朱徐平，劉偉

（海安縣東方特種建材有限公司，江蘇 南通 226631）

0 引言

礦渣是煉鐵過(guò)程中排出的工業(yè)廢料，通常經(jīng)水淬處理成為粒狀顆粒，其化學(xué)成分和部分組成與硅酸鹽水泥熟料類(lèi)似。經(jīng)水淬處理后的礦渣，玻璃體含量多，能量處于不穩(wěn)定狀態(tài)，將礦渣制成微細(xì)粉，具有較強(qiáng)的水化活性，可作為水泥與高性能混凝土的活性混合材料。隨著分別粉磨技術(shù)的推廣運(yùn)用，海安東方特種建材公司2012年在工藝調(diào)整、技術(shù)改造過(guò)程中，將原Ф3.2 m×13 m的水泥球磨機(jī)改造成微礦粉磨，經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的生產(chǎn)運(yùn)行，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期效果。

1 微礦粉主要性能及化學(xué)成分

礦渣微粉具有較高的潛在活性，是較好的混凝土摻合料和水泥混合材料，有改善水泥性能、提高混凝土綜合性能的作用。對(duì)新拌混凝土具有提高塌落度、降低水化熱、可塑性好、耐久性能好、抗侵蝕性能好等特點(diǎn)。較低的水化熱具有抗微縮、抗裂縫的效果，常用于配制高性能大體積混凝土。因此，通過(guò)單獨(dú)粉磨后能充分發(fā)揮礦渣的活性，達(dá)到科學(xué)、合理利用資源的目的。

海安東方公司選用沙鋼生產(chǎn)的粒化高爐礦渣，其化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 ?；郀t礦渣化學(xué)成分

2 礦渣粉磨前的工藝要求

礦渣具有質(zhì)硬易碎難磨特點(diǎn)，按傳統(tǒng)生產(chǎn)方式作為水泥混合材一同粉磨，礦渣仍處于不能充分發(fā)揮性能的較粗狀態(tài)。在這次工藝調(diào)整中采用了單獨(dú)粉磨工藝。要想達(dá)到高細(xì)度、高比表面積及較高的時(shí)產(chǎn)，必須抓好生產(chǎn)過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)。

（1）礦渣入磨前的烘干

水淬礦渣呈空心粒狀，到廠水份在8～16%左右，由于礦渣在高溫狀態(tài)下經(jīng)過(guò)水淬急冷后形成的活性，所以烘干過(guò)程必須掌握好適當(dāng)?shù)臏囟龋娓刹划?dāng)會(huì)影響礦渣微粉的活性。水份偏高會(huì)在粉磨過(guò)程中使礦渣中的水份溢出，造成糊球、結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，因此入磨礦渣的含水量對(duì)粉磨效果十分敏感，故在工藝系統(tǒng)中，要求嚴(yán)格控制入磨礦渣水份低于1.2%。海安東方公司配備Ф3.2 m×7.0 m三筒烘干機(jī)來(lái)配套Ф3.2 m×13 m礦粉磨，三筒烘干機(jī)配套沸騰爐加熱，在沸騰爐不同位置安裝幾組熱電偶。根據(jù)儀表溫度通過(guò)皮帶計(jì)量秤調(diào)節(jié)礦渣流量，可及時(shí)調(diào)整加煤量、用風(fēng)量，有效控制礦渣烘干水份。

（2）礦渣入磨前的除鐵

礦渣對(duì)設(shè)備的磨損等因素受礦渣中夾雜的鐵含量影響較大，由于鐵具有較強(qiáng)可塑性，細(xì)磨礦渣所需的研磨體平均球徑較小，當(dāng)含鐵物質(zhì)進(jìn)入磨機(jī)后很難在粉磨設(shè)備中被細(xì)磨。礦渣中的鐵會(huì)漸漸附集在粉磨系統(tǒng)中，容易導(dǎo)致一倉(cāng)積料，堵塞內(nèi)篩分式雙層隔倉(cāng)板篦縫，造成過(guò)料、通風(fēng)不暢，影響磨機(jī)產(chǎn)量，同時(shí)也會(huì)增加設(shè)備的磨損。為此，需在烘干后和入磨前各安裝一道除鐵器。

