摘要:
國內(nèi)制備高活性礦渣微粉的粉磨工藝主要有3種：一是采用立式輥磨，如四川川威集團采用德國萊歇公司的LM56.2+2S、山東萊蕪魯碧公司年產(chǎn)200萬噸礦渣微粉新線等，均采用立式輥磨；二是采用輥壓機+V型選粉機（或打散分級機）+高效選粉機的流程，礦渣烘干過程在V型選粉機內(nèi)完成。三是采用管磨機（高細開流或圈流），前兩種粉磨系統(tǒng)，單位產(chǎn)品電耗低（≤45kWh/t）、生產(chǎn)效率高，但一次性投資較大。本文探討的是采用第三種粉磨工藝，以Ф3.2×13m高細開流三倉管磨機制備礦渣微粉及其試產(chǎn)調(diào)整過程。
工藝基本概況
黃石地區(qū)某企業(yè)有大量的粒化高爐礦渣資源，為了實現(xiàn)節(jié)能減排，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，該公司仍籌措資金興建了一條年產(chǎn)20萬噸規(guī)模的礦渣微粉生產(chǎn)線。主機設備采用高效沸騰爐Ф2.4×18m轉(zhuǎn)筒烘干機（烘干能力≥50t/h）及Ф3.2×13m高細開流三倉管磨機（江蘇鵬飛制造），生產(chǎn)比表面積≥430m2/kg的S95級礦渣微粉。
根據(jù)進磨礦渣的粒度較�。ê猩倭亢谏氐V渣塊及焦炭，最大粒度＜20mm）的特點，在設計研磨體級配時，必須重點考慮研磨體對礦渣的磨細能力，即選用較小規(guī)格的研磨體，提高單位重量研磨體的總表面積，以增大對礦渣顆粒群的接觸與粉磨機率，在合理的粉磨時間內(nèi)將礦渣磨細，使出磨礦渣微粉的細度（比表面積）達到控制指標（≥430m2/kg）要求。
為了確保礦渣粉的比表面積達到設計指標（≥430m2/kg），以保證礦渣的活性指數(shù)達到S95級。磨內(nèi)各倉，尤其是第三倉（細磨倉）的研磨體采用了Ф16mm及以下規(guī)格的微鍛，在磨機運行過程中第三倉內(nèi)的活化襯板有效的激活了微形研磨體的研磨功能，解決了細顆粒物料滯留及微形研磨體的拋落、研磨高度低的弊端，改變了傳統(tǒng)粉磨過程中研磨體的運動軌跡，并有效阻止微形研磨體反竄，消除物料“滯留區(qū)”，強化了細磨倉的研磨能力。微形研磨體的激活，使其對細顆粒物料的剪切、研磨能力大大增強，物料的磨細程度（比表面積）顯著提高，至此對礦渣粉磨任務完成。據(jù)后來調(diào)試過程中測定，礦渣自入磨至出磨，在磨內(nèi)的停留時間一般在20～25min左右。
由于入磨顆粒狀礦渣中含有少量的黑色塊狀重礦渣及焦炭，為提高第一倉（粉碎粗磨倉）的粉碎能力，按比例配入Ф70mm、Ф60mm鋼球6t；第二倉（過渡倉）的研磨體在選取時有兩種不同意見，企業(yè)方認為應全部或部分用球或鍛混裝。筆者認為應選用小鋼鍛，主要是考慮到第二倉（過渡倉）的設置承前啟后，其位置非常重要，實際上是為第三倉（細磨倉）的粉磨創(chuàng)造條件，故必須提高第二倉（過渡倉）的研磨能力。如果選擇全部用球或采用球、鍛混裝，雖然比單獨用小鍛時研磨體之間有一定的空隙率，會適當增大礦渣的過料能力，但卻加重了第三倉（細磨倉）的粉磨負擔，又因采用的是開流粉磨工藝，很可能會導致出磨礦渣微粉跑粗，比表面積偏低。對于粉磨較細顆粒物料（一倉流至二倉之間的礦粉比表面積在100～130m2/kg）而言，球?qū)ξ锪祥g的點接觸方式，其研磨效率仍不及小鋼鍛對物料的接觸方式好。最終按筆者意見在第二倉（過渡倉）內(nèi)采用Ф20mm、Ф18mm、Ф16mm較小規(guī)格的3種鋼鍛，以增強對一倉流入的礦渣粗粉的研磨能力，為第三倉（細磨倉）微形研磨體對礦渣粉的進一步磨細奠定良好基礎(chǔ)。同時，磨內(nèi)高效篩分隔倉板的設置，使磨機各倉的功能得到充分的發(fā)揮，能夠確保一倉粉碎后的礦渣粗顆粒經(jīng)強制篩分，過渡到二倉，被二倉內(nèi)的小鋼鍛進行粗、中程度的研磨，在一定篩孔尺寸條件下，一倉內(nèi)小于篩孔尺寸的礦渣顆粒才能夠順利通過篩分裝置，否則仍留在一倉被繼續(xù)粉碎。粗、中顆粒礦渣在二倉內(nèi)研磨后，再經(jīng)過第二道強制篩分裝置，第二倉篩分裝置內(nèi)篩孔尺寸小于第一道篩孔，對礦渣細顆粒順利進入第三倉（細磨倉）的高效研磨創(chuàng)造了良好條件。
