煤矸石經(jīng)濟(jì)的粉磨細(xì)度和增鈣煅燒方式的選擇

煤矸石較容易粉磨，尤其是黏土礦物成分較高的煤矸石，其粉磨的能耗較小，很容易達(dá)到硅酸鹽水泥的細(xì)度（比表面積大于300m2/kg）。對(duì)于砂質(zhì)煤矸石，由于石英的含量較高，要到達(dá)相同的細(xì)度，煤矸石粉磨能耗較高。大量研究表明，對(duì)于活化煤矸石而言，其比表面積對(duì)其膠凝活性影響不大，表現(xiàn)為其力學(xué)性能隨細(xì)度的減小而增加的幅度較小，并且當(dāng)煤矸石的細(xì)度小到一定程度（比表面積大于450m2/kg），煤矸石的膠凝活性反而降低，這可能與煤矸石需水量增加有關(guān)。煤矸石較為經(jīng)濟(jì)的比表面積一般為350~400m2/kg。

煤矸石膠凝活性的比較應(yīng)該基于相同的煤矸石煅燒溫度、活化煤矸石的實(shí)際利用率以及煤矸石-水泥體系膠凝活性等。

（1）煤矸石煅燒溫度宋旭艷等研究表明增鈣煅燒煤矸石的理想煅燒溫度為1150℃，非增鈣煤矸石理想煅燒溫度為700℃，從能耗角度來說，當(dāng)煅燒溫度超過1000℃時(shí)，燃燒的能耗大幅度增加，并且對(duì)煤矸石燃燒設(shè)備的要求也增高。周雙喜等選擇煤矸石增鈣煅燒溫度為850℃，略高于其未摻煤矸石理想煅燒溫度，未摻煤矸石理想煅燒溫度為800℃。兩者雖然都是采用增鈣煅燒，但其原理和機(jī)理相差較大，方法一是利用煤矸石破碎機(jī)加工后的煤矸石與鈣質(zhì)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成新的具有膠凝性能的物質(zhì)，這樣要求煅燒溫度較高，其原理與燒制水泥較為相近；方法二是利用碳酸鹽的作用，使煤矸石煅燒的傳熱過程更容易進(jìn)行，另外，還想利用CaO的激發(fā)作用，因此，其煅燒溫度與未摻煤矸石理想煅燒溫度相近，但略高于煤矸石理想煅燒溫度，主要取決于碳酸鹽的分解溫度。宮晨琚李東旭研究了六種摻鈣和螢石的煤矸石，試驗(yàn)表明煤矸石850~1200℃的煅燒過程中均存在2個(gè)礦物組成的轉(zhuǎn)變點(diǎn)，一是低溫水硬活性礦物的生成區(qū)。碳酸鈣在850~900℃煅燒完全，同時(shí)生成低溫礦物C12A7和C2S，二者具有較好的水硬性膠凝活性，有利于煤矸石活性的提高。另一個(gè)是高溫惰性礦物生成區(qū)。在l000~1150℃石英晶體減少，CaO特征峰強(qiáng)度減弱，同時(shí)生成大量的C2AS和CS，導(dǎo)致煤矸石活性降低。綜上所述，在增鈣煅燒中應(yīng)以碳酸鹽分解的溫度作為煤矸石的煅燒溫度。

（2）煤矸石實(shí)際摻量很多煤矸石粉碎機(jī)廠家當(dāng)對(duì)比增鈣煤矸石與普通煅燒煤矸石之間的膠凝活性時(shí)，應(yīng)該比較實(shí)際煤矸石的摻量，如增鈣煅燒中70%煤矸石+30%石灰石，這樣實(shí)際煤矸石摻量只有21%，也就是說30%的增鈣煤矸石應(yīng)該與摻21%未增鈣煤矸石對(duì)比，而不應(yīng)該與摻30%未增鈣煤矸石對(duì)比。如果文獻(xiàn)所介紹的K2增鈣煅燒的方法，煤矸石的摻量為71%，煅燒溫度為1150℃，30%增鈣煤矸石的膠凝活性遠(yuǎn)低于摻20%未增鈣煅燒煤矸石的膠凝活性。

對(duì)比可知，從節(jié)能降耗（煅燒溫度）與膠凝活性（力學(xué)性能）來看，高溫增鈣煅燒并不是提高煤矸石膠凝活性有效的途徑。如果僅是為了利用脫水黏土礦物――偏高嶺土的膠凝活性，增鈣煅燒的溫度不宜超過900℃，即碳酸鹽分解的溫度；為了提高煤矸石的煅燒效率，可以在煤矸石煅燒過程中添加適量石灰石，但煅燒溫度不宜超過石灰石的煅燒溫度。

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