1. Oorzaken van de lage activiteit van slakpoeder
Many factors contribute to the low activity of slag powder. A high proportion of crystalline phases and a complete crystal structure are primary factors. Furthermore, a high content of acidic oxides like SiO2 and a low content of basic oxides like CaO further reduce activity. When analyzing What Are the Causes of Slag Powder Grinding inefficiency, chemical composition is the first hurdle.
Secondly, specific surface area, particle morphology, and particle size distribution play vital roles. Specific surface area is a necessary prerequisite for activity. However, higher surface area does not always mean higher activity. Grinding equipment and processes influence activity by changing particle shapes. For optimal strength, 80%–85% of slag particles should fall within the 0–12 μm range. Additionally, more than 95% should be smaller than 30 μm.
2. Maalapparatuur en maalprocessen
Momenteel bestaat de belangrijkste maalapparatuur die in China wordt gebruikt voor de productie van slakpoeder uit kogelmolens en verticale walsmolens. De maalapparatuur en het maalproces hebben een directe invloed op de fijnheid, de deeltjesmorfologie en de deeltjesgrootteverdeling van het slakpoeder. Een voorlopige analyse volgt hieronder.
2.1 Kogelmolen
Het productieproces van slakpoeder door middel van kogelmolens wordt onderverdeeld in gesloten maalsystemen en open maalsystemen.
Gesloten maalsysteem
The power consumption of a closed-circuit ball mill slag grinding system is lower than that of an open-circuit system. Although the product fineness can be controlled to a very fine level, larger slag powder particles are still easily selected into the finished product under the action of negative pressure airflow. Since the particle sizes of slag powder are similar, this results in an unreasonable particle size distribution. The classification principle belongs to gravity classification, that is, particles are retained or removed according to their weight. A relatively large number of particles above 30 μm will enter the finished product, and these particles contribute relatively little to strength development.
Open-circuit slijpsysteem
De meeste binnenlandse producenten van slakpoeder gebruiken nog steeds kogelmolens met open maalsystemen. Slakpoeder dat met kogelmolens wordt verwerkt, bevat een hoog percentage fijne deeltjes met een brede deeltjesgrootteverdeling, en de activiteitsindex van het slakpoeder is relatief hoog. Wanneer slak wordt vermalen tot 480 m²/kg en de deeltjesgrootteverdeling redelijk is, bevinden de meeste deeltjes zich tussen 0 en 30 μm. Voor slak van dezelfde kwaliteit resulteert vermalen met een open kogelmolensysteem in een relatief hogere activiteitsindex.
In een open kogelmolensysteem zonder voorvergruizingsapparatuur is het energieverbruik relatief hoog. Het ligt doorgaans tussen de 65 en 95 kWh/t wanneer het oppervlak 420 m²/kg bereikt. De interne structuur van de kogelmolen is cruciaal. Factoren zoals de lengteverdeling van de maalkamer en de configuratie van de diafragmaplaten hebben een directe invloed op het product. Daarnaast beïnvloedt de korrelgrootteverdeling van de maalkogels het specifieke oppervlak en de deeltjesgrootteverdeling. Samen bepalen deze elementen de uiteindelijke activiteitsindex van het slakpoeder.
Tijdens onderzoek werd vastgesteld dat een bedrijf dat slakpoeder produceerde een open kogelmolen met maalhulpmiddelen gebruikte, maar dat de activiteit van het slakpoeder extreem laag was en het specifieke oppervlak slechts 450 m²/kg bedroeg. Deze kogelmolen had drie kamers, waarvan de derde kamer was voorzien van miniatuurstalen segmenten met gegroefde voeringen. De derde kamer is de maalkamer en is cruciaal voor het vergroten van het specifieke oppervlak en het verbeteren van de activiteit. Het gebruik van miniatuurstalen segmenten met gegroefde voeringen in deze kamer is in strijd met de gangbare praktijk. Hoe kan met een dergelijke maalmethode het specifieke oppervlak worden vergroot, een redelijke deeltjesgrootteverdeling worden gewaarborgd en de activiteit van het slakpoeder worden verbeterd?
2.2 Verticale walsmolen
When using a vertical roller mill (VRM) to grind slag powder to a specific surface area of about 420 m²/kg, the mill output is high and the power consumption is about 40 kWh/t. The grinding power consumption is relatively low, making it popular among users.
De praktijk heeft aangetoond dat cement geproduceerd met een verticale maalinstallatie, bij dezelfde klinker en hetzelfde specifieke oppervlak, een druksterkte na 3 dagen heeft die ongeveer 3 MPa lager is dan die geproduceerd met een kogelmolen. Bestaat hetzelfde defect ook bij slakpoeder dat met een verticale maalinstallatie is gemalen?
