TRMS45.3輥磨生產(chǎn)高比表面積礦渣粉的實(shí)踐

杜鑫，聶文海，孔令洋，段雙峰，周文彬

TRMS45.3輥磨生產(chǎn)高比表面積礦渣粉的實(shí)踐

Practice of Producing High Specific Surface Area Slag Powder with TRMS45.3 Roller Mill

杜鑫1，聶文海1，孔令洋1，段雙峰1，周文彬2

礦渣的資源化利用是目前冶金渣廢棄物資源化率最高的一種材料，礦渣作為建材產(chǎn)品使用具有很多的優(yōu)勢(shì)。由中材裝備集團(tuán)有限公司最新研發(fā)的生產(chǎn)礦渣超細(xì)粉（≥520m2/kg）的TRMS45.3礦渣輥磨系統(tǒng)，目前已投產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)3個(gè)多月，生產(chǎn)礦粉16萬噸，從磨機(jī)生產(chǎn)情況來看，在成品比表面積520～530m2/kg時(shí)可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量90～97t/h、主電機(jī)電耗37～38kWh/t，達(dá)到或超過了設(shè)計(jì)指標(biāo)。

輥磨；礦渣；超細(xì)粉

1 概述

礦渣是煉鐵時(shí)排出的以硅酸鈣和硅鋁酸鈣為主要成分的熔融物，經(jīng)水淬而成粒狀活性材料，呈棕黃色、灰白色、黑褐色；多孔、疏散；粒度一般在15mm以下；松散容重為400～800kg/m3；自然含水率為5%～18%。高爐礦渣的排放量隨著礦石品位和冶煉方法不同而變化，如采用貧鐵礦煉鐵時(shí)，每噸生鐵可產(chǎn)出1～1.2t高爐渣；用富鐵礦煉鐵時(shí)，每噸生鐵只產(chǎn)出0.35～0.5t高爐渣[1]。

隨著我國(guó)廢棄物資源化的推進(jìn)，礦渣在建材領(lǐng)域得到了廣泛的發(fā)展，由于礦渣粉用在混凝土中具有成本低、工作性好、后期強(qiáng)度高、水化熱低、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)[2]，已成為配制混凝土的重要組分之一。摻入水泥混凝土中的活性礦渣粉對(duì)水泥混凝土強(qiáng)度的貢獻(xiàn)主要有兩方面：一是參與水泥水化，降低水化熱補(bǔ)充漿體后期強(qiáng)度；二是填充水泥顆粒與骨料之間的孔隙，提高漿體密實(shí)性。

目前礦渣粉磨技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，多數(shù)礦渣粉生產(chǎn)企業(yè)采用輥磨粉磨系統(tǒng)。該系統(tǒng)流程簡(jiǎn)單，操作方便快捷，維護(hù)方便[3]。截止到2014年初，中材裝備集團(tuán)有限公司已出售礦渣輥磨約200臺(tái)，在國(guó)內(nèi)礦渣粉磨技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用上都處于領(lǐng)先地位。

2013年初，重慶鈺宏再生資源有限公司與中材裝備集團(tuán)有限公司簽訂了年產(chǎn)60萬噸礦渣微粉生產(chǎn)線合同，由中材裝備集團(tuán)有限公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)線機(jī)電設(shè)備供貨及系統(tǒng)總成，并于2014年1月完成了生產(chǎn)線的全部安裝工作。這是國(guó)內(nèi)第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)化超細(xì)粉磨的礦渣輥磨，合同要求：實(shí)現(xiàn)磨機(jī)礦渣粉設(shè)計(jì)產(chǎn)量90t/h、成品比表面積520m2/kg以上，主機(jī)電耗≤38kWh/t。2014年3月經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)磨機(jī)礦渣粉產(chǎn)量97.4t/h，成品比表面積538m2/kg，主機(jī)電耗37.6kWh/t，截止到2014年6月已累計(jì)生產(chǎn)礦渣粉16萬噸?，F(xiàn)將系統(tǒng)運(yùn)行情況做以下介紹。

2 礦渣輥磨系統(tǒng)工藝流程

礦渣輥磨系統(tǒng)采用單風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，工藝流程簡(jiǎn)單，操作便捷，也是目前絕大多數(shù)礦渣粉生產(chǎn)廠家采用的流程。

