Φ3.2×13m高细开流矿渣磨的试产与调整

工艺基本概况  

　　为了实现节能减排，发展循环经济，兴建一条年产20万吨规模的矿渣微粉生产线。主机设备采用高效沸腾炉Ф2.4×18m转筒烘干机（烘干能力≥50t/h）及Ф3.2×13m高细开流三仓管磨机，生产比表面积≥430m²/kg的S95级矿渣微粉。  

　　根据进磨矿渣的粒度较小（含有少量黑色重矿渣块及焦炭，大粒度＜20mm）的特点，在设计研磨体级配时，必须重点考虑研磨体对矿渣的磨细能力，即选用较小规格的研磨体，提高单位重量研磨体的总表面积，以增大对矿渣颗粒群的接触与粉磨机率，在合理的粉磨时间内将矿渣磨细，使出磨矿渣微粉的细度（比表面积）达到控制指标（≥430m2/kg）要求。  

　　为了确保矿渣粉的比表面积达到设计指标（≥430m²/kg），以保证矿渣的活性指数达到S95级。磨内各仓，尤其是第三仓（细磨仓）的研磨体采用了Ф16mm及以下规格的微锻，在磨机运行过程中第三仓内的活化衬板有效的激活了微形研磨体的研磨功能，解决了细颗粒物料滞留及微形研磨体的抛落、研磨高度低的弊端，改变了传统粉磨过程中研磨体的运动轨迹，并有效阻止微形研磨体反窜，消除物料“滞留区”，强化了细磨仓的研磨能力。微形研磨体的激活，使其对细颗粒物料的剪切、研磨能力大大增强，物料的磨细程度（比表面积）显着提高，至此对矿渣粉磨任务完成。据后来调试过程中测定，矿渣自入磨至出磨，在磨内的停留时间一般在20～25min左右。  

　　由于入磨颗粒状矿渣中含有少量的黑色块状重矿渣及焦炭，为提高第一仓（粉碎粗磨仓）的粉碎能力，按比例配入Ф70mm、Ф60mm钢球6t；第二仓（过渡仓）的研磨体在选取时有两种不同意见，企业方认为应全部或部分用球或锻混装。笔者认为应选用小钢锻，主要是考虑到第二仓（过渡仓）的设置承前启后，其位置非常重要，实际上是为第三仓（细磨仓）的粉磨创造条件，故必须提高第二仓（过渡仓）的研磨能力。如果选择全部用球或采用球、锻混装，虽然比单独用小锻时研磨体之间有一定的空隙率，会适当增大矿渣的过料能力，但却加重了第三仓（细磨仓）的粉磨负担，又因采用的是开流粉磨工艺，很可能会导致出磨矿渣微粉跑粗，比表面积偏低。对于粉磨较细颗粒物料（一仓流至二仓之间的矿粉比表面积在100～130m²/kg）而言，球对物料间的点接触方式，其研磨效率仍不及小钢锻对物料的接触方式好。终按笔者意见在第二仓（过渡仓）内采用Ф20mm、Ф18mm、Ф16mm较小规格的3种钢锻，以增强对一仓流入的矿渣粗粉的研磨能力，为第三仓（细磨仓）微形研磨体对矿渣粉的进一步磨细奠定良好基础。同时，磨内高效筛分隔仓板的设置，使磨机各仓的功能得到充分的发挥，能够确保一仓粉碎后的矿渣粗颗粒经强制筛分，过渡到二仓，被二仓内的小钢锻进行粗、中程度的研磨，在一定筛孔尺寸条件下，一仓内小于筛孔尺寸的矿渣颗粒才能够顺利通过筛分装置，否则仍留在一仓被继续粉碎。粗、中颗粒矿渣在二仓内研磨后，再经过第二道强制筛分装置，第二仓筛分装置内筛孔尺寸小于第一道筛孔，对矿渣细颗粒顺利进入第三仓（细磨仓）的高效研磨创造了良好条件。  

　　高效筛分隔仓板对矿渣颗粒的强制筛分是矿渣被磨细的充分条件，而磨机的第三仓（细磨仓）长度长，微形研磨体的应用是矿渣微粉高细磨中的必要条件。磨内高效筛分隔仓板充分显示出这种在高细磨技术中独具的“小篦缝，大流通”的筛分机理，看似筛缝较小，但总的筛孔数量多，过料面积大而顺畅，在单位时间内物料的通过量并不会降低，只对符合后仓研磨的物料颗粒及时筛分通过。高效筛分隔仓板的设置，显着提高了整个粉磨系统的生产效率。  