Net als een kogelmolen met gesloten circuit is een verticale molen uitgerust met een classificator voor het opvangen van fijn poeder. Bij onjuist gebruik of onvoldoende controle van de systeemparameters kan een aanzienlijk aantal deeltjes groter dan 30 μm als eindproduct worden opgevangen. Dit resulteert in een smalle deeltjesgrootteverdeling en vermindert de activiteit van het slakpoeder. Ten tweede is het maalmechanisme van de verticale molen gebaseerd op afschuiving, en de deeltjesmorfologie beïnvloedt ook de sterkteontwikkeling, waardoor de activiteitsindex lager wordt.
Een ander vaak over het hoofd gezien probleem is het proces waarbij slakken direct in de walserij worden gedroogd met gas met een hoge temperatuur. Met andere woorden, de fijne slakdeeltjes van 0-12 μm moeten door gas met een hoge temperatuur van ongeveer 250 °C voordat ze in de silo voor het eindproduct terechtkomen. Dit is vergelijkbaar met het opnieuw onderwerpen van met water afgekoelde slakken aan een warmtebehandeling bij hoge temperatuur, wat de kristalgroei bevordert en defecten in de slak vermindert, waardoor de activiteit afneemt.
Als de werking en het beheer van de verticale maalinstallatie goed gecontroleerd worden, met een redelijke regeling van temperatuur, luchtdruk en luchtdebiet, kan de afname van de activiteit van het slakpoeder relatief worden geminimaliseerd. Slechte controle zal de afname van de activiteit echter verergeren.
2.3 Horizontale walsmolen
De horizontale walsmolen kenmerkt zich door een eenvoudig proces en een eenvoudige interne structuur, met minder factoren die de activiteit van het slakpoeder verminderen. Na het malen vertoont het materiaal een ideale deeltjesmorfologie en deeltjesgrootteverdeling, en is de productkwaliteit betrouwbaar. Cement gemalen met een horizontale walsmolen heeft een relatief hoge sterkte. Bij het malen van staalslakpoeder tot een specifiek oppervlak van ongeveer 460 m²/kg bedraagt het stroomverbruik van de hoofdmotor 33-35 kWh/t, waardoor het een van de meest geschikte machines is voor het malen van slakpoeder.
De morfologie van de cementdeeltjes die door een horizontale walsmolen worden geproduceerd, is zeer vergelijkbaar met die van de deeltjes die door een kogelmolen worden geproduceerd (zie de afbeelding hieronder).
3. Methoden om de activiteit van slakpoeder te verbeteren
Belangrijkste redenen voor de lage activiteit van slakmicropoeder
Uit bovenstaande analyse blijkt dat de belangrijkste redenen voor de lage activiteit van slakmicropoeder het gevolg zijn van de waterafkoelingsbehandeling van de slak, evenals de chemische samenstelling, de deeltjesmorfologie, de deeltjesgrootteverdeling en operationele aspecten van het proces.
Hoe kunnen op een redelijke manier geschikte procesmaatregelen worden genomen om de activiteit van slakmicropoeder te verbeteren?
Uitgebreide invloed van specifiek oppervlak en deeltjeskenmerken op de activiteit
Theoretisch gezien moet het vermalen van slakpoeder een specifiek oppervlak van meer dan 480 m²/kg bereiken om de activiteit volledig te benutten. Echter, als de basiciteit van de slak rond de 85% ligt, is een verdere vergroting van het oppervlak mogelijk niet voldoende. Zelfs wanneer een open kogelmolen een oppervlak van meer dan 500 m²/kg bereikt, laat de activiteit zelden een significante verbetering zien. Dit komt doordat de activiteitsindex van meer afhangt dan alleen het oppervlak. Kritische factoren zijn onder andere de deeltjesmorfologie en de rationaliteit van de grootteverdeling. Deze worden direct beïnvloed door het specifieke maalproces en de gebruikte apparatuur. Daarom vereist het verbeteren van de activiteit van slakmicropoeder een alomvattende technische aanpak.
Fysieke en chemische dubbele activering als sleutel tot verbeterde activiteit
Om de activiteit van slakmicropoeder te verhogen, is het noodzakelijk de chemische samenstelling van het oppervlak van het slakmicropoeder aan te passen door middel van een gecombineerde fysische en chemische activering, waardoor de activiteit toeneemt.
De activiteit kan worden verbeterd door een combinatie van chemische en fysische aanpassingen. Ten eerste moet het zure slakmicropoeder worden aangepast tot een zwak alkalische of alkalische toestand. Vervolgens moet het materiaal op een geschikte manier worden vermalen tot fijnere deeltjes. Dit proces vergroot het bereik van de ideale deeltjesgrootteverdeling. Door deze stappen te volgen, kan de activiteit van het slakmicropoeder aanzienlijk worden verbeterd.
