球磨機(jī)生產(chǎn)礦渣微粉

利用球磨機(jī)生產(chǎn)礦渣微粉技術(shù)

（王玉剛）利用球磨機(jī)生產(chǎn)礦渣微粉技術(shù)一.前言 礦渣是煉鋼過程中排出的工業(yè)廢料，經(jīng)水急冷處理后成為粒狀顆粒。它具有結(jié)晶相及玻璃相二重性的性質(zhì)，因此礦渣的活性既取決于析出晶體種類及晶體的數(shù)量，又決定于玻璃態(tài)數(shù)量及性能。礦渣中含有較多的鈣成分，在形成過程中生成了一些硅酸鹽、鋁酸鹽及大量的玻璃質(zhì)，其化學(xué)成分與硅酸鹽水泥熟料成分相接近，主要是CaO、SiO2、AL2O3、MgO、FeO等氧化物和C2S、CAS2、C2AS、C3A、C2F和CaSO4等硫化物，具有獨(dú)立的水硬性，在氧化鈣與硫酸鈣的激發(fā)作用下，遇到水就能硬化，通過細(xì)磨后，能使其硬化過程大大縮短。礦渣微粉具有的潛在水硬性，使其摻入混凝土不僅可以等量取代水泥，而且可使混凝土的多項(xiàng)性能得到極大改善：泌水少，可塑性好；水化析熱速度慢，水化熱小，有利于防止大體積混凝土因內(nèi)部溫升引起的開裂；礦渣微粉內(nèi)的鈣磯石微晶可補(bǔ)償因混凝土中細(xì)粉過多引起的收縮；硬化混凝土具有良好的抗硫酸鹽、抗氯鹽、抗堿-活性集料反應(yīng)性能，并能使后期強(qiáng)度得以大幅度提高，具有良好的耐久性。大量的試驗(yàn)研究表明：用作水泥混合材的礦渣，當(dāng)細(xì)度達(dá)到350m2/kg以上時(shí)，才具有增大摻量、保持水泥性能的作用；而要成倍提高摻量或大幅度改善水泥強(qiáng)度，粉磨比表面積則需達(dá)到450-600m2/kg。然而，這種細(xì)度對(duì)于礦渣具有相當(dāng)大的粉磨難度，一是因?yàn)榈V渣顆粒由連續(xù)網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的玻璃體組成，粉磨要打破這種結(jié)構(gòu)十分困難；二是礦渣的粉磨特性又決定了粉磨產(chǎn)品中能起比表面積主導(dǎo)作用的0-5um的粒級(jí)含量偏少，因而粉磨要獲得高比表面積并非易事。正因?yàn)槿绱?，傳統(tǒng)的粉磨方式由于不能達(dá)到足夠的細(xì)度而抑制了其活性的充分發(fā)揮，故生產(chǎn)中仍僅作一般混合材使用，尤其是礦渣硅酸鹽水泥的最大摻量普遍只在25%左右，尚不足國標(biāo)允許最大值（70%）的一半。顯然尋求礦渣有效的超細(xì)粉磨工藝，對(duì)改善水泥及其制品性能，節(jié)省熟料，降低生產(chǎn)成本，以及資源的綜合利用等方面，目前的生產(chǎn)現(xiàn)狀都存在較大的挖掘潛力。目前通常采用熟料和混合材分別計(jì)量同時(shí)粉磨的工藝技術(shù)路線。運(yùn)用這種工藝生產(chǎn)的礦渣水泥通常在水泥性能上表現(xiàn)為：水泥的早期強(qiáng)度偏低，后期強(qiáng)度偏高；生產(chǎn)上表現(xiàn)為：礦渣摻量不能大幅度提高，或提高礦渣摻量而球磨機(jī)產(chǎn)量降低，電耗劇增。其主要原因是由于礦渣和硅酸鹽水泥熟料的易磨性有較大的差異，在相同粉磨工況下，熟料較易磨細(xì)，礦渣則相對(duì)偏粗，成品中＜10um的含量少。