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；二是采用輥壓機(jī)+V型選粉機(jī)（或打散分級(jí)機(jī)）+高效選粉機(jī)的流程，礦渣烘干過程在V型選粉機(jī)內(nèi)完成；三是采用管磨機(jī)（高細(xì)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(xì)開流三倉管磨機(jī)制備礦渣微粉及其試產(chǎn)調(diào)整過程。
工藝基本概況
為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，興建一條年產(chǎn)20萬噸規(guī)模的礦渣微粉生產(chǎn)線。主機(jī)設(shè)備采用高效沸騰爐Ф2.4×18m轉(zhuǎn)筒烘干機(jī)（烘干能力≥50t/h）及Ф3.2×13m高細(xì)開流三倉管磨機(jī)，生產(chǎn)比表面積≥430m2/kg的S95級(jí)礦渣微粉。
根據(jù)進(jìn)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(diǎn)，在設(shè)計(jì)研磨體級(jí)配時(shí)，必須重點(diǎn)考慮研磨體對(duì)礦渣的磨細(xì)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(duì)礦渣顆粒群的接觸與粉磨機(jī)率，在合理的粉磨時(shí)間內(nèi)將礦渣磨細(xì)，使出磨礦渣微粉的細(xì)度（比表面積）達(dá)到控制指標(biāo)（≥430m2/kg）要求。
為了確保礦渣粉的比表面積達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)（≥430m2/kg），以保證礦渣的活性指數(shù)達(dá)到S95級(jí)。磨內(nèi)各倉，尤其是第三倉（細(xì)磨倉）的研磨體采用了Ф16mm及以下規(guī)格的微鍛，在磨機(jī)運(yùn)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(xì)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(yùn)動(dòng)軌跡，并有效阻止微形研磨體反竄，消除物料“滯留區(qū)”，強(qiáng)化了細(xì)磨倉的研磨能力。微形研磨體的激活，使其對(duì)細(xì)顆粒物料的剪切、研磨能力大大增強(qiáng)，物料的磨細(xì)程度（比表面積）顯著提高，至此對(duì)礦渣粉磨任務(wù)完成。據(jù)后來調(diào)試過程中測(cè)定，礦渣自入磨至出磨，在磨內(nèi)的停留時(shí)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(shí)有兩種不同意見，企業(yè)方認(rèn)為應(yīng)全部或部分用球或鍛混裝。筆者認(rèn)為應(yīng)選用小鋼鍛，主要是考慮到第二倉（過渡倉）的設(shè)置承前啟后，其位置非常重要，實(shí)際上是為第三倉（細(xì)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(dú)用小鍛時(shí)研磨體之間有一定的空隙率，會(huì)適當(dāng)增大礦渣的過料能力，但卻加重了第三倉（細(xì)磨倉）的粉磨負(fù)擔(dān)，又因采用的是開流粉磨工藝，很可能會(huì)導(dǎo)致出磨礦渣微粉跑粗，比表面積偏低。對(duì)于粉磨較細(xì)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(diǎn)接觸方式，其研磨效率仍不及小鋼鍛對(duì)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(qiáng)對(duì)一倉流入的礦渣粗粉的研磨能力，為第三倉（細(xì)磨倉）微形研磨體對(duì)礦渣粉的進(jìn)一步磨細(xì)奠定良好基礎(chǔ)。同時(shí)，磨內(nèi)高效篩分隔倉板的設(shè)置，使磨機(jī)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(qiáng)制篩分，過渡到二倉，被二倉內(nèi)的小鋼鍛進(jìn)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(qiáng)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(duì)礦渣細(xì)顆粒順利進(jìn)入第三倉（細(xì)磨倉）的高效研磨創(chuàng)造了良好條件。
高效篩分隔倉板對(duì)礦渣顆粒的強(qiáng)制篩分是礦渣被磨細(xì)的充分條件，而磨機(jī)的第三倉（細(xì)磨倉）長度長，微形研磨體的應(yīng)用是礦渣微粉高細(xì)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(xì)磨技術(shù)中獨(dú)具的“小篦縫，大流通”的篩分機(jī)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(shí)間內(nèi)物料的通過量并不會(huì)降低，只對(duì)符合后倉研磨的物料顆粒及時(shí)篩分通過。高效篩分隔倉板的設(shè)置，顯著提高了整個(gè)粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。
磨內(nèi)研磨體實(shí)際設(shè)計(jì)裝載量為131t，比額定裝載量125t多6t，考慮主電機(jī)功率為1600kW，驅(qū)動(dòng)功率有較大的富余，同時(shí)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)帶有靜止式進(jìn)相器，主電機(jī)運(yùn)行電流在額定范圍內(nèi)時(shí)，可以驅(qū)動(dòng)140～150t研磨體.實(shí)際裝載量131t研磨體在負(fù)載運(yùn)行試車時(shí)按調(diào)試規(guī)定按比例分步計(jì)入。磨內(nèi)各倉研磨體材質(zhì)均為中鉻合金白口鑄鐵。
裝機(jī)運(yùn)行及調(diào)試
①空載試機(jī)。礦渣磨機(jī)在未裝載研磨體的前提下，空載試機(jī)24h，主要觀察運(yùn)行中進(jìn)、出口球面瓦發(fā)熱情況，電機(jī)、減速機(jī)溫升、振動(dòng)以及主傳動(dòng)齒輪嚙合等，由于系專業(yè)人員安裝調(diào)試，空載試機(jī)過程一切正常。
②負(fù)載運(yùn)行及調(diào)試。空載運(yùn)行24h后，磨機(jī)大小齒輪嚙合正常，運(yùn)行電流較穩(wěn)定，遂決定負(fù)載運(yùn)行及調(diào)試，負(fù)載運(yùn)行方案分為5個(gè)步驟。
