水渣陳化對立磨生產(chǎn)帶來的影響分析

孫章權(quán)

摘要：受風(fēng)吹、雨打、日曬及堆壓的影響，水渣堆放一定時間后，水渣顆粒的粒型會受到破壞，且隨時間的延長，這種現(xiàn)象會加重。本文通過Φ500mm×Φ500mm試驗(yàn)?zāi)?shù)據(jù)，分析可能對立磨生產(chǎn)帶來的影響。

關(guān)鍵詞：水渣陳化;立磨生產(chǎn);影響

引言

受市場等因素影響，礦渣粉生產(chǎn)企業(yè)新進(jìn)水渣原料不能及時被消耗，露天歸堆存放成必然選擇。這些水渣受風(fēng)吹、雨打、日曬，水渣顆粒的粒型明顯會受到破壞，且隨堆放時間的延長，這種變化會加重。為此，我們從水渣的形成機(jī)理、水渣顆粒結(jié)構(gòu)以及Φ500mm×Φ500mm試驗(yàn)?zāi)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，由此分析對立磨生產(chǎn)帶來的利弊。

一、水渣的形成機(jī)理及顆粒結(jié)構(gòu)

我們知道，水渣又稱粒化高爐礦渣，是煉鐵時的高溫液態(tài)熔融渣經(jīng)“水淬”處理而成的粒狀顆粒。其水淬效果直接受“渣水”溫度差及“渣水”接觸的充分性影響。一般來說，“液態(tài)渣和冷卻水”的溫度差越大、接觸越充分，渣的水淬效果就會越好。

水渣顆粒是由無數(shù)的晶粒及未玻璃化的粉體組成。由內(nèi)到外分別是由晶核、玻璃晶粒及填充在之間的未玻璃化的粉體。當(dāng)水渣的水淬效果不好時，形成水渣顆粒的晶粒間就會有充分的重排時間，其排列也會較為有序，這種狀況帶來的效果是水渣顆粒外觀整體顯得光滑、致密，晶粒間的聯(lián)接鍵（力）較強(qiáng)，要使用較強(qiáng)的外力才能將其破壞。一般來說，這種渣的晶體含量較高，玻璃體含量相對少些，渣的活性也稍差;當(dāng)水渣的水淬效果較好時，晶粒排列就會雜亂無序，晶粒間交錯結(jié)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)讓水渣顆粒外觀顯得成型但內(nèi)部卻疏松的狀態(tài)，晶粒間聯(lián)接鍵（力）也較弱，使用較小的外力就能將其破壞。一般來說，這種渣的玻璃體含量較高，晶體含量相對少些，渣的活性會較高。

二、水渣陳化模擬試驗(yàn)（Φ500mm×Φ500mm磨試驗(yàn)）

2018年下半年，我們利用化驗(yàn)室小試驗(yàn)?zāi)プ鲞^水渣陳化模擬試驗(yàn)，取得試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

備注

陳化方式：從水渣堆場一次性采取新進(jìn)廠濕水渣約50KG（同一車），用內(nèi)有塑料膜的編織袋裝好，每次從袋中取出試驗(yàn)所需用量后再將袋口扎緊放在小磨房內(nèi)。這種陳化方式的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：能盡可能的保證水渣的水份含量。

缺點(diǎn)：是因物料的量較少，袋內(nèi)物料的的溫度難于保持，且對日曬的影響僅限于環(huán)境溫度的變化。

但這種方式也是目前最接近堆場水渣的陳化條件的有效方式。

（一）數(shù)據(jù)分析：

細(xì)度、比表面積是體現(xiàn)礦渣易磨性的指標(biāo)。從表一中不難看出，細(xì)度（0.045mm方孔篩篩余量）、比表面積在10月10日前后均有明顯的不同，特別是比表面積的變化更為明顯，到11月7日達(dá)到最大值。也就是說，當(dāng)水渣存放時間30～40天左右時，水渣的易磨性可能發(fā)生了突變，在70天左右時達(dá)到拐點(diǎn)。下面將10月10日前后的數(shù)據(jù)分別統(tǒng)計(jì)如下：

從表二中看出：10月10日后細(xì)度比之前降低一個單位值;比表面積增加了約20個單位值。

分析：

（1）、細(xì)度：10月10日前，可能是水渣的顆粒形狀保持得比較完整，水渣的脆性也未發(fā)生明顯變化，而10月10后，水渣出現(xiàn)粉化，顆粒形狀受到破壞。

我們知道，試驗(yàn)小磨（Φ500mm×Φ500mm）是完全封閉的單運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備。其工作原理是：物料在磨內(nèi)反復(fù)? 受到鋼球的沖擊及鋼段研磨? 從而得以磨細(xì)。相同的物料，在同等條件下，物料粉化的軌跡和結(jié)果應(yīng)具有相似性。

水渣中，由于含有少量的晶體（晶粒排列整齊、致密），在小試驗(yàn)?zāi)ブ泻茈y將其進(jìn)一步磨細(xì)，因此，當(dāng)物料在磨內(nèi)運(yùn)行一定時間后，粉體的篩余量（細(xì)度）將不再會有明顯的變化。