（3）礦渣的粒度分選

礦渣原料中大顆粒含量很少，粒度相對(duì)均勻，粒徑多集中于8 mm以下，但由于礦渣長(zhǎng)時(shí)間堆積后會(huì)出現(xiàn)結(jié)塊，在入烘干機(jī)前必須要經(jīng)過(guò)鋼筋網(wǎng)篩分離出粗塊，防止塊料及雜物進(jìn)入烘干機(jī)造成堵料現(xiàn)象。同時(shí)為了有利于球倉(cāng)優(yōu)化級(jí)配也要控制入磨粒度，所以在原料入庫(kù)前，需安裝40 mm左右的方格震動(dòng)篩進(jìn)行原料分選。

3 微礦粉磨機(jī)內(nèi)倉(cāng)位及內(nèi)部結(jié)構(gòu)選擇

（1）磨內(nèi)倉(cāng)位的選擇

磨內(nèi)隔倉(cāng)板將磨機(jī)合理地分為幾個(gè)倉(cāng)室，使研磨體級(jí)配分倉(cāng)配置，一臺(tái)磨機(jī)的分倉(cāng)和倉(cāng)的長(zhǎng)短，主要視磨機(jī)的規(guī)格和產(chǎn)品的細(xì)度要求及工藝方式而定，對(duì)微礦粉磨而言，力求細(xì)磨倉(cāng)有足夠的長(zhǎng)度。在Ф3.2 m×13 m磨改成礦粉磨時(shí)選用三個(gè)倉(cāng)位（未配輥壓設(shè)備）閉路粉磨工藝見(jiàn)（表2）。

（2）磨內(nèi)襯板的選用

礦渣粉磨各倉(cāng)選用襯板形式，隨著粉磨礦渣細(xì)度的變化，各倉(cāng)襯板形式也應(yīng)與之作相應(yīng)變化，以滿足研磨體變小而接觸面積增大的特性。一倉(cāng)、二倉(cāng)選用了小階梯溝槽襯板，隔倉(cāng)板前使用平襯板，第三倉(cāng)選用小波紋襯板，并增加四道活化襯板 （不等分安裝），來(lái)調(diào)整物料流速及料層厚度（表2）。為了更好激活研磨倉(cāng)的研磨體，運(yùn)用正反螺旋活化襯板，讓研磨體在不同空間層面上受到激活，進(jìn)而充分發(fā)揮研磨功能，改善離筒體表面較遠(yuǎn)的鋼段運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，防止段層形成滯留區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)粉磨效率的提高。由于微礦粉磨磨內(nèi)物料填充率低，襯板磨損大，為此選用鉻錳鉬合金作為襯板材料來(lái)延長(zhǎng)使用周期。

表2 倉(cāng)長(zhǎng)及各倉(cāng)襯板類(lèi)型

（3）隔倉(cāng)板的改進(jìn)

礦渣的易磨性很差，磨內(nèi)隔倉(cāng)要具備篩分能力，只有用單位體積研磨表面積大的小研磨體對(duì)物料進(jìn)行研磨才能增強(qiáng)磨機(jī)的研磨能力，而小研磨體對(duì)粒度較大的礦渣物料研磨能力不足，根據(jù)微礦粉磨特點(diǎn)設(shè)計(jì)了復(fù)合式篩分裝置。首先在保證篩分裝置通過(guò)能力的同時(shí)，又能使細(xì)碎后的礦渣強(qiáng)制篩分，較小粒徑的礦渣物料迅速進(jìn)入后倉(cāng)，較大粒度礦渣返回前倉(cāng)得到重新破碎研磨，充分發(fā)揮前倉(cāng)破碎能力，為此把一倉(cāng)隔板篦孔調(diào)至小于二倉(cāng)隔板篦孔。為防止鑄鋼件難以加工成較小篦孔，選用了16 Mn合金板采取等離子切割方法來(lái)制作完成（2.5 mm），使一倉(cāng)物料的流速減緩，延長(zhǎng)停留時(shí)間，這樣將較細(xì)的物料被強(qiáng)制提入細(xì)磨倉(cāng)，使進(jìn)入細(xì)磨倉(cāng)的物料粒度穩(wěn)定性提高。

