣易磨，成品水泥中矿渣粉的比表面积低，活性没有得到充分发挥。
（2）分别粉磨水泥的28d强度增进率高于混合粉磨，且随着矿粉掺量的提高而增
幅明显。分别粉磨的P·S·A42.5水泥比混合粉磨的P·S·A42.5水泥28d强度高出
3.5MPa，P·S·B32.5水泥比P·S·A32.5水泥28d强度高出10MPa，说明分别粉磨
后矿渣粉的比表面积增加，使其活性增加，水泥的后期强度得到较大的提升。
以上分析表明，由于矿渣易碎难磨，按照混合粉磨生产中作为混合材使用，难以发
挥其活性。对矿渣进行分别粉磨可实现其超细化，由于超细矿渣粉的活性高，可增
加其在水泥中的掺加量，减少硅酸盐熟料消耗，节约矿产资源，从而实现矿渣的高
效利用。因此，采用“高细分别粉磨”工艺是物理激发条件下提高矿渣粉活性的有
效方法。
目前“高细分别粉磨”的工艺流程形式多样，常见的工艺形式有普通球磨机工艺流
程、辊压机与球磨机工艺流程、立式辊磨工艺流程、立式辊磨＋辊压机与球磨机工
艺流程、卧辊磨工艺流程等。目前使用最广的矿渣“高细分别粉磨”工艺主要有普
通球磨机工艺流程和立式辊磨工艺流程。由于矿渣的易磨性差，在粉磨过程中比表
面积增长十分缓慢。采用不同的矿渣粉磨工艺生产的矿渣粉，其质量、产量以及成
本差别很大。下面重点从常用的球磨机工艺流程和立式辊磨工艺流程进行分析。
5.1 球磨机“高细分别粉磨”工艺流程分析
目前国内大多数水泥生产企业粉磨矿渣采用球磨机工艺。球磨机生产矿渣粉，细度
调节比较灵活，可生产500m2/kg以上比表面积的矿渣粉，且矿渣粉的颗粒形状
及级配较好。当用球磨机生产的矿渣粉比表面积达到480m2/kg左右时，大多数
颗粒分布在2～400μ m之间，这一分布和水泥类似，对强度的发挥起决定性作用。
但用球磨机生产矿渣粉时电耗较高，台时降低幅度较大。在相同工艺装备条件下，
粉磨矿渣比粉磨水泥时的台时产量下降约40%～50%。当比表面积控制在
400m2/kg时，粉磨系统电耗60～75kWh/t左右;比表面积控制在450m2/kg时，
粉磨系统电耗在80kWh/t左右。
矿渣粉磨采用球磨机，有开路和闭路两种生产工艺。对于用长径比较大的磨机来生
产水泥时，采用开流系统比较合适，但当生产比表面积为450m2/ kg以上的矿渣
粉时，其优势就不明显。从生产及控制角度来讲，闭路磨系统相对于开路磨系统，
具有以下优点：
（1）颗粒级配合理。闭路磨因为采用了选粉机，矿渣微粉的细度调节灵活，颗粒
级配较合理。
（2）对入磨矿渣的水分要求较低。由于闭路磨带有选粉机，磨内风速较高，磨内
通风量较好，因此允许入磨矿渣水分≤2%，但开路磨要求入磨矿渣水分≤1%。
（3）出磨矿渣粉温度低。闭路磨由于选粉机中外掺大量冷风，对物料有冷却作用，
同时由于磨内截面风速高，磨内通风良好，因此，出磨矿渣粉的温度较低。
（4）细度调节灵活。由于闭路磨配有选粉机，因此细度调节灵活，可通过调节选
粉机转速和风机风门来生产高比表面积的矿渣粉。
因此，采用球磨机工艺生产矿渣粉，开路工艺流程简单，投资较省，但产量较低，
生产高比表面积的产品比较困难。采用闭路工艺投资较大，但细度调节灵活，能有
