提高圈流磨礦渣微粉質量的技術措施

解少紅 賈保栓 張日華

1河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002） 2濟源國泰微粉科技有限公司（459000）3洛陽理工學院（471023）

0 引言

濟源國泰微粉科技有限公司是濟源鋼鐵公司的下屬企業，是我省目前從事礦渣微粉生產規模較大的企業。現有3條φ3.2 m×13 m圈流生產線,其中一條配有輥壓機預粉磨系統，年產S95、S75礦渣微粉70余萬噸，產品主要銷往鄭州、洛陽等城市的混凝土攪拌站和水泥廠，為提高當地混凝土質量提供了技術保障。其中2號線與1號線比較,產量低1.0 t/h 左右，產品細度（45 μm）相差不大，但比表面積卻偏低。

1 現狀

2號線生產工藝流程見圖1,主要設備性能見表1，磨機內部結構及相關參數見表2，磨內篩余曲線見圖2。主要工藝參數∶礦渣入磨粒度≤5 mm,水分≤1.5%，物料磨內停留時間25 min，出磨混合料45 μm 篩余 12.0%±1.5%,比表面積（225±15） kg/m2,成品 45 μm 篩余 0.8%～1.5%,比表面積 370～390 kg/m2，回粉（粗粉）料 45 μm 篩余 17.0%±1.5%，比表面積（188±15） kg/m2，產量（26±0.5） t/h。主要表現的問題∶生產線上，系統的循環負荷偏大且不穩定，一般達到150%以上，經常出現堵塞回粉輸送設備的現象；在產品上與1號磨比較∶45 μm篩余相差不大，有時甚至更小，但比表面積總是低30～50 kg/m2，而且難以達到400 kg/m2以上,通過檢測機構顆粒級配分析顯示，產品中3～10 μm的顆粒比例偏低，嚴重制約了礦渣微粉的等級。

2 存在問題分析

表1 礦渣微粉粉磨系統主要設備一覽表

表2 φ3.2 m×13 m磨機內部有關技術參數

礦渣與水泥相比，入磨粒度小，易磨性差（約為熟料的0.7左右），而產品的比表面積一般比水泥高50 kg/m2以上，因此在工藝流程、設備選型以及工藝參數的確定等方面與粉磨水泥有所區別。從礦渣微粉的活性分析,要求礦渣微粉5 μm以下的顆粒含量較高，這就要求在粉磨過程中微粉量要達到一定比例。同時從生產角度分析，采用圈流生產，對系統的選粉設備要求較高。

通過圖1及表1、2可以看出，該系統粉磨礦渣微粉是合理與先進的，主要設備選型（特別是選粉機）及磨機內部結構（襯板、隔倉板等）都比較合理，適合礦渣微粉粉磨。但其他技術參數就存在問題，主要表現在：磨機本身的各倉長度、研磨體級配以及填充率等；系統則表現為出磨比表面積、循環負荷等方面。從圖2可以看出,從進料口到出料口，45 μm的篩余變化還是比較大的,但比表面積的變化卻不大，特別是第三倉。由此不難分析，該系統比表面積偏低的原因，主要是磨內（三倉）研磨能力不夠，出磨物料中粒徑5 μm以下的顆粒含量不高，大多數粒徑可能集中在20～30 μm之間。

產生上述情況的原因是多方面的，僅從該系統本身分析，主要表現在∶1）磨內鋼球級配不合理，雖然平均球徑不大，但大直徑的球偏多，產生進入二倉物料粒徑偏大現象。2）三個倉的長度分配不合理，影響破碎與研磨能力的平衡，特別是三倉磨的過渡倉。3）作為圈流磨，粉磨比表面積較高的料，出磨比表面積應控制合理范圍，循環負荷如果偏大，磨內物料流速高，產生比表面積偏低現象。