按照上述負(fù)載試車步驟運(yùn)行過程中，未發(fā)現(xiàn)磨機(jī)傳動(dòng)部位有異常情況，大小齒輪嚙合正常，各時(shí)段主機(jī)運(yùn)行電流穩(wěn)定.當(dāng)裝載量滿載裝入131t時(shí)，主機(jī)運(yùn)行電流在102A，出磨礦渣粉比表面積450±20m2/kg，符合控制指標(biāo)要求。
該磨機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量的調(diào)試：按照30t/h的產(chǎn)量設(shè)定，各時(shí)段下料量與研磨體裝入比例同步，即裝入30%研磨體，按30%臺(tái)時(shí)產(chǎn)量下料，以此類推。同時(shí)每半個(gè)小時(shí)用自動(dòng)比表面積儀檢測(cè)一次出磨礦渣微粉的比表面積，當(dāng)磨機(jī)研磨體按100%裝載量計(jì)入時(shí)，臺(tái)產(chǎn)量30t/h，礦渣粉比表面積降至395m2/kg，于是將產(chǎn)量暫時(shí)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(xì)開流磨磨制礦渣微粉的相關(guān)理化性能指標(biāo)完全達(dá)到GB/T18046-2000《用于水泥和混凝土中的礦渣粉》國家標(biāo)準(zhǔn)，磨機(jī)臺(tái)產(chǎn)量穩(wěn)定在28t/h。
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(xì)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(jī)系統(tǒng)的產(chǎn)、質(zhì)量，必須予以剔除。
為此，在渣場進(jìn)料口處設(shè)置對(duì)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(jī)前，再設(shè)置一道對(duì)角線30mm的細(xì)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(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量及礦渣微粉質(zhì)量創(chuàng)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(chǎn)物，其中含有一定的金屬鐵，如不及時(shí)去除，不但顯著影響磨機(jī)的產(chǎn)量和礦渣微粉的質(zhì)量，還會(huì)導(dǎo)致研磨體級(jí)配紊亂，惡化磨內(nèi)粉磨環(huán)境。所以，必須設(shè)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(duì)礦渣粉磨過程的危害。一般可以設(shè)置三道：第一道設(shè)置在烘干機(jī)進(jìn)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(shè)置。上述除鐵工藝，除鐵效率可達(dá)99%以上，確保粉磨工藝穩(wěn)定。
③嚴(yán)格控制入磨礦渣水分。高細(xì)開流礦渣管磨機(jī)粉磨工藝不同與立磨和輥壓機(jī)，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，入磨礦渣水分大對(duì)系統(tǒng)粉磨效率和礦渣微粉的比表面積指標(biāo)將造成不良影響，必須嚴(yán)格控制。采用高效沸騰爐改造的回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)，礦渣出機(jī)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(dāng)調(diào)整入機(jī)礦渣流量或調(diào)整沸騰爐爐溫即可達(dá)到控制出機(jī)礦渣水分的目的。
④定期補(bǔ)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(bǔ)充研磨體。我們確定每半月按產(chǎn)量補(bǔ)充一次（初步按250g/t礦渣磨耗計(jì)算），即每月補(bǔ)充兩次研磨體，以使磨機(jī)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。
⑤做好新渣、舊渣的搭配。生產(chǎn)實(shí)踐證明：同一高爐出的礦渣，堆積一段時(shí)間（2～3個(gè)月）以后的舊礦渣比新出爐的礦渣易磨，臺(tái)時(shí)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(shí)間后，其玻璃體產(chǎn)生脆化，微觀結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力釋放，易磨性得到顯著的改善。但是，較長時(shí)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(yàn)證實(shí):在相同比表面積時(shí)（≥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(jìn)行粉磨，經(jīng)再次檢測(cè)，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(yīng)技術(shù)措施，磨機(jī)研磨體裝載量在131t時(shí)，生產(chǎn)S95級(jí)礦渣粉（≥430m2/kg），臺(tái)時(shí)產(chǎn)量達(dá)28t。為了進(jìn)一步提高產(chǎn)量、降低粉磨電耗，又對(duì)第三倉補(bǔ)充Ф8×8mm微鍛9t，總計(jì)裝載量在140t。調(diào)整后，主電機(jī)（進(jìn)相后）運(yùn)行電流在108～110A，未超過額定電流（≤112A）設(shè)計(jì)要求，磨機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、工作正常。
采用高細(xì)管磨機(jī)制備礦渣微粉，工藝技術(shù)成熟可靠，屬于礦渣粉磨的初級(jí)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(shí)與立磨、輥壓機(jī)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(jī)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(shè)備的粉磨機(jī)理為高效率的“料床粉磨”，噸礦渣粉磨電耗≤45kWh，同管磨機(jī)系統(tǒng)相比，噸礦渣電費(fèi)成本降低15～18元。尤其是立磨實(shí)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(jī)選型的主導(dǎo)方向。