效克服过粉磨现象，且可以生产高比表面积的产品。因此，采用球磨机工艺生产矿
渣粉时，如果条件允许，应首选闭路系统。
5.2 立式辊磨“高细分别粉磨”工艺流程分析
随着立式辊磨在生料粉磨和煤粉制备领域内的突破以及材料科学、液压技术、自动
控制方面的不断发展，逐步克服了影响立式辊磨在矿渣粉磨工艺中大量推广使用时
存在的振动、磨辊和磨盘磨损、除铁难等不利因素，在水泥及矿渣粉磨工艺中得到
了推广应用。采用立磨辊磨粉磨矿渣具有生产工艺简单，粉磨效率高、电耗低，对
矿渣入磨水分的适应性好等优势。一般设计台时90t/h（干基）的矿渣立磨，在粉
磨矿渣时比表面积控制在400m2/kg，粉磨电耗在40kWh/t以内，比表面积矿渣
在450m2/kg时，粉磨电耗在43kWh/t以内，因此，立式辊磨已成为矿渣粉磨
工艺的首选设备。随着国内立式辊磨技术的不断成熟，为立磨粉磨矿渣和向大型化
发展提供了更大的发展空间。目前，干基产量设计值180t/h，比表面积设计值
480m2/kg的国产矿渣立磨已经投入运行，采用一台该规格的国产立磨可达到年
产120万t矿渣粉的规模。但需要注意的是采用立磨粉磨矿渣时比表面积不易太
高，一般控制在420～450m2/kg之间，最高不超过500m2/kg，否则容易加剧
磨盘和磨辊等粉磨部件的磨损以及产生振动。
因矿渣具有较高的潜在活性，要使其潜在活性完全发挥，除依靠物理作用把矿渣粉
磨到一定的细度发挥矿渣粉的活性外，还可以利用化学方法激发矿渣粉的潜在活性。
化学激发方法是在矿渣粉磨过程中通过加入一定比例的钢渣、石膏等水泥生产原料，
通过水化反应激发矿渣粉的活性，或者加入矿渣助磨剂等化学原料激发矿渣粉的活
性。化学激发的方式可分为：碱激发、硫酸盐激发等多种激发形式。
试验表明：粒化高炉矿渣单独与水拌合时，反应极慢，得不到足够的强度；但在氢
氧化钙溶液中就能够发生水化，而在饱和的氢氧化钙溶液中反应更快，并产生一定
的强度。这说明矿渣潜在能力的发挥，必须以含有氢氧化钙的液相为前提。碱性溶
液能破坏矿渣玻璃体表面结构，使水分易于渗入并进行水化反应，造成矿渣颗粒的
分散和解体，产生由胶凝性的水化硅酸钙与水化铝酸钙。这种能造成氢氧化钙液相
以激发矿渣活性的物质称之为碱性激发剂。常用的激发剂原料有硅酸盐熟料等。
在含有氢氧化钙的碱性溶液中，加入一定数量的硫酸钙，就能使矿渣的潜在活性较
为充分地发挥出来，产生比单独加碱性激发剂高得多的强度，这一类物质称之为硫
酸盐激发剂。碱性介质可促使矿渣颗粒的分散、解体，并生成水化硫铝酸钙，使其
强度进一步提高。常用的硫酸盐激发剂原料有石膏等。
6.1 加入矿渣专用助磨剂提高矿渣粉活性
国内目前研究和应用的矿渣助磨剂主要有：
（1）石膏、三乙醇胺类。有关研究表明，在矿渣粉磨过程中掺入2%～5%石膏，
能降低矿粉的休止角，比表面积有所增加，并能提高其7d、28d的活性指数。在
石膏最佳掺量为3%时，复合0.8‰的三乙醇胺，可提高矿粉的流动性，提高其粉
磨效率，大幅度提高7d的活性指数。
（2）醇胺和醇类。通过对醇胺、醇类复合矿渣助磨剂的研究，大约20%（质量分
数）的三乙醇胺和20%的丙三醇，其余还有15%硫酸铝溶液和30%的纸浆废液等