當(dāng)?shù)V渣摻量較少時(shí)，其影響不明顯，當(dāng)摻量較大時(shí)，產(chǎn)品比表面積則因難以達(dá)到足夠的細(xì)度而必然以降低產(chǎn)量為代價(jià)來保證水泥的性能。顯然，傳統(tǒng)的粉磨工藝既要想達(dá)到不降低管磨機(jī)產(chǎn)量又能多摻礦渣的目的是不現(xiàn)實(shí)的。針對(duì)礦渣的難磨特性，國內(nèi)許多水泥廠進(jìn)行了多種粉磨工藝的實(shí)踐，分別粉磨即是其一。這一工藝根據(jù)熟料、礦渣兩種物料的不同粉磨特性，采用兩臺(tái)開流球磨機(jī)分別進(jìn)行粉磨，是提高礦渣摻入量的有效途徑。分別粉磨既可按需求的細(xì)度控制礦渣比表面積，也可使熟料的粉磨因難磨組分的減少而更易于控制水泥細(xì)度和提高產(chǎn)品的性能。二.目前球磨機(jī)生產(chǎn)礦渣微粉工藝現(xiàn)狀1.開流球磨機(jī)系統(tǒng)該系統(tǒng)與開流水泥粉磨系統(tǒng)基本相同。其特點(diǎn)是：①對(duì)入磨礦渣水分控制要求高，需配烘干系統(tǒng)；②工藝流程簡單，操作方便，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率高投資低；③產(chǎn)量低，系統(tǒng)綜合電耗高。2.球磨機(jī)加選粉機(jī)組成的圈流系統(tǒng)該系統(tǒng)和圈流水泥粉磨系統(tǒng)相同。其特點(diǎn)是：①對(duì)入磨礦渣水分控制要求高，需配烘干系統(tǒng)；②工藝流程較復(fù)雜；③系統(tǒng)綜合電耗比開流系統(tǒng)低；④產(chǎn)量比開流系統(tǒng)要高，同時(shí)技術(shù)管理要求及投資也略高。3.傳統(tǒng)粉磨方式的不足上述兩種工藝都是采用傳統(tǒng)的球磨機(jī)作為粉磨核心設(shè)備。傳統(tǒng)球磨機(jī)粉磨效率不高，究其原因是在粉磨過程中，一方面，球磨機(jī)內(nèi)的物料雖然在沿著球磨機(jī)從磨頭到磨尾的縱長方向上的細(xì)度是由粗到細(xì)，直至出磨為合格料，似乎形成了一個(gè)合理的細(xì)度梯度。但從沿縱向的每一個(gè)點(diǎn)的橫截面來看，物料的粒度粗細(xì)懸殊，極不均勻，有的還很大。這些粗大的顆粒一旦進(jìn)入研磨倉，要磨至合格的細(xì)度，需要更多的時(shí)間，這是因?yàn)檠心}的主要功能是對(duì)細(xì)粉的研磨，破碎能力很微小。另一方面，在磨內(nèi)沿著磨機(jī)縱向的粉磨物料逐步細(xì)化，有些早期較細(xì)的粉料過早地成了合格粉料，卻不能及時(shí)的排出磨外。對(duì)于開流磨來說，因少量的粗顆粒過早與細(xì)物料一起混入研磨倉，而耗費(fèi)大量的研磨時(shí)間，使合格物料不能及時(shí)排出磨外，而消耗大量的能量。非要等到全部粉磨物料達(dá)到合格后，才能排出磨外。對(duì)于圈流磨來說也同樣存在粗細(xì)顆粒差異大，物料不能在合理的粉磨機(jī)理下作業(yè)的問題。同時(shí)上述兩種礦渣微粉生產(chǎn)系統(tǒng)都是按常規(guī)水泥生產(chǎn)設(shè)備及工藝粉磨礦渣的，而不是使用符合礦渣粉磨特征及礦渣微粉要求的粉磨設(shè)備及工藝，因此，存在著電耗高、生產(chǎn)成本高的不足，影響了效益的發(fā)揮。