De activatortechnologiepraktijk van Siping Cement
Siping Cement heeft onderzoek gedaan naar manieren om de lage activiteit in zure slakken aan te pakken. Ze hebben zich ook gericht op problemen die worden veroorzaakt door onjuiste maalprocessen van slakpoeder. Om de activiteit te verbeteren, hebben ze een combinatie van externe vloeibare activatoren en poederactivatoren toegepast. Daarnaast hebben ze fysisch-chemische gecombineerde activeringsmethoden gebruikt. Deze gecombineerde strategieën hebben al een eerste succes geboekt bij het verbeteren van de prestaties van slakmicropoeder.
Wanneer activatoren worden toegevoegd tijdens het malen van slakpoeder, treden er kleine veranderingen op in de chemische samenstelling van het resulterende slakmicropoeder (zie tabel 1).
| Opwekkingsmethode | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | Hoog | MgO | pH-waarde | Kwaliteitsfactor |
| Slak (zonder activator) | 39.18 | 14.02 | 1.39 | 39.23 | 6.75 | 0.86 | 1.53 |
| Vloeibare activator | 37.26 | 12.02 | 1.92 | 40.71 | 6.35 | 0.95 | 1.58 |
| Vloeibare activator + poederactivator | 35.14 | 10.42 | 1.32 | 40.24 | 7.23 | 1.04 | 1.65 |
Tabel 1: Kleine veranderingen in de chemische samenstelling van slakmicropoeder gemalen met activatoren (%).
(Opmerking: De originele tekst bevat geen specifieke tabelgegevens; de oorspronkelijke beschrijving blijft behouden.)
Zure slakken kenmerken zich voornamelijk door een hoog SiO₂-gehalte, wat resulteert in een stabiele structuur. Dit is de belangrijkste factor die bijdraagt aan een lage kwaliteitscoëfficiënt.
Verbeterende effecten van activatoren op de chemische samenstelling en basiciteit
Door 0,1% vloeibare activator te mengen met slak voor het malen van slakpoeder, had de oorspronkelijke chemische samenstelling van de slak een SiO₂-gehalte van 39,18%, wat daalde tot 37,26% in het resulterende slakmicropoeder, en de basiciteit steeg van 0,86 naar 0,95.
Wanneer zowel vloeibare als poederactivator gelijktijdig werden gebruikt tijdens het malen van slakpoeder, daalde de oorspronkelijke SiO₂-waarde van 39,18% naar 35,14% in het slakmicropoeder, waardoor de basiciteit steeg naar 1,04 en aan de alkalische slakindicatoren voldeed.
Deze "alkalische slak" zal, wanneer deze door middel van een geschikte vermaling tot een bepaald specifiek oppervlak en met een relatief redelijke deeltjesgrootteverdeling wordt vermalen, een verbeterde activiteitsindex vertonen.
Werkelijke gegevens over de verbetering van de activiteitsindex
Bij zure slak waaraan 0,11 TP3T vloeibare slakactivator is toegevoegd tijdens het malen van slakpoeder in een kogelmolen, steeg de activiteitsindex na 7 dagen van 67,41 TP3T naar 88,81 TP3T, een verbetering van 31,751 TP3T; de activiteitsindex na 28 dagen steeg van 89,51 TP3T naar 110,71 TP3T, een verbetering van 23,71 TP3T.
Afhankelijk van variaties in lokale grondstoffen en productieprocessen kunnen chemische activeringsmethoden afzonderlijk de activiteitsindex van slakmicropoeder met ongeveer 15–25% verhogen, terwijl gecombineerde activeringsmethoden deze met ongeveer 50% kunnen verhogen.
Met behulp van de bovenstaande technische maatregelen kan slakmicropoeder met een oorspronkelijke 7-daagse activiteitsindex van ongeveer 55% worden verhoogd tot meer dan 75%; slakmicropoeder met een oorspronkelijke 7-daagse activiteitsindex van ongeveer 70% kan worden verhoogd tot meer dan 95%.
Praktische toepassingsaanbevelingen
Om de lage activiteit in slakmicropoeder op te lossen, is een aanpak op maat essentieel. Ingenieurs moeten verschillende technische schema's opstellen, gebaseerd op de specifieke apparatuur en grondstoffen ter plaatse. Ook andere lokale omstandigheden moeten in deze planningsfase in overweging worden genomen. Laboratoriumtests vormen een cruciale volgende stap. Het optimale technische schema kan pas worden geselecteerd na het verkrijgen van de testresultaten na 7 en 28 dagen. Dit selectieproces garandeert een aanzienlijke verbetering van de activiteitsindex. Tegelijkertijd helpt het de productiekosten en de kapitaalinvestering laag te houden.
Bedankt voor het lezen. Ik hoop dat mijn artikel je helpt. Laat hieronder een reactie achter. Je kunt ook contact opnemen met de klantenservice van Zelda Online voor verdere vragen.
— Geplaatst door Emily Chen