成分，其掺量为矿渣质量0.04%～0.08%，可提高矿渣水泥3d强度2～3MPa，
280d强度4～6MPa。
（3）三乙醇胺与无机盐复合类。无机盐采用的是亚硫酸钠、硅酸钠、硫酸钠、元
明粉。试验中采用元明粉、硫酸钠与三乙醇胺复合的效果最好，能使矿渣水泥早期
强度明显高于单一助磨剂三乙醇胺，可提高矿渣水泥28d强度5～6MPa。
在实验室用Φ 500mm×500mm小磨将矿渣粉磨到比表面积500m2/kg，其中矿
渣粉A不加矿渣助磨剂，矿渣粉B加入三乙醇胺与无机盐复合类矿渣助磨剂，并
分别加入P·O 42.5普通硅酸盐水泥，其强度对比见表7。
试验结果表明，掺入活性助磨剂的矿渣粉B其抗压抗折强度超过对比水泥强度，
比不掺活性助磨剂矿渣粉A的7d和28d抗压强度分别提高4.9MPa和5.6MPa。
目前国内企业在矿渣助磨剂应用推广中存在一些问题，一是国内大多采用工业纯聚
合有机盐和无机盐为矿渣助磨剂的主要成分，成本较高，技术经济指标不适合实际
生产情况；二是利用工业废料开发高效矿渣助磨剂的研究较少，且未能将多种有效
助磨剂进行复配使用，使其发挥最佳助磨作用；三是对助磨剂种类、性质及用量的
影响研究较多，关于粉磨条件对助磨效果的影响研究相对较少；四是目前国内大部
分矿渣粉磨企业仍单纯用勃氏比表面积来评价助磨效果，助磨效果用细度、颗粒组
成、平均粒径、流动性等作为评价指标的企业较少，因此不能真实反映矿渣助磨剂
的助磨效果。
矿渣助磨剂在立式辊磨开路系统中使用应注意助磨剂添加的位置以及添加的均匀性
和稳定性。在球磨机开流粉磨系统中使用，在一般情况下，添加助磨剂使物料的流
速加快，物料细度相对流速的变化更加敏感，所以要特别注意添加的稳定性和均匀
性。在球磨机闭路粉磨系统中，由于使用助磨剂后物料流速的加快会使物料在磨内
通过的时间缩短，因此必须对磨机系统进行适当调整，调整的原则是既要控制物料
流速，又要使系统在合理的循环负荷下达到最佳产量。
6.2 加入脱硫石膏激发矿渣粉活性
脱硫石膏是发电厂烟气脱硫时生成的一种工业副产石膏，主要成分为
CaSO4·2H2O，还有一些杂质。SO3含量在40%左右、附着水含量在15%左右、
烧失量低于2%，表8反映了脱硫石膏和天然石膏的成分组成。由于脱硫石膏具有
硫酸盐激发剂的作用，脱硫石膏中含有未反应的CaCO3和少量可溶性盐，这些杂
质的存在有利于加速激发矿渣活性的充分发挥。我公司采用立式辊磨生产矿渣粉时，
为了在入磨前加入酒钢电厂脱硫石膏，增设了一套湿脱硫石膏喂料装置，将湿脱硫
石膏以一定的比例配入立式矿渣辊磨，通过碱性激发的作用来提高矿渣粉的活性，
不仅扩大了固体废弃物的利用范围，而且降低了生产成本。从生产的各种数据表明，
在矿渣粉磨过程中通过加入脱硫石膏来激发矿渣活性，矿渣粉的比表面积可以达到
450～500m2/kg，其早期活性指数得到提高，解决了矿渣粉早期活性指数低而造
成的矿渣粉掺加量低的问题。
采用脱硫石膏作为激发剂时应注意的问题：
（1）采用脱硫石膏作为激发剂时，由于其用量很少，所以计量设备一定要准确，
要经常标定，尽量减少误差。（2）在水泥中SO3不超国家标准的前提下，应尽
量提高脱硫石膏的掺加量。（3）入磨物料要干燥，采用球磨机粉磨矿渣粉时，综