　　磨内研磨体实际设计装载量为131t，比额定装载量125t多6t，考虑主电机功率为1600kW，驱动功率有较大的富余，同时启动运转系统带有静止式进相器，主电机运行电流在额定范围内时，可以驱动140～150t研磨体.实际装载量131t研磨体在负载运行试车时按调试规定按比例分步计入。磨内各仓研磨体材质均为中铬合金白口铸铁。  

　　装机运行及调试  

　　①空载试机。矿渣磨机在未装载研磨体的前提下，空载试机24h，主要观察运行中进、出口球面瓦发热情况，电机、减速机温升、振动以及主传动齿轮啮合等，由于系专业人员安装调试，空载试机过程一切正常。   
　　②负载运行及调试。空载运行24h后，磨机大小齿轮啮合正常，运行电流较稳定，遂决定负载运行及调试，负载运行方案分为5个步骤。  

　　按照上述负载试车步骤运行过程中，未发现磨机传动部位有异常情况，大小齿轮啮合正常，各时段主机运行电流稳定.当装载量满载装入131t时，主机运行电流在102A，出磨矿渣粉比表面积450±20m2/kg，符合控制指标要求。  

　　该磨机负载运行时台时产量的调试：按照30t/h的产量设定，各时段下料量与研磨体装入比例同步，即装入30%研磨体，按30%台时产量下料，以此类推。同时每半个小时用自动比表面积仪检测一次出磨矿渣微粉的比表面积，当磨机研磨体按100%装载量计入时，台产量30t/h，矿渣粉比表面积降至395m2/kg，于是将产量暂时降至28t/h，矿渣粉比表面积升至435m²/kg。  

　　可以看出：采用Ф3.2×13m高细开流磨磨制矿渣微粉的相关理化性能指标完全达到GB/T18046-2000《用于水泥和混凝土中的矿渣粉》国家标准，磨机台产量稳定在28t/h。  

　　注意的技术问题  

　　①做好湿矿渣的筛分工作。众所周知，矿渣微粉系由粒化高炉矿渣经磨细而成，其中含有少量的焦炭及黑色块状重矿渣，不但活性差而且易磨性差，直接影响磨机系统的产、质量，必须予以剔除。  

　　为此，在渣场进料口处设置对角线70mm的钢筋粗筛网，初步过滤去除黑色重矿渣及焦炭。湿矿渣经皮带传送入烘干机前，再设置一道对角线30mm的细筛网，确保烘干后的矿渣无大块杂质，为稳定后续磨机台时产量及矿渣微粉质量创造良好的先决条件。  

　　②重视磨前除铁。  

　　粒化高炉矿渣是高炉冶炼生铁过程中的产物，其中含有一定的金属铁，如不及时去除，不但显着影响磨机的产量和矿渣微粉的质量，还会导致研磨体级配紊乱，恶化磨内粉磨环境。所以，必须设置多道磨前除铁工艺（单道除铁工艺的除铁效率较低）消除金属铁粒对矿渣粉磨过程的危害。一般可以设置三道：第一道设置在烘干机进料皮带上方，第二道在矿渣烘干出料部位，第三道在入磨皮带上方设置。上述除铁工艺，除铁效率可达99%以上，确保粉磨工艺稳定。  

　　③严格控制入磨矿渣水分。高细开流矿渣管磨机粉磨工艺不同与立磨和辊压机，在实际生产过程中，入磨矿渣水分大对系统粉磨效率和矿渣微粉的比表面积指标将造成不良影响，必须严格控制。采用高效沸腾炉改造的回转式烘干机，矿渣出机水分大值为1.20%，一般多在0.8%～1.0%，操作中只须通过适当调整入机矿渣流量或调整沸腾炉炉温即可达到控制出机矿渣水分的目的。  

　　④定期补充磨内研磨体。粒化高炉矿渣的显微硬度（HV650）高于水泥熟料（HV550左右）、韧性好、易磨性差，吨矿渣粉研磨体消耗约为水泥磨的两倍左右。为使矿渣微粉具有稳定的比表面积，需定期向磨内各仓补充研磨体。我们确定每半月按产量补充一次（初步按250g/t矿渣磨耗计算），即每月补充两次研磨体，以使磨机能够长期保持较高而稳定的粉磨效率及出磨矿渣微粉的比表面积。  