（4）磨尾出料裝置

研磨倉(cāng)采用小鋼段作為研磨體，出磨裝置采用普通磨機(jī)的出料篦板。為防止運(yùn)行中的碎段雜物出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，在磨尾出料篦板前采用具有料段分離功能的出料裝置，使物料強(qiáng)制出磨，而研磨體則返回段倉(cāng)。

4 研磨體級(jí)配及裝載量

磨機(jī)的粉磨效率與研磨體的裝載量、填充系數(shù)及其級(jí)配密切相關(guān)。粉磨礦渣時(shí)，由于入磨物料粒度的減小，球磨機(jī)磨內(nèi)研磨體的平均球徑必然要隨之減小，級(jí)配時(shí)仍堅(jiān)持大球不能缺，小球不可少的基本原則。在確保各倉(cāng)能力平衡的前提下，要保持一倉(cāng)有一定的沖擊動(dòng)能，二倉(cāng)隨著物料粒徑的逐步下降，研磨體平均球徑也隨之下降，相應(yīng)裝載量（填充系數(shù)）也有所增大，以提高研磨體的量來(lái)提高磨機(jī)產(chǎn)量。海安東方公司Ф3.2 m×13 m的礦粉磨，一、二倉(cāng)選用鋼球級(jí)配，研磨倉(cāng)使用四級(jí)鋼段級(jí)配（表3～表5），同樣重量鋼段的表面積比球高，研磨能力也比鋼球強(qiáng)。球磨機(jī)粉磨的顆粒優(yōu)于立磨顆粒，是由于球磨機(jī)研磨體對(duì)物料千錘百煉，微小顆粒的邊角被壓拆掉，再進(jìn)行磨圓修復(fù)，使微粉顆粒分布及其形貌得以改善。同時(shí)考慮到礦渣難磨，對(duì)研磨體的要求比較高，要具備耐磨、不失圓、有效周期延長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，確保相關(guān)系數(shù)的穩(wěn)定性，也是磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量穩(wěn)定的基本條件，所以選用了高鉻鋼球、鋼段研磨體。

表3 倉(cāng)鋼球級(jí)配及裝載量

表4 二倉(cāng)鋼球級(jí)配

表5 三倉(cāng)鋼段級(jí)配

5 高效選粉機(jī)的使用

原Ф3.2 m×13 m磨在粉磨水泥時(shí)為閉流生產(chǎn)工藝，選用高效渦流S-2000型選粉機(jī)。該選粉機(jī)采用高效平面渦流分級(jí)原理，并運(yùn)用高效低阻旋風(fēng)筒收集方式。在改為礦渣粉磨時(shí)仍采用閉流工藝，雖然微礦粉細(xì)度、比表面積要求高，考慮選粉機(jī)分級(jí)精度能否達(dá)到要求，在選粉機(jī)主風(fēng)機(jī)電機(jī)、籠型轉(zhuǎn)子電機(jī)部位都分別安裝了變頻器，對(duì)指標(biāo)控制增加了可靠性。同時(shí)又能通過(guò)選粉機(jī)的循環(huán)用風(fēng)降低物料溫度，由于閉流粉磨的循環(huán)負(fù)荷使磨內(nèi)用風(fēng)量增大，加快磨內(nèi)物料流速，明顯降低了磨內(nèi)溫度，又能有效將合格細(xì)粉分離出來(lái)，改善了磨機(jī)的粉磨條件。此外，在保持成品細(xì)度合格的前提下，可適當(dāng)調(diào)整選粉機(jī)轉(zhuǎn)速，使磨機(jī)循環(huán)負(fù)荷減小、成品量增加、回料量減少，從而使磨機(jī)產(chǎn)量逐漸提高。

6 采用助磨劑技術(shù)

