Sescoria de acero Es un residuo industrial procedente de la fabricación de acero en convertidores y hornos de arco eléctrico, compuesto principalmente de silicato de calcio y ferrita de calcio.
Representa aproximadamente 141 TP³T de la producción de acero crudo. Las escorias de acero contienen alrededor de 501 TP³T de minerales como el silicato tricálcico (C₃S) y el silicato dicálcico (C₂S), que poseen propiedades hidráulicas.
Actualmente, la molienda fina de escorias de acero como aditivos para cemento u hormigón es una forma importante de lograr un alto valor añadido. Sin embargo, debido a la ferrita de calcio, las fases de ósmosis inversa y el hierro metálico, la escoria de acero es difícil de moler. Al moler a 400 m²/kg o más, los molinos de bolas tradicionales aumentan significativamente el consumo de energía. Por lo tanto, China ha estado explorando tecnologías y equipos de molienda más eficientes energéticamente.
Características de molienda de escoria de acero
La escoria de acero se forma a altas temperaturas (superiores a 1580 °C), donde absorbe impurezas como FeO y MgO, formando grandes cristales. El análisis petrográfico muestra que los principales componentes minerales en la escoria de acero son el silicato tricálcico en forma de placa y el silicato dicálcico esférico o redondeado. A continuación están la ferrita de calcio y las fases de ósmosis inversa. El silicato tricálcico puede alcanzar un tamaño máximo de 1998 μm, con partículas de MgO en sus inclusiones que varían de 142 a 271 μm. El hierro metálico en las escorias de acero aparece principalmente como inclusiones esféricas, con un tamaño típico de 100–300 μm, y hasta 3 mm como máximo. El silicato dicálcico también puede alcanzar un tamaño de partícula de 943 μm.
Mediante estudios comparativos de las fases refractarias y las propiedades cementantes de la escoria de acero, se determinó que los componentes refractarios en la escoria de acero son aluminato de calcio y solución sólida de hierro y magnesio. Estas fases presentan baja reactividad de hidratación. Por otro lado, el silicato tricálcico (C₃S) y el silicato dicálcico (C₂S) en la escoria de acero presentan una mejor molibilidad, ligeramente superior a la de las escorias. Sin embargo, su reactividad de hidratación es significativamente menor que la de la escoria. El C₃S y el C₂S en la escoria de acero presentan una cantidad considerable de iones extraños disueltos.
Por lo tanto, para activar las propiedades cementantes hidráulicas del C3S y el C2S en la escoria de acero, esta debe molerse finamente hasta alcanzar una gran finura. Esto distorsionará la estructura mineral, reducirá la cristalinidad y disminuirá la energía de enlace de los cristales minerales. Como resultado, aumenta la reactividad, lo que permite una mayor tasa de incorporación de escorias de acero en el cemento y el hormigón.
Tecnología de molienda de escoria de acero
Proceso de molienda con molino de bolas como equipo de molienda final
El molino de bolas Es un dispositivo tradicional para moler materiales tras una trituración mecánica simple. Gracias a los continuos avances en la tecnología de los molinos de bolas, ahora es capaz de moler sustancias duras, como escorias de acero. Los molinos de bolas ofrecen una gran adaptabilidad y una alta tasa de trituración. Permiten la molienda y el secado simultáneos. Su estructura es simple y su mantenimiento es sencillo. Los molinos de bolas presentan un buen sellado, un funcionamiento estable y un rendimiento fiable. Estas características los hacen muy populares, especialmente en la molienda de cemento. Su historia es casi tan larga como la de la propia industria cementera.
El molino de bolas permite ajustar las especificaciones y materiales de los medios de molienda en función de sus propiedades. Esto le permite moler escoria de acero dura. Sin embargo, moler polvo de escoria de acero con una superficie específica de 400 m²/kg consume alrededor de 100 kW·h/t. A pesar de sus ventajas, el molino de bolas presenta importantes inconvenientes. Presenta una configuración costosa, un desgaste elevado, baja eficiencia y un alto consumo energético.
En la producción de cemento, el consumo de energía por tonelada de cemento no es inferior a 70 kW·h, de los cuales solo se utilizan aproximadamente 51 TP·3T para aumentar la superficie del material. La mayor parte de esta energía se convierte en calor y sonido, que se desperdician. El alto consumo de energía y las considerables pérdidas de molienda limitan el desarrollo de los molinos de bolas en el sector de la molienda de escoria de acero.
Por esta razón, la industria del rectificado se centra en mejorar la eficiencia del mismo. Su objetivo es reducir el consumo de energía y minimizar el desgaste del acero. Esto impulsa la investigación y el desarrollo de nuevos equipos y tecnologías de rectificado.
El proceso de molienda combinado de prensa de rodillos y molino de bolas.
El proceso de molienda combinado de prensa de rodillos y molino de bolas consume menos energía que el molino de bolas solo. El consumo de energía por tonelada de polvo de escoria de acero con una superficie específica de 400 m²/kg es de aproximadamente 80 kW·h/t.
Sin embargo, el sistema aún enfrenta algunos problemas que limitan la producción continua, como la acumulación de hierro metálico, la baja eficiencia de secado, la deficiente eficiencia de clasificación y el control de alimentación de la prensa de rodillos.
Sin embargo, esto demuestra que la tecnología de molienda combinada es más ventajosa que la tecnología de molienda de una sola etapa para la molienda de escoria de acero.
Conclusión
En conclusión, la molienda de escoria de acero desempeña un papel crucial en la valorización de la escoria de acero, transformándola en materiales útiles para la producción de cemento y hormigón. Las tecnologías de molienda avanzadas, como los sistemas combinados de prensa de rodillos y molino de bolas, ofrecen un ahorro energético significativo y una mayor eficiencia. Sin embargo, persisten desafíos como la acumulación de hierro y la baja eficiencia de clasificación. El desarrollo y la optimización continuos de las técnicas de molienda permitirán aprovechar aún más el potencial de la escoria de acero en diversas aplicaciones industriales.
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