　　⑤做好新渣、旧渣的搭配。生产实践证明：同一高炉出的矿渣，堆积一段时间（2～3个月）以后的旧矿渣比新出炉的矿渣易磨，台时产量更高出2～3t，新矿渣的易磨性低于旧陈矿渣;这是由于矿渣在堆积一段时间后，其玻璃体产生脆化，微观结构中的应力释放，易磨性得到显着的改善。但是，较长时间存放的旧矿渣尽管比表面积与新矿渣相同，其活性指数却明显低于新渣。我们通过试验证实:在相同比表面积时（≥440m2/kg），新渣的7d、28d活性指数分别比旧渣高出1%～3%和2%～4%。为此，将新出炉的矿渣和陈矿渣按1誜1比例搭配后进行粉磨，经再次检测，经过搭配后生产的矿渣微粉活性指数较好且稳定。  

　　通过采取相应技术措施，磨机研磨体装载量在131t时，生产S95级矿渣粉（≥430m²/kg），台时产量达28t。为了进一步提高产量、降低粉磨电耗，又对第三仓补充Ф8×8mm微锻9t，总计装载量在140t。调整后，主电机（进相后）运行电流在108～110A，未超过额定电流（≤112A）设计要求，磨机运行平稳、工作正常。  

　　采用高细管磨机制备矿渣微粉，工艺技术成熟可靠，属于矿渣粉磨的初级阶段。虽然一次性投资较低，但在制备相同比表面积矿渣微粉时与立磨、辊压机工艺相比，其粉磨电耗高、系统产量低，吨矿渣粉磨电耗高出上述粉磨系统25～30kWh。而采用立磨、辊压机制备矿渣微粉工艺，虽然一次性投资较大，但其生产规模也大，这两种设备的粉磨机理为高效率的“料床粉磨”，吨矿渣粉磨电耗≤45kWh，同管磨机系统相比，吨矿渣电费成本降低15～18元。尤其是立磨实现了烘干、粉磨、选粉一体化，现已成为矿渣微粉制备主机选型的主导方向。

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高产高细矿渣粉磨系统和技术

    高产高细矿渣粉磨系统和技术是我公司在普通圈流磨的基础上，针对矿渣显微组织为玻璃体结构，晶格缺陷少，易磨性差和成品比表面积高的特点，结合公司多年积累的经验，充分考虑水份、温度和粒度对矿渣流动性的影响，以矿渣筛分隔仓装置和磨内筛分技术为核心，在研磨仓用适当的细研磨体进行研磨，对原粉磨系统进行整体优化设计而开发的新型粉磨系统。其原理是磨内设置筛分隔仓装置，拦截大颗粒，使其返回以仓继续破碎，合格的细颗粒进入研磨仓，根据物料特性、粒度、工艺状况，配以合适的球段，采用大表面积的小规格研磨体进行研磨，出磨的半成品，经过选粉机选粉，粗粉送回一仓继续粉磨，从而获得高产量、高比表面积的成品。该技术可用于对现有的圈流粉磨系统进行改造。 
改造内容 
      磨内筛分改造是以筛分隔仓装置、有挡料功能的活化衬板、料段分离装置等代替原有的普通隔仓板、段仓少部分衬板、出料篦板；根据磨机及物料的具体情况及产品质量要求，对磨机仓长、筛分隔仓装置位置等进行系统优化，配以合理的球段级配。 
其具体措施如下： 
（1）磨机内采用矿渣筛分隔仓装置，使球仓的物料进入筛分隔仓装置后，对矿渣进行粗细分离，粗料返回球仓，细料顺利进入研磨仓。 
（2）采用小段。进入段仓的细物料采用与之相应的研磨效率较高的研磨体进行强化研磨，由于小段的单位表面积较普通研磨体提高一倍以上，因此研磨能力大幅度增加，提高粉磨效果。 
（3）段仓安装有挡料功能的活化衬板。为了改善离筒体表面较远的钢段层因衬板不能有效带动而使其运动程度微弱所形成的“滞留区”对粉磨效率的影响，在“滞留区”安装了活化衬板，加强各段层的运动，同时活化衬板起减缓料流速度，适当提高段仓存料量，提高粉磨效率的作用。 
（4）磨尾出料装置具有料段分离、控制物料流速功能，既能使水泥成品顺利出磨而小研磨体不溢出磨外，同时起控制物料流速，保持适当存料量的作用。