粒化高爐礦渣粉生產線設計要點

任朝軍 王 迪

1.上海寶鋼節能技術有限公司；2.上海寶鋼新型建材科技有限公司

1 引言

寶鋼是國內第一家建設粒化高爐礦渣粉生產線的鋼鐵企業，通過引進消化吸收再創新的模式，20余年以來在上海、南京、烏魯木齊、湛江等地建設10余條?；郀t礦渣粉生產線，其中絕大多數生產線由寶鋼內部設計單位負責設計。總結現有生產線在設計過程的經驗和不足，整理匯總生產線的設計要點，可以持續優化后續生產線的設計質量和設計效率。

2 ?；郀t礦渣粉介紹

高爐煉鐵的基本任務為使用還原劑（焦炭、煤等）在高溫下將鐵礦石或含鐵原料還原成液態生鐵，其主要產品為液態生鐵，副產品為液態爐渣、高爐煤氣及煤氣附帶的爐塵。鐵礦石中的脈石以及焦炭燃燒后剩余的灰分（主要成分為SiO2、Al2O3）與堿性助熔劑中的CaO、MgO結合形成低熔點化合物，在高爐內熔化為流動性良好的高爐爐渣。高爐爐渣的主要成分為CaO、SiO2、Al2O3，三種主要成分的總比例超過90%，和MgO、FeO 等氧化物及一些硫化物（CaS 和MnS、FeS 等），個別情況下可能還有TiO2、P2O5等。液態高爐爐渣從高爐排出，經過高壓水水淬形成粒化高爐礦渣。?；郀t礦渣可以作為高爐礦渣粉、礦渣硅酸鹽水泥、礦渣棉、微晶玻璃的主要原料，應用途徑非常廣泛。

粒化高爐礦渣經過粉磨、干燥，制備為粒化高爐礦渣粉，在粉磨過程中可以加入適量的天然石膏和助磨劑。高爐礦渣粉的主要應用途徑是作為水泥和混凝土的摻合料，其組成成分、性能參數均應符合國家標準GB/T 18046—2017《用于水泥、砂漿和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》的要求。

3 ?；郀t礦渣粉生產線工藝流程

粒化高爐礦渣通過定量給料機、帶式輸送機等設備定量輸送至立磨機磨盤上部，磨盤轉動產生離心力使料移至周邊，進入磨輥與磨盤之間，磨輥在液壓裝置和加壓機構作用下，向磨輥與磨盤間的物料施加壓力，物料逐漸被碾壓成細粉。熱風爐產生的高溫氣流送入立磨機，熱風將碾磨生成的細粉送至立磨機上部的選粉機區域，該過程中細粉經過高溫加熱后水分揮發。未隨熱風上升的粗粉及鐵粉從磨盤邊緣落入排料口卸出立磨機，通過外循環系統再返回磨盤循環粉磨。選粉機將符合產品規格要求的細粉選出，粒徑不合格的細粉則沿返料斗再次落到磨盤上被碾磨。主引風機運行后產生負壓氣流，選粉機選出的合格細粉在負壓氣流的作用下從立磨機排出進入袋式收粉器。氣流穿過袋式收粉器的濾袋后排放，細粉被濾袋捕集后落入灰斗，該細粉即為?；郀t礦渣粉。袋式收粉器收集的粒化高爐礦渣粉通過空氣輸送斜槽等輸送設備或氣力輸送設備進入礦渣粉儲存庫內，礦渣粉儲存庫上部為物料層，下部為卸料層。物料層底部設置氣化設備，持續向物料層輸送高壓氣流，防止?；郀t礦渣微粉板結。卸料層設置卸料裝車機、袋式除塵器等卸料設備，產品運輸車輛行駛至卸料層，啟動卸料設備，粒化高爐礦渣粉從物料層底部卸出進入運輸車輛。粒化高爐礦渣粉生產線的工藝流程詳見圖1。

注：

高爐礦渣上料單元：1-定量給料機、2-帶式輸送機；

高爐礦渣粉磨單元：3-立磨機、4-斗式提升機、5-袋式收粉器、6-主引風機、7-熱風爐、8/10-空氣輸送斜槽、9-斗式提升機；

高爐礦渣粉儲存單元：11-礦渣粉儲存庫、12-袋式除塵器、13-庫底氣化設備、14-卸料裝車機。

圖1 ?；郀t礦渣粉生產線工藝流程圖

4 ?；郀t礦渣粉生產線設計要點

?；郀t礦渣粉生產線由高爐礦渣儲存單元、高爐礦渣上料單元、高爐礦渣粉磨單元、高爐礦渣粉儲存單元組成，配套設施包括中央控制單位、能源介質單元、總圖單元、辦公設施單元。各單元的設計要點如下。

