摘要:
國內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型選粉機內完成。三是采用管磨機（高細開流或圈流），前兩種粉磨系統，單位產品電耗低（≤45kWh/t）、生產效率高，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調整過程。
工藝基本概況
黃石地區某企業有大量的粒化高爐礦渣資源，為了實現節能減排，發展循環經濟，該公司仍籌措資金興建了一條年產20萬噸規模的礦渣微粉生產線。主機設備采用高效沸騰爐Ф2.4×18m轉筒烘干機（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），生產比表面積≥430m2/kg的S95級礦渣微粉。
根據進磨礦渣的粒度較小（含有少量黑色重礦渣塊及焦炭，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達到S95級。磨內各倉，尤其是第三倉（細磨倉）的研磨體采用了Ф16mm及以下規格的微鍛，在磨機運行過程中第三倉內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”，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。據后來調試過程中測定，礦渣自入磨至出磨，在磨內的停留時間一般在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，球對物料間的點接觸方式，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）內采用Ф20mm、Ф18mm、Ф16mm較小規格的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。同時，磨內高效篩分隔倉板的設置，使磨機各倉的功能得到充分的發揮，能夠確保一倉粉碎后的礦渣粗顆粒經強制篩分，過渡到二倉，被二倉內的小鋼鍛進行粗、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粉碎。粗、中顆粒礦渣在二倉內研磨后，再經過第二道強制篩分裝置，第二倉篩分裝置內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。磨內高效篩分隔倉板充分顯示出這種在高細磨技術中獨具的“小篦縫，大流通”的篩分機理，看似篩縫較小，但總的篩孔數量多，過料面積大而順暢，在單位時間內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的生產效率。
磨內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，驅動功率有較大的富余，同時啟動運轉系統帶有靜止式進相器，主電機運行電流在額定范圍內時，可以驅動140～150t研磨體.實際裝載量131t研磨體在負載運行試車時按調試規定按比例分步計入。磨內各倉研磨體材質均為中鉻合金白口鑄鐵，由安徽寧國某專業鑄造廠提供。
裝機運行及調試
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，由于系專業人員安裝調試，空載試機過程一切正常。
②負載運行及調試。空載運行24h后，磨機大小齒輪嚙合正常，運行電流較穩定，遂決定負載運行及調試，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，未發現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量的調試：我們按照30t/h的產量設定，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，臺產量30t/h，礦渣粉比表面積降至395m2/kg，于是將產量暫時降至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，磨機臺產量穩定在28t/h。
應注意的技術問題
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，直接影響磨機系統的產、質量，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，初步過濾去除黑色重礦渣及焦炭。濕礦渣經皮帶傳送入烘干機前，再設置一道對角線30mm的細篩網，確保烘干后的礦渣無大塊雜質，為穩定后續磨機臺時產量及礦渣微粉質量創造良好的先決條件。
②重視磨前除鐵。
粒化高爐礦渣是高爐冶煉生鐵過程中的產物，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量和礦渣微粉的質量，還會導致研磨體級配紊亂，惡化磨內粉磨環境。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，確保粉磨工藝穩定。
③嚴格控制入磨礦渣水分。高細開流礦渣管磨機粉磨工藝不同與立磨和輥壓機，在實際生產過程中，入磨礦渣水分大對系統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整入機礦渣流量或調整沸騰爐爐溫即可達到控制出機礦渣水分的目的。
④定期補充磨內研磨體。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定的比表面積，需定期向磨內各倉補充研磨體。我們確定每半月按產量補充一次（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定的粉磨效率及出磨礦渣微粉的比表面積。
⑤做好新渣、舊渣的搭配。生產實踐證明：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，其玻璃體產生脆化，微觀結構中的應力釋放，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，經再次檢測，經過搭配后生產的礦渣微粉活性指數較好且穩定。
通過采取相應技術措施，磨機研磨體裝載量在131t時，生產S95級礦渣粉（≥430m2/kg），臺時產量達28t。為了進一步提高產量、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、工作正常。
采用高細管磨機制備礦渣微粉，工藝技術成熟可靠，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、系統產量低，噸礦渣粉磨電耗高出上述粉磨系統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，但其生產規模也大，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，同管磨機系統相比，噸礦渣電費成本降低15～18元。尤其是立磨實現了烘干、粉磨、選粉一體化，現已成為礦渣微粉制備主機選型的主導方向。