礦渣由喂料皮帶經(jīng)螺旋絞刀喂入輥磨，在輥磨中物料隨著磨盤的旋轉(zhuǎn)從其中心向邊緣運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到磨輥的擠壓而被粉碎。粉碎后的物料在磨盤邊緣處被從風(fēng)環(huán)進(jìn)入的熱氣體帶起，粗顆粒落回到磨盤再粉磨；較細(xì)顆粒被帶到選粉機(jī)進(jìn)行分選；分選后的粗粉返回到磨盤再粉磨，合格細(xì)粉進(jìn)入袋式收塵器收集為成品。部分難磨的大顆粒物料（包括鐵渣）在風(fēng)環(huán)處不能被熱風(fēng)帶起，通過吐渣口進(jìn)入外循環(huán)系統(tǒng)，在此經(jīng)過除鐵后再次進(jìn)入輥磨與新喂物料一起粉磨。出收塵器的成品通過空氣輸送斜槽、提升機(jī)等設(shè)備送入到成品庫(kù)中。

磨機(jī)通風(fēng)和烘干需要的熱空氣由熱風(fēng)爐提供，熱風(fēng)通過管道進(jìn)入磨機(jī)，出磨氣體通過收塵器凈化后由系統(tǒng)風(fēng)機(jī)送出，一部分排入大氣，另一部分循環(huán)入磨。

重慶鈺宏再生資源有限公司TRMS45.3系統(tǒng)工藝流程見圖1。

圖1 重慶鈺宏再生資源有限公司TRMS45.3系統(tǒng)工藝流程示意圖

3 輥磨系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備配置

TRMS45.3礦渣輥磨系統(tǒng)的核心設(shè)備是由中材裝備集團(tuán)有限公司自主研發(fā)的TRMS45.3輥磨。雖然對(duì)于粉磨超細(xì)礦渣粉采用輥磨在能耗方面具有明顯優(yōu)勢(shì)[4]，而采用傳統(tǒng)的礦渣輥磨仍不能滿足生產(chǎn)需求。因此，針對(duì)高比表面積的礦渣粉磨，在采用水平磨盤和錐形磨輥來保證物料形成穩(wěn)定料床的基礎(chǔ)上，配置新型LV選粉機(jī)，并對(duì)磨機(jī)的轉(zhuǎn)速、液壓系統(tǒng)、搖臂系數(shù)等做了優(yōu)化，以保證成品比表面積可以在400～600m2/kg范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)。工藝系統(tǒng)布置了多道除鐵裝置，可有效除去礦渣中金屬鐵，提高輥套和磨盤的耐磨性。

4 礦渣原料性能

礦渣是煉鐵過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，重慶鈺宏再生資源有限公司礦渣主要來自重慶鋼鐵集團(tuán)有限公司，全部為水淬礦渣，礦渣粒度均勻，色澤稍暗，平均粒度約3～5mm，入廠礦渣水分30%～35%。2013年中國(guó)水泥發(fā)展中心對(duì)重慶鈺宏礦渣原料性能進(jìn)行了檢測(cè)分析，結(jié)果如下：

表1 TRMS45.3礦渣粉磨系統(tǒng)主機(jī)配置

（1）礦粉密度ρ＝2.9g/cm3；

（2）粉磨功指數(shù)（Bond法）Wi= 19.78kWh/t（P=80μm）。

從上述檢測(cè)結(jié)果可以看出，重慶鈺宏再生資源有限公司礦渣屬于中等易磨性礦渣。

5 生產(chǎn)實(shí)踐

自2014年1月磨機(jī)安裝完畢，單機(jī)試車、聯(lián)動(dòng)試車后，正式開機(jī)調(diào)試。經(jīng)兩天優(yōu)化實(shí)現(xiàn)磨機(jī)產(chǎn)量96～97t/h，成品比表面積520～540m2/kg，磨機(jī)振動(dòng)1.8～2.1mm/s。

粉磨系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，3月份對(duì)磨機(jī)進(jìn)行了考核，結(jié)果為：原料綜合水分13.9%，產(chǎn)量97.4t/h（干基），平均比表面積537.8m2/kg，主電機(jī)電耗37.6kWh/t。截止到6月中旬，已生產(chǎn)礦粉16萬噸。