4.1 高爐礦渣儲存單元

高爐礦渣儲存單元的生產用途為儲存生產線的原材料-高爐礦渣等，確保生產線連續運行，主要設施包括封閉廠房、儲存料格、布料設施，該單元的設計要點如下。

①為避免揚塵污染環境，?；郀t礦渣必須儲存在封閉廠房內。②根據項目占地面積、建設投資等因素確定高爐礦渣的儲存量，儲存量不宜小于生產線72h的需求量。③?；郀t礦渣的含水率為8%～13%，在儲存期間會瀝出部分水分，瀝出水呈堿性；要求廠房必須設置防水地坪，以防止污染土壤及地下水。④廠房地坪設置排水溝以收集瀝出水，收集的瀝出水優先消耗于生產線，剩余瀝出水必須經水處理設施凈化處理合格后才能排放。

4.2 高爐礦渣上料單元

高爐礦渣上料單元的生產用途為將儲存單元內的高爐礦渣連續、定量輸送至粉磨單元，主要設施包括取料設施、受料斗、定量給料機、帶式輸送機、中間倉、電磁除鐵器，該單元設計要點如下：①取料設施包括堆取料機、起重機抓斗、斗式裝載機等不同型式，根據建設投資、儲料規模、生產線產量、運行成本等因素選擇取料設施。②受高爐礦渣的粒徑、含水率等因素影響，帶式輸送機最適宜作為高爐礦渣的短距離輸送設備。③取料設施運行狀況受操作工人的影響較大，為確保生產線連續運行須設置中間倉，中間倉的儲料能力不宜小于生產線2h的需求量。④為避免高爐礦渣灑落至地面，帶式輸送機必須設置全封閉通廊，通廊地坪也全封閉。⑤盡量減少帶式輸送機的數量，既可以降低建設投資，同時可以降低運行成本、降低設備故障機率。

4.3 高爐礦渣粉磨單元

高爐礦渣粉磨單元的生產用途為將高爐礦渣粉磨、干燥為高爐礦渣粉，主要設施包括立磨機、袋式收粉器、主引風機、排氣筒、熱風爐，該單元設計要點如下：①立磨機為粒化高爐礦渣粉生產線的核心設備，立磨機的臺時產能為生產線的臺時產能，立磨機的選型決定了生產線其他設備的選型。目前，以臺時產能為參數，成熟運行的國產立磨機的規格多為90t/h、130t/h、180t/h，并有繼續向大型化發展的趨勢。②選粉效果直接決定高爐礦渣粉的品質，熱風爐、選粉機、袋式收粉器、主引風機等設備組成一風力平衡系統，該風力平衡系統內的所有進料口、出料口均需設置鎖風閥門，以確保系統穩定運行。③?；郀t礦渣中含有1%～3%的鐵粒、鐵粉，在進入立磨機前必須設置除鐵裝置。④袋式收粉器收集的高爐礦渣粉向礦渣粉儲存庫的運輸方式，通常有空氣輸送斜槽輸送和氣力輸送2種途徑，空氣輸送斜槽適用于近距離輸送、氣力輸送適用于長距離輸送。

4.4 高爐礦渣粉儲存單元

高爐礦渣粉儲存單元為生產線產品的倉儲庫，主要設施包括礦渣粉儲存庫、庫底氣化設備、卸料裝車機，該單元設計要點如下：①高爐礦渣粉屬于粉塵，在輸送、儲存、裝車等環節均存在揚塵現象，合理的除塵系統為該單元的設計要點。②礦渣粉儲存庫的結構型式包括鋼筋混凝土、焊接式鋼板倉、螺旋式鋼板倉，不同結構型式在建造成本、維護成本、壽命周期等方面存在差異，需要根據生產線的地理位置、投資規模、管理水平等因素綜合考慮。

4.5 總圖單元

總圖單元包括全廠總圖布置、全廠道路、全廠運輸、外部管線、全廠綠化等內容，該單元的設計要點如下：①生產線運行期間，高爐礦渣粉磨單元存在較大其他、高爐礦渣粉儲存單元存在揚塵隱患，辦公設施單元盡量遠離高爐礦渣粉磨單元和高爐礦渣粉儲存單元。②?；郀t礦渣粉生產線的生產原料-高爐礦渣、產品-高爐礦渣粉的運輸量大，運輸車輛多，生產區域道路與辦公區域道路應設計物理隔離。③高爐礦渣粉通常采用氣力吸排罐車運輸，經常出現吸排罐車排隊裝車的現象，應設計專用停車場或增加道路寬度用于吸排罐車停車排隊。

5 結束語

?；郀t礦渣粉生產線具有產能大、裝備重、單元多、運輸量大的特點，進行粒化高爐礦渣粉生產線設計，必須根據地理位置、投資規模、外部條件等因素因地制宜、多次論證，掌握生產線各單元設計要點，持續優化各單元設計，確保生產線的投資、建設、運營、環保等綜合效益最大化。