TRMS45.3輥磨生產(chǎn)高比表面積礦渣粉的實踐

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。由中材裝備集團有限公司最新研發(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)運轉(zhuǎn)3個多月，生產(chǎn)礦粉16萬噸，從磨機生產(chǎn)情況來看，在成品比表面積520～530m2/kg時可實現(xiàn)產(chǎn)量90～97t/h、主電機電耗37～38kWh/t，達(dá)到或超過了設(shè)計指標(biāo)。

輥磨；礦渣；超細(xì)粉

1 概述

礦渣是煉鐵時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，每噸生鐵可產(chǎn)出1～1.2t高爐渣；用富鐵礦煉鐵時，每噸生鐵只產(chǎn)出0.35～0.5t高爐渣[1]。

隨著我國廢棄物資源化的推進，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、后期強度高、水化熱低、耐久性好等優(yōu)點[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水泥混凝土強度的貢獻主要有兩方面：一是參與水泥水化，降低水化熱補充漿體后期強度；二是填充水泥顆粒與骨料之間的孔隙，提高漿體密實性。

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)流程簡單，操作方便快捷，維護方便[3]。截止到2014年初，中材裝備集團有限公司已出售礦渣輥磨約200臺，在國內(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，由中材裝備集團有限公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)線機電設(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。這是國內(nèi)第一臺國產(chǎn)化超細(xì)粉磨的礦渣輥磨，合同要求：實現(xiàn)磨機礦渣粉設(shè)計產(chǎn)量90t/h、成品比表面積520m2/kg以上，主機電耗≤38kWh/t。2014年3月經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)磨機礦渣粉產(chǎn)量97.4t/h，成品比表面積538m2/kg，主機電耗37.6kWh/t，截止到2014年6月已累計生產(chǎn)礦渣粉16萬噸。現(xiàn)將系統(tǒng)運行情況做以下介紹。

2 礦渣輥磨系統(tǒng)工藝流程

礦渣輥磨系統(tǒng)采用單風(fēng)機系統(tǒng)，工藝流程簡單，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)從其中心向邊緣運動，同時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)顆粒被帶到選粉機進行分選；分選后的粗粉返回到磨盤再粉磨，合格細(xì)粉進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，通過吐渣口進入外循環(huán)系統(tǒng)，在此經(jīng)過除鐵后再次進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、提升機等設(shè)備送入到成品庫中。

磨機通風(fēng)和烘干需要的熱空氣由熱風(fēng)爐提供，熱風(fēng)通過管道進入磨機，出磨氣體通過收塵器凈化后由系統(tǒng)風(fēng)機送出，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有限公司自主研發(fā)的TRMS45.3輥磨。雖然對于粉磨超細(xì)礦渣粉采用輥磨在能耗方面具有明顯優(yōu)勢[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，并對磨機的轉(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年中國水泥發(fā)展中心對重慶鈺宏礦渣原料性能進行了檢測分析，結(jié)果如下：

表1 TRMS45.3礦渣粉磨系統(tǒng)主機配置

（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)實踐

自2014年1月磨機安裝完畢，單機試車、聯(lián)動試車后，正式開機調(diào)試。經(jīng)兩天優(yōu)化實現(xiàn)磨機產(chǎn)量96～97t/h，成品比表面積520～540m2/kg，磨機振動1.8～2.1mm/s。

粉磨系統(tǒng)運轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，3月份對磨機進行了考核，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)時磨機控制主要參數(shù)

磨機正常生產(chǎn)時的操作畫面如圖2。

圖2 磨機正常生產(chǎn)時中控操作畫面

表3 TRMS45.3系統(tǒng)風(fēng)量測定結(jié)果

表4 穩(wěn)定投料110t/h時磨機振動情況

表5 TRMS45.3設(shè)計指標(biāo)與運行情況對比

磨機穩(wěn)定生產(chǎn)時主要控制參數(shù)如表2。

6 運行參數(shù)分析

（1）輥磨主機

從磨機穩(wěn)定運行時運行參數(shù)來看，穩(wěn)定運行時無噴水，磨機振動值在1.9～2.1mm/s，通過微調(diào)可實現(xiàn)產(chǎn)品比表面積在420～540m2/kg；磨機產(chǎn)量90t/h時，磨機正常運行的油缸壓力為11～12MPa，磨機運行功率為3 380～3 680kW（磨機主機配置4 000kW，目前無進相），磨機出力約80%～90%，達(dá)到了磨機設(shè)計的使用效率。

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，由此可見磨機產(chǎn)能還有很大的潛力。

（2）選粉機功率

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

（3）風(fēng)機效率

在連續(xù)運行過程中風(fēng)機轉(zhuǎn)速33～34Hz，電流47～50A，風(fēng)機實際消耗功率約455～484kW，電機出力約36%～39%，風(fēng)機電耗7.4～7.9kWh/t，風(fēng)機電耗中等；在調(diào)試過程中對系統(tǒng)風(fēng)量進行了多次標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果見表3。

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

（4）磨機振動

在穩(wěn)定喂料110t/h、比表面積520m2/kg以上時對磨機振動情況進行了測定，結(jié)果見表4。

從表4中可以看出，磨機正常運行時，運行平穩(wěn)，振動值小。

7 結(jié)語

中材裝備集團有限公司自主研發(fā)的TRMS45.3輥磨系統(tǒng)粉磨高比表面積礦渣粉（≥520m2/kg），各項指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計能力（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，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