表2 正常生產(chǎn)時(shí)磨機(jī)控制主要參數(shù)

磨機(jī)正常生產(chǎn)時(shí)的操作畫面如圖2。

圖2 磨機(jī)正常生產(chǎn)時(shí)中控操作畫面

表3 TRMS45.3系統(tǒng)風(fēng)量測(cè)定結(jié)果

表4 穩(wěn)定投料110t/h時(shí)磨機(jī)振動(dòng)情況

表5 TRMS45.3設(shè)計(jì)指標(biāo)與運(yùn)行情況對(duì)比

磨機(jī)穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)主要控制參數(shù)如表2。

6 運(yùn)行參數(shù)分析

（1）輥磨主機(jī)

從磨機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)運(yùn)行參數(shù)來看，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)無噴水，磨機(jī)振動(dòng)值在1.9～2.1mm/s，通過微調(diào)可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品比表面積在420～540m2/kg；磨機(jī)產(chǎn)量90t/h時(shí)，磨機(jī)正常運(yùn)行的油缸壓力為11～12MPa，磨機(jī)運(yùn)行功率為3 380～3 680kW（磨機(jī)主機(jī)配置4 000kW，目前無進(jìn)相），磨機(jī)出力約80%～90%，達(dá)到了磨機(jī)設(shè)計(jì)的使用效率。

從考核期間的數(shù)據(jù)來看，在比表面積537.8m2/kg時(shí)產(chǎn)量97.4t/h（干基），折合到450m2/kg，礦渣產(chǎn)量可到129t/h，由此可見磨機(jī)產(chǎn)能還有很大的潛力。

（2）選粉機(jī)功率

從投料110t/h磨機(jī)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行期間的選粉機(jī)運(yùn)行情況來看，選粉機(jī)正常給定36～36.5Hz即可滿足礦粉成品比表面積的要求技術(shù)指標(biāo)，此時(shí)選粉機(jī)電流300～315A、轉(zhuǎn)速103～110r/min、功率120～130kW（選粉機(jī)功率配置為314kW），選粉機(jī)電機(jī)出力38%～41%，選粉機(jī)運(yùn)行效果良好，且仍有可優(yōu)化的空間。

（3）風(fēng)機(jī)效率

在連續(xù)運(yùn)行過程中風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速33～34Hz，電流47～50A，風(fēng)機(jī)實(shí)際消耗功率約455～484kW，電機(jī)出力約36%～39%，風(fēng)機(jī)電耗7.4～7.9kWh/t，風(fēng)機(jī)電耗中等；在調(diào)試過程中對(duì)系統(tǒng)風(fēng)量進(jìn)行了多次標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果見表3。

從表3中可以看出，磨機(jī)出口粉塵濃度為260～270g/m3，系統(tǒng)風(fēng)量滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，且風(fēng)管尺寸設(shè)計(jì)有富余。

（4）磨機(jī)振動(dòng)

在穩(wěn)定喂料110t/h、比表面積520m2/kg以上時(shí)對(duì)磨機(jī)振動(dòng)情況進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果見表4。

從表4中可以看出，磨機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行平穩(wěn)，振動(dòng)值小。

7 結(jié)語

中材裝備集團(tuán)有限公司自主研發(fā)的TRMS45.3輥磨系統(tǒng)粉磨高比表面積礦渣粉（≥520m2/kg），各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)能力（表5），為輥磨粉磨高比表面積礦渣粉技術(shù)開辟了新的篇章。

[1]孫樹杉.鋼鐵渣的資源化利用[G].2013年第二屆冶金渣綜合利用培訓(xùn)論文集：2013: 60-75.

[2]馮蕾，張永娟，張雄，等.礦渣顆粒群特征與活性指數(shù)的灰色關(guān)聯(lián)分析[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2009,12（3）：272-276.

[3]章瑞平.本鋼120萬噸礦渣微粉生產(chǎn)線工藝選擇[J].本鋼技術(shù)，2011（6）：4-9.■

TQ172.632.5

A

1001-6171（2015）06-0045-03

通訊地址：1中材裝備集團(tuán)有限公司，天津300400；2重慶鈺宏再生資源有限公司，重慶401220；

2015-03-30；編輯：呂光