從數(shù)據(jù)看，10月10日前（除9月12日外）均保持在4.5%左右，10月10日后基本保持在3.0%。因此，我們有理由相信，30～40天左右時間，水渣易磨性發(fā)生突變。

（2）、比表面積：10月10日前，比表較為平穩(wěn)，在450（m²/kg）左右小幅震蕩，在10月10日后，突然躍升，在11月7日達(dá)到最大值，往后有小幅下挫。從以上這段描述來看，比表面積的變化可能劃分為三個階段，兩個突變點(diǎn)較為合適。但總體來看，比表面積的變化突變節(jié)點(diǎn)與細(xì)度的一致。

水渣在小試驗(yàn)?zāi)ブ惺且颍悍磸?fù)? 受到鋼球的沖擊及鋼段的相互位移產(chǎn)生的摩擦作用? 而得以研細(xì)，當(dāng)水渣被磨細(xì)到一定程度后，不能及時被排出，而繼續(xù)停留在磨內(nèi)，微細(xì)顆粒將會產(chǎn)生靜電，微細(xì)顆粒間又會相互? 吸? 在一起，這就是“過粉磨現(xiàn)象”。這時，如果物料繼續(xù)粉磨下去，比表面積的? 表觀值? 不會增加，反而會有一定幅度降低。介于此，我們可作出如下適當(dāng)推理：在11月7日（70天左右）這個時間節(jié)點(diǎn)，水渣的粉化可能已達(dá)最大值，這時，水渣的易磨性也是最好的，因?yàn)榇藭r水渣更易磨到更細(xì)，更易產(chǎn)生“過粉磨現(xiàn)象”。

（二）、水渣陳化分析

由于受風(fēng)吹、雨打、日曬的作用，水渣堆內(nèi)形成“溫?zé)嵝?yīng)”。水渣顆粒內(nèi)? 晶粒間的聯(lián)接鍵? 被破壞，水渣顆粒的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)崩塌，分離形成更小顆粒，粉化加重。這種變化的直接結(jié)果是水渣的細(xì)顆粒含量大量增加，大顆粒的含量明顯降低，且粒徑大幅降低。

當(dāng)這些水渣進(jìn)入磨內(nèi)后，其粉磨過程為：由原來的“先細(xì)碎再研磨”變化到以“以研磨為主”。因此，物料得以充分的研磨，粉體的比表面積也相應(yīng)增加。這與小試驗(yàn)?zāi)サ臄?shù)據(jù)分析結(jié)果是相一致的。

綜上可知，當(dāng)水渣陳化30～40天左右，是水渣的易磨性發(fā)生突變第一時間點(diǎn)，當(dāng)陳化70天左右時，易磨性達(dá)到最好值。

三、水渣陳化對立磨生產(chǎn)的影響

（一）立磨工作原理

1、磨盤中央的物料受離心力作用下，向磨盤邊緣移動，從而被磨輥碾壓而得以粉碎;

2、受磨輥與磨盤的剪切力作用，產(chǎn)生一定的研磨效果;

3、粉碎后的物料從磨盤邊緣溢出，同時被來自噴嘴環(huán)（風(fēng)環(huán)）高速向上的熱氣流帶至選粉機(jī)，合格細(xì)粉被選出，不合格細(xì)粉進(jìn)入立磨再粉磨。

（二）水渣的立磨生產(chǎn)

在小試驗(yàn)?zāi)ブ校蚍磸?fù)的研磨作用，“過粉磨現(xiàn)象”會較為突顯。也就是說，當(dāng)研磨到一定程度后，比表不會再增加，反而會有所降低;而細(xì)度則會將磨機(jī)的能力值發(fā)揮到極致（細(xì)度不會再發(fā)生明顯變化）。與試驗(yàn)?zāi)ゲ煌氖牵诹⒛ドa(chǎn)中，主要受到磨輥的碾壓得以細(xì)碎，由于選粉機(jī)能及時將細(xì)粉選出，“過粉磨現(xiàn)象”表現(xiàn)會較為平淡，反而是陳化導(dǎo)致的粉化會在磨輥下形成的“棉墊效應(yīng)”，緩沖了磨輥對水渣的碾壓，使其粗顆粒的細(xì)碎效果降低。這時，粉體的比表面積會有一定幅度的提升，但細(xì)度（0.045方孔篩篩余量）反而會升高。

因此，當(dāng)對篩余要求較低，而又對比表面積要求較高時，進(jìn)廠的水渣原料完全可以先堆放40 ～70天再入磨粉磨（場地允許時），可以提高產(chǎn)量，從而降低能耗。

（備注：由于水渣的玻璃體含量大多在95%以上，水渣在陳化期間礦物組份的水化對水渣的活性影響較為有限，因此，對礦粉產(chǎn)品的品質(zhì)應(yīng)不會有大的影響）

四、結(jié)論

（一）水渣陳化30～40天左右，是水渣的易磨性發(fā)生突變第一時間點(diǎn)，當(dāng)陳化70天左右時，易磨性達(dá)到最好值。

（二）當(dāng)對細(xì)度要求較低，對比表要求較高時，水渣陳化可以提高立磨產(chǎn)量，降低能耗。

（作者單位：廣東韶鋼嘉羊新型材料有限公司）