合水分要小于1.5%。采用立式辊磨粉磨矿渣时，水分要小于15%。（4）为保证
配制水泥的早期强度，要尽量降低矿渣的粉磨细度，提高比表面积，一般熟料粉比
表面积应≥360m2/kg；矿渣粉比表面积应≥420m2/kg。
6.3 加入钢渣激发矿渣粉活性
钢渣是炼钢时排出的废渣，易磨性差。影响钢渣易磨性的主要因素是单质铁，为此
可采用两次除铁工艺来进行单质铁的回收。一次除铁工艺是将钢渣经过破碎、筛分、
磁选，将单质铁进行回收；二次除铁工艺是利用钢渣粉磨工艺中的除铁装置来进行
除铁。当采用二次除铁工艺后，钢渣中的铁含量明显减少，易磨性得到明显改善，
在同样的粉磨时间下钢渣粉的比表面积明显提高。因此在实际生产中采用二次除铁
工艺后，将钢渣以一定比例加入到矿渣中进行粉磨，达到适宜的细度是没有问题的，
而且经过二次除铁后钢渣对磨机的磨损也会大幅度降低。
在实验室用Φ 500mm×500mm小磨将矿渣粉磨到比表面积500m2/kg，其中矿
渣粉A不加激发剂，矿渣粉B掺入20%的经过破碎、筛分、磁选回收金属后的钢
渣作为激发剂，分别用P·O 42.5普通硅酸盐水泥进行对比试验，其强度见表9。
上述试验表明，在粉磨矿渣时掺入一定比例的回收金属后的钢渣作为活性激发剂，
不但可以降低矿渣粉的生产成本，经过水化反应后矿渣粉的70d和280d活性指
数比不掺钢渣的矿渣粉活性指数相对提高，70d和280d抗压强度提高0.80MPa
和1.40MPa，初凝时间减少25min，可见采用一些水泥生产原料通过水化反应的
方法也可激发矿渣粉的活性。
（1）矿渣的化学成分对矿渣的活性有较大影响。矿渣的活性受其理化组成及微观
结构、冶炼工艺、水淬质量等因素的影响而改变，当矿渣中玻璃相含量高
（80%～90%）时，矿渣呈微晶状态，具有较好的活性。矿渣的质量系数和碱性
系数是评价矿渣质量的主要指标，质量系数K反映了矿渣中活性组份与低活性、
非活性组份之间的比例关系，质量系数K值越大，矿渣活性越高；碱性系数越高，
其活性越好。
（2）目前国内大多数水泥企业生产矿渣粉的比表面积低于450m2/kg，矿渣粉的
活性并没有完全发挥出来。掺入水泥后虽然后期强度有所增长，但3d强度降低。
因此，采用“高细分别粉磨”工艺生产高活性矿渣粉，有利于提高矿渣水泥的3d
强度。因此，在水泥分别粉磨工艺中对矿渣采用“高细分别粉磨”是物理激发条件
下提高矿渣粉活性的有效方法。在矿渣粉磨中加入矿渣助磨剂或石膏、钢渣等原料
通过化学激发作用可以提高矿渣粉的活性，而且效果明显。
【相关文献】
[1]周胜波，李庚飞，候新凯，等.探讨高炉矿渣活性与矿渣水泥强度的关系.新世纪水泥导报，2007
（5）.
[2]蔡永太.磨细矿粉改性及其助磨剂试验研究.混凝土，2006，（2）.
[3]张永娟，张雄.矿渣助磨剂的试验研究.水泥，2003，（4）.
[4]杨瑞海，余淑华.矿渣复合助磨剂的实验研究.水泥工程，2006，（6）.
[5]田力，杨国春.水泥分别粉磨工艺的技术经济评价.新世纪水泥导报，2015（3）.
[6]田力，杨国春.分别粉磨配制水泥的工艺选择和生产控制.新世纪水泥导报，2015（6）.