隨著助磨劑技術(shù)的不斷成熟，使用助磨劑能顯著提高粉磨效率，降低粉磨電耗，消除靜電現(xiàn)象，減輕磨內(nèi)的過(guò)粉磨，同時(shí)也能夠提高選粉機(jī)的選粉效率。當(dāng)然，使用助磨劑必須同時(shí)要調(diào)整磨機(jī)、選粉機(jī)、收塵器的操作參數(shù)，要與使用助磨劑的工況相匹配，才能最大限度發(fā)揮助磨劑的作用。所使用的萬(wàn)分之三的助磨劑，在提高粉磨效率的同時(shí)不僅也要兼顧對(duì)微礦粉活性提高的作用，更要考慮配制的水泥與混凝土外加劑有較好的相容性。

7 生產(chǎn)過(guò)程中的管理

（1）合理用風(fēng)

礦渣在粉磨過(guò)程中隨著粉磨時(shí)間的延長(zhǎng)，物料比表面積逐漸增大，其表面積也能增大，因而微細(xì)顆粒相互聚集，結(jié)團(tuán)的趨勢(shì)也逐步增強(qiáng)。為了防止磨機(jī)內(nèi)高溫產(chǎn)生的靜電吸附，出現(xiàn)糊球和篦孔堵塞，要通過(guò)選粉機(jī)參數(shù)、磨機(jī)主機(jī)電流的變化及時(shí)調(diào)整，保持磨內(nèi)足夠的冷風(fēng)和通風(fēng)量，及時(shí)將磨內(nèi)的細(xì)粉排出磨機(jī)，避免形成過(guò)粉磨，并帶走粉磨熱量。

（2）磨機(jī)的水冷卻

由于礦渣的易磨性差及比表面積要求高，在粉磨過(guò)程中，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生較高溫度，通過(guò)筒體的傳導(dǎo)直接影響磨機(jī)中空軸、大齒輪等部件，所以要用大量的水對(duì)相關(guān)部件進(jìn)行冷卻，以保證磨機(jī)設(shè)備的安全運(yùn)行。

（3）及時(shí)補(bǔ)充磨內(nèi)研磨體

要使礦渣微粉具有穩(wěn)定的比表面積、臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，保持研磨體合理級(jí)配是一項(xiàng)重要的課題。在日常生產(chǎn)中可根據(jù)磨機(jī)電流變化，磨音高低和磨機(jī)產(chǎn)量質(zhì)量變化情況及時(shí)補(bǔ)充研磨體。平時(shí)要積累噸產(chǎn)品研磨體消耗量，不斷修正完善，使研磨體級(jí)配在系統(tǒng)中發(fā)揮最佳粉磨效率。

（4）收塵設(shè)備的使用與維護(hù)

Ф3.8 m×13 m礦粉磨配套96-6氣箱脈沖袋式收塵器，風(fēng)機(jī)電機(jī)55 KW，并安裝變頻器。磨內(nèi)通風(fēng)過(guò)高或過(guò)低，會(huì)直接影響磨內(nèi)物料流速，造成磨機(jī)產(chǎn)量、質(zhì)量的不穩(wěn)定。因此，要定期對(duì)排灰裝置、鎖風(fēng)裝置、氣罐排水、排風(fēng)、濾袋等部件檢查維護(hù)，確保除塵系統(tǒng)運(yùn)行正常。

8 結(jié)語(yǔ)

這次工藝改造主要是應(yīng)用閉路粉磨與磨內(nèi)篩分技術(shù)的有效結(jié)合，提高磨內(nèi)的粉磨效率。采用小規(guī)格研磨介質(zhì)，對(duì)物料研磨次數(shù)增多，表面接觸增大，能使出磨微礦粉細(xì)粉的含量得到提高，再通過(guò)高性能渦流選粉機(jī)的有效分選，使微礦粉顆粒級(jí)配達(dá)到合理、可控顆粒形貌圓鈍化程度好的目的。

通過(guò)上列幾項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，海安東方公司Ф3.2 m×13 m的水泥磨順利改造成微礦粉磨。臺(tái)時(shí)產(chǎn)量穩(wěn)定在31 t以上，噸電耗小于65度，比表面積能達(dá)到400 m2/kg左右，活性性能、泌水性能等項(xiàng)目試驗(yàn)結(jié)果為好，為生產(chǎn)高品質(zhì)水泥奠定了基礎(chǔ)。