表3 φ3.2 m×13 m磨機內部（改造后）有關技術參數

3 技術措施

影響磨機粉磨效率的因素很多，主要表現為機械與工藝兩個方面，其中機械方面有磨機的內部結構，系統設備的選型與配置；工藝方面有研磨體級配、磨內球料比、出磨物料的細度（比表面積）的控制、系統的循環負荷等。

要解決礦渣微粉篩余（45 μm）不大，但比表面積偏小的問題，必須解決磨機的研磨能力和相應的循環負荷，也就是要保證出磨的混合料保持一定的比表面積和相應的粒徑5 μm以下的顆粒含量。為此要解決磨機內部結構（倉長、研磨體級配），提高研磨能力，保證出磨混合料的比表面積，使循環負荷降到100%以下。采取主要技術措施∶

1）調整磨機各倉長度。針對粉磨礦渣微粉，現在磨機各倉長度不是很合理，主要表現在二、三倉長度比例上，現在的二倉長度偏大。在圈流系統中，二倉為過渡倉，相應的研磨體較大，對粉磨微粉，特別是對增加粒徑5 μm左右的顆粒不利。因此需要調整二、三倉長度，將現二倉長度縮短，具體長度為1.5塊襯板，即850 mm，長度由現在的3.25 m縮短到2.4 m，三倉長度由5.75 m增加到6.6 m。

2）調整一、二倉研磨體級配。由于礦渣的入磨粒度較小（85%小于3 mm）,且粉磨礦渣微粉時要求系統的循環負荷較小（一般要求小于100%），如果一倉的球徑（特別是最大球）太大時，會產生一倉物料流速快，影響微粉的產生量，對礦渣微粉的比表面積不利；同時在平均球徑不變的條件下，不同的配比對礦渣微粉的比表面積影響也不同。針對2號線，采用平均球徑控制在35～40 mm之間，去掉60 mm大球，提高50 mm、40 mm鋼球量。并通過小磨模擬試驗，確定大磨的鋼球級配。

改造后φ3.2 m×13 m圈流生產線磨內具體數據見表3。

3）控制合理的工藝參數。在圈流粉磨礦渣微粉中，控制出磨物料的細度（比表面積）對系統生產和成品質量都有非常重要的影響。因為當出磨比表面積偏低，而要求產品比表面積高時，會產生成品比表面積達不到要求，同時系統的循環負荷加大，隨著生產進行會產生惡性循環，回料量急劇增加，磨機飽磨等現象，影響磨機的正常生產。結合系統配置的選粉機，參考1號線及國內同類廠情況，確定出磨及回料比表面積分別為260～270 kg/m2、小于200 kg/m2，微粉比表面積大于400 kg/m2。

4 改造效果

通過采用上述技術措施對系統進行改造，正常運行后基本達到預期效果,通過近3個月生產，產量與原來變化不大，基本保持在26 t/h，回料未出現堵塞現象。其它（出磨、回粉等）技術參數見表4，表4是3個月中不同時間連續檢測的數據。

表4 φ3.2 m×13 m磨機圈流系統改造后出磨、回粉等技術參數

改造后，生產中存在的不足之處是，雖然產品的比表面積提高了，但產量沒有提高，甚至有時比原來略低；選粉系統沒有達到理想狀態，系統的風料配合不好，選粉效果沒有達到設計值。作者認為，粉磨礦渣微粉時，計算選粉效率和循環負荷時采用原有的計算公式存在問題，因為公式中三個值（出磨、回粉、成品）分別采用80 μm篩通過量，而在粉磨礦渣微粉時，這三個值可能會相同（出磨、成品為100），計算的結果可能會一樣。而實際生產中采用45 μm篩或比表面積控制,這樣就產生不同結果，因此只能通過回料量的情況加以判斷。

5 結論

該廠采用球磨機圈流工藝粉磨礦渣微粉是合理的。要提高產品的比表面積，必須保證粉磨過程中產生的微粉量,也就是要保證出磨的比表面積。為此，磨機的倉長、鋼球級配等必須合理，同時保證合適的工藝參數。