高效篩分隔倉板對礦渣顆粒的強制篩分是礦渣被磨細的充分條件，而磨機的第三倉（細磨倉）長度長，微形研磨體的應用是礦渣微粉高細磨中的必要條件。磨內(nèi)高效篩分隔倉板充分顯示出這種在高細磨技術(shù)中獨具的“小篦縫，大流通”的篩分機理，看似篩縫較小，但總的篩孔數(shù)量多，過料面積大而順暢，在單位時間內(nèi)物料的通過量并不會降低，只對符合后倉研磨的物料顆粒及時篩分通過。高效篩分隔倉板的設置，顯著提高了整個粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。
磨內(nèi)研磨體實際設計裝載量為131t，比額定裝載量125t多6t，考慮主電機功率為1600kW，驅(qū)動功率有較大的富余，同時啟動運轉(zhuǎn)系統(tǒng)帶有靜止式進相器，主電機運行電流在額定范圍內(nèi)時，可以驅(qū)動140～150t研磨體.實際裝載量131t研磨體在負載運行試車時按調(diào)試規(guī)定按比例分步計入。磨內(nèi)各倉研磨體材質(zhì)均為中鉻合金白口鑄鐵，由安徽寧國某專業(yè)鑄造廠提供。
裝機運行及調(diào)試
①空載試機。礦渣磨機在未裝載研磨體的前提下，空載試機24h，主要觀察運行中進、出口球面瓦發(fā)熱情況，電機、減速機溫升、振動以及主傳動齒輪嚙合等，由于系專業(yè)人員安裝調(diào)試，空載試機過程一切正常。
�、谪撦d運行及調(diào)試�？蛰d運行24h后，磨機大小齒輪嚙合正常，運行電流較穩(wěn)定，遂決定負載運行及調(diào)試，負載運行方案分為5個步驟。
按照上述負載試車步驟運行過程中，未發(fā)現(xiàn)磨機傳動部位有異常情況，大小齒輪嚙合正常，各時段主機運行電流穩(wěn)定.當裝載量滿載裝入131t時，主機運行電流在102A，出磨礦渣粉比表面積450±20m2/kg，符合控制指標要求。
該磨機負載運行時臺時產(chǎn)量的調(diào)試：我們按照30t/h的產(chǎn)量設定，各時段下料量與研磨體裝入比例同步，即裝入30%研磨體，按30%臺時產(chǎn)量下料，以此類推。同時每半個小時用自動比表面積儀檢測一次出磨礦渣微粉的比表面積，當磨機研磨體按100%裝載量計入時，臺產(chǎn)量30t/h，礦渣粉比表面積降至395m2/kg，于是將產(chǎn)量暫時降至28t/h，礦渣粉比表面積升至435m2/kg。
可以看出：采用Ф3.2×13m高細開流磨磨制礦渣微粉的相關(guān)理化性能指標完全達到GB/T18046-2000《用于水泥和混凝土中的礦渣粉》國家標準，磨機臺產(chǎn)量穩(wěn)定在28t/h。
應注意的技術(shù)問題
①做好濕礦渣的篩分工作。眾所周知，礦渣微粉系由粒化高爐礦渣經(jīng)磨細而成，其中含有少量的焦炭及黑色塊狀重礦渣，不但活性差而且易磨性差，直接影響磨機系統(tǒng)的產(chǎn)、質(zhì)量，必須予以剔除。
為此，在渣場進料口處設置對角線70mm的鋼筋粗篩網(wǎng)，初步過濾去除黑色重礦渣及焦炭。濕礦渣經(jīng)皮帶傳送入烘干機前，再設置一道對角線30mm的細篩網(wǎng)，確保烘干后的礦渣無大塊雜質(zhì)，為穩(wěn)定后續(xù)磨機臺時產(chǎn)量及礦渣微粉質(zhì)量創(chuàng)造良好的先決條件。
