立磨礦渣粉磨工藝及裝備先進技術

馬健

【摘 要】水淬礦渣細磨成礦渣微粉，是制成礦渣水泥的重要原料。本文對立磨礦渣粉磨工藝及裝備現狀進行了分析，并以國內生產的HRM設備為例，對相關的先進技術進行了介紹。

【關鍵詞】立磨;礦渣粉磨;工藝及裝備;技術

礦渣微粉在二十世紀初以“礦物外加劑”的身份被納入《高強、髙性能混凝土用礦物外加劑國家標準》混凝土第六組分，這標志著礦渣微粉技術走向成熟，并徹底改變了高爐熔渣的命運，使它從“廢渣”搖身一變成為了一種重要的“資源”。

一、礦渣微粉及生產工藝

在煉鋼過程中，伴隨每噸生鐵的產生，還有大于0.3噸的廢渣從爐中排出。這種廢渣名叫高爐熔渣，是公認的二次資源，具有很強的綜合利用價值。我國常用的高爐熔渣處理方法是在出爐后用冷水對其進行快速降溫，使之迅速冷凝成為玻璃體結構的水淬礦渣。

水淬礦渣具有非常高的潛在活性，將它細磨成礦渣微粉，與細磨后的熟料粉、石膏粉等材料混合，能制成強度較高的礦渣水泥，即使是在普通的水泥中加入一定比例的礦渣微粉，也能使其強度增加[1]。與普通水泥相比，礦渣水泥更適合體積較大的混凝土或海洋環境及高溫施工環境使用。

當今的礦渣微粉生產工藝流程眾多，且根據設備的不同優劣勢明顯。比如產量低但能耗高的球磨機粉磨工藝、能耗略低但工藝復雜的輥壓機和球磨機共同粉磨的工藝，以及目前的主流礦渣微粉工藝——能耗、噪音、工藝和占地面積都相對理想的立磨粉磨工藝。

二、立磨礦渣粉磨工藝的技術優勢

礦渣所含水分較高，并且研磨起來難度比較大，立磨礦渣粉磨工藝是目前比較理想的礦渣粉磨工藝，它是一種高效節能的綠色環保工藝，對比質量達到GB/T18046-2000要求的礦渣微粉，使用立磨技術節省一半以上的電量，僅耐磨材料消耗一項，就要比球磨技術低130多倍，燃料消耗也相對較少。由于這種工藝流程簡單，具備破碎、粉磨、烘干、選粉功能，且適合露天作業，使企業用于設備和土建的投資大大減少。最重要的是，立磨技術加工的礦渣微粉應市場的需求有多種不同的細度，銷路暢通。

三、礦渣立磨裝備及先進技術

（一）礦渣粉磨裝備的市場需求

礦渣微粉是水泥制造企業所需的重要原料，市場需求量大，同時鋼鐵企業產出的高爐熔渣同樣產量巨大，這意味著所有進行礦渣微粉生產的企業都對大型化生產線有著共同的需求，這種需求就是對大型礦渣微粉生產設備的需求。

（二）礦渣立磨裝備的現狀

德國的萊歇公司、伯力修斯公司和日本的神戶制鋼公司等很多大型立磨生產公司都有自己研發并制造的礦渣立磨設備，比如萊歇公司的LM、伯力修公司的RM、神戶制鋼公司的OK等，很多國家的優秀礦渣立磨設備都在國際市場上占有一席之地。在我國，礦渣立磨技術研發單位也逐年增多。自進入二十一世紀以來，礦渣粉磨技術獲得長足發展，越來越多接近甚至達到國際先進水平的科技成果脫穎而出。但從總體上看，我國的礦渣粉磨設備研發工作在奔向國際先進行列的過程中，還有很長的路要走。

（三）礦渣立磨裝備的先進工藝和技術

我們以合肥水泥研究設計院研發的HRM型礦渣立磨為例，探討用于礦渣立磨工藝的先進工藝及技術。

1.利用新技術提高磨輥的技術性能。HRM礦渣立磨將每只磨輥的作用都被一分為二，由于相鄰的兩只磨輥互為主輔，因此這里的每一只磨輥靠近磨機內的一半都是前面一只磨輥的主輥，靠近磨機外的另一半都是后面一只磨輥的輔輥，這使每一只磨輥都能起到高壓粉磨和輔助排氣的作用，實現了技術倍增[2]。

2.使用新技術對磨損部位進行技術修護。為減少礦渣立磨設備的使用損耗，針對它在使用過程中會受到擠壓和風掃兩種磨損，HRM分別采取了不同的修護技術。針對擠壓磨損，用再生補焊修復技術修復磨輥和磨盤所用的耐磨材料，用自動堆焊設備修復輥套磨損部位，為下殼和排渣槽底加裝襯板[3]。針對風掃磨損，根據各部位的磨損程度加裝厚度不同的襯板。

3.使用國家實用新型專利技術。HRM在設計過程中使用了兩項獲得國家實用新型專利的新技術。一種是改變傳統工藝中另加密封機的設計，將密封技術用在粉磨腔外，有效阻止粉塵入侵，保護磨輥軸不會因高濃度粉塵的闖入而受損。另一種是專門設計了鑄鋼結構的連體軸承座，安裝時將軸承座焊接固定，這樣不僅提高了傳動臂的安裝精度，還能提高鋼性。

4.增加喂料機實現干濕分離。為杜絕繁重的清堵工作，HRM將傳統工藝中的一臺喂料設備改為兩臺，分別用于溫度低水分大的礦渣原料喂入和溫度高水分小的外循環物料喂入，這就避免了濕度差異大的物料在同一臺喂料設備內混合后發生設備堵塞，大大減少了生產流程中因不必要的故障導致的中斷，提高了生產效率[4]。

5.使用五級除鐵設計。礦渣是煉鐵廢料，其中所含鐵質較多，這會影響設備使用壽命，所以礦渣必須在除鐵之后才能進入立磨，HRM在進料皮帶的中部及機頭部位、排渣皮帶機的上方及機頭部位和通向喂料機的溜槽處共五個位置都設計了除鐵功能。經過實際測試，五極除鐵工藝能較好地排除存留在礦渣里的鐵質。

6.使用計算機軟件優化設計。此外，HRM在設計階段通過AnSyS軟件進行了詳細的有限元分析，為各零件建立了三維模型，并組織技術人員不斷行優化，直到實現理想效果為止。用這種方法設計出的零件均有極高的安全性。

立磨成為目前礦渣粉磨界的優秀典型，與科研單位對它的不斷研究息息相關，各項國內、國際先進技術的使用，在提高生產效率、增強市場競爭力的同時，立磨設備的節能降耗水平也不斷創造新高，這些都為立磨成功擊退其他相關工藝，成為目前世界上主流的礦渣微粉工藝打下了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]湯國芳.水泥添加劑在立磨終粉磨系統中的應用與探討[J].水泥，2018（8）：23-27.

[2]王國慶.立磨礦渣粉磨工藝及裝備先進技術[J].中國水泥，2017（3）：100-106.

[3]韓瑞.立磨輥套的焊接經驗[J].水泥，2019（1）：49-50.

[4]高明星，亓延杰.礦渣立磨出磨溫度雙溫度控制[J].水泥，2017（3）：69-69.