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�；郀t礦渣是高爐冶煉生鐵過程中的產(chǎn)物，其中含有一定的金屬鐵，如不及時去除，不但顯著影響磨機的產(chǎn)量和礦渣微粉的質(zhì)量，還會導致研磨體級配紊亂，惡化磨內(nèi)粉磨環(huán)境。所以，必須設置多道磨前除鐵工藝（單道除鐵工藝的除鐵效率較低）消除金屬鐵粒對礦渣粉磨過程的危害。一般可以設置三道：第一道設置在烘干機進料皮帶上方，第二道在礦渣烘干出料部位，第三道在入磨皮帶上方設置。上述除鐵工藝，除鐵效率可達99%以上，確保粉磨工藝穩(wěn)定。
�、蹏栏窨刂迫肽サV渣水分。高細開流礦渣管磨機粉磨工藝不同與立磨和輥壓機，在實際生產(chǎn)過程中，入磨礦渣水分大對系統(tǒng)粉磨效率和礦渣微粉的比表面積指標將造成不良影響，必須嚴格控制。采用高效沸騰爐改造的回轉(zhuǎn)式烘干機，礦渣出機水分最大值為1.20%，一般多在0.8%～1.0%，操作中只須通過適當調(diào)整入機礦渣流量或調(diào)整沸騰爐爐溫即可達到控制出機礦渣水分的目的。
�、芏ㄆ谘a充磨內(nèi)研磨體。粒化高爐礦渣的顯微硬度（HV650）高于水泥熟料（HV550左右）、韌性好、易磨性差，噸礦渣粉研磨體消耗約為水泥磨的兩倍左右。為使礦渣微粉具有穩(wěn)定的比表面積，需定期向磨內(nèi)各倉補充研磨體。我們確定每半月按產(chǎn)量補充一次（初步按250g/t礦渣磨耗計算），即每月補充兩次研磨體，以使磨機能夠長期保持較高而穩(wěn)定的粉磨效率及出磨礦渣微粉的比表面積。
�、葑龊眯略⑴f渣的搭配。生產(chǎn)實踐證明：同一高爐出的礦渣，堆積一段時間（2～3個月）以后的舊礦渣比新出爐的礦渣易磨，臺時產(chǎn)量更高出2～3t，新礦渣的易磨性低于舊陳礦渣;這是由于礦渣在堆積一段時間后，其玻璃體產(chǎn)生脆化，微觀結(jié)構(gòu)中的應力釋放，易磨性得到顯著的改善。但是，較長時間存放的舊礦渣盡管比表面積與新礦渣相同，其活性指數(shù)卻明顯低于新渣。我們通過試驗證實:在相同比表面積時（≥440m2/kg），新渣的7d、28d活性指數(shù)分別比舊渣高出1%～3%和2%～4%。為此，將新出爐的礦渣和陳礦渣按1誜1比例搭配后進行粉磨，經(jīng)再次檢測，經(jīng)過搭配后生產(chǎn)的礦渣微粉活性指數(shù)較好且穩(wěn)定。
通過采取相應技術(shù)措施，磨機研磨體裝載量在131t時，生產(chǎn)S95級礦渣粉（≥430m2/kg），臺時產(chǎn)量達28t。為了進一步提高產(chǎn)量、降低粉磨電耗，又對第三倉補充Ф8×8mm微鍛9t，總計裝載量在140t。調(diào)整后，主電機（進相后）運行電流在108～110A，未超過額定電流（≤112A）設計要求，磨機運行平穩(wěn)、工作正常。
采用高細管磨機制備礦渣微粉，工藝技術(shù)成熟可靠，屬于礦渣粉磨的初級階段。雖然一次性投資較低，但在制備相同比表面積礦渣微粉時與立磨、輥壓機工藝相比，其粉磨電耗高、系統(tǒng)產(chǎn)量低，噸礦渣粉磨電耗高出上述粉磨系統(tǒng)25～30kWh。而采用立磨、輥壓機制備礦渣微粉工藝，雖然一次性投資較大，但其生產(chǎn)規(guī)模也大，這兩種設備的粉磨機理為高效率的“料床粉磨”，噸礦渣粉磨電耗≤45kWh，同管磨機系統(tǒng)相比，噸礦渣電費成本降低15～18元。尤其是立磨實現(xiàn)了烘干、粉磨、選粉一體化，現(xiàn)已成為礦渣微粉制備主機選型的主導方向。