三球磨機(jī)生產(chǎn)礦渣微粉工藝針對(duì)傳統(tǒng)礦渣粉磨的不足，我公司提出的管磨機(jī)生產(chǎn)礦渣微粉工藝。它具有投資省、電耗低的特點(diǎn)。既適合老系統(tǒng)的改造，又適合新建的礦渣粉磨系統(tǒng)。1.礦渣粉磨特征及產(chǎn)品要求礦渣具有粒度小、脆性大、易破碎、難研磨的特點(diǎn)。因其含有較多的結(jié)晶相及玻璃相，其結(jié)構(gòu)為連續(xù)網(wǎng)絡(luò)狀，不存在應(yīng)力集中的界面，粉磨就是要打斷這種玻璃體中的Si-O鍵，難度很大，且礦渣粉要求比表面積高?！队糜谒嘀械牧；郀t礦渣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定“大于10mm顆粒含量（以重量計(jì)）合格品不大于8%，優(yōu)等品不大于3%”，而平均粒徑僅2-3mm。所以應(yīng)盡一切可能調(diào)整管磨機(jī)的破碎能力，增加其研磨能力。2.球磨機(jī)生產(chǎn)礦渣微粉工藝分為：開流系統(tǒng)礦渣微粉生產(chǎn)工藝和圈流系統(tǒng)礦渣微粉生產(chǎn)工藝。①開流系統(tǒng)礦渣微粉生產(chǎn)工藝特點(diǎn)球磨機(jī)開流系統(tǒng)礦渣微粉生產(chǎn)工藝是在普通管磨機(jī)的基礎(chǔ)上，以紫光公司ZG型篩分裝置為核心，通過合理設(shè)置倉數(shù)、倉長、襯板和研磨體，合理調(diào)節(jié)管磨機(jī)的破碎、研磨能力，實(shí)現(xiàn)提高礦渣微粉質(zhì)量、增產(chǎn)降耗的目的。?管磨機(jī)倉數(shù)及倉長比和國內(nèi)其它公司技術(shù)不同，紫光公司球磨機(jī)礦渣微粉生產(chǎn)工藝中的磨機(jī)一般分為兩倉磨：一倉為細(xì)碎倉，二倉為研磨倉。保證礦渣在一倉得到充分細(xì)碎的同時(shí)，盡可能的調(diào)整二倉的長度，以延長礦渣在二倉的研磨時(shí)間。?研磨體及其級(jí)配采用球磨機(jī)開流系統(tǒng)礦渣微粉生產(chǎn)工藝，管磨機(jī)的細(xì)碎倉研磨體一般采用鋼球、大鋼段。具體要視入磨礦渣的粒度、水分、磨機(jī)的襯板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等來選擇合適的研磨體，以保證細(xì)碎倉的破碎兼粗磨的功能實(shí)現(xiàn)。相同情況下，在細(xì)碎倉用鋼棒作為研磨體比鋼段好，主要是鋼棒的沖擊力大、棒隙小，對(duì)粉磨的礦渣有選擇性，故粉碎速度快。在球磨機(jī)的研磨倉中采用微段或微球作為研磨體，通過增加研磨體表面積的方式，達(dá)到提高研磨能力的目的。?ZG型篩分裝置ZG型篩分裝置（另有文獻(xiàn)介紹）是實(shí)現(xiàn)研磨倉的微型研磨體發(fā)揮最大研磨能力的基礎(chǔ)。運(yùn)用ZG型篩分裝置最大的好處是：可以控制不同范圍的粒徑物料在不同的工作區(qū)接受破碎或研磨，使其在最合理的研磨機(jī)理下完成粉磨作業(yè)，提高粉磨效率。但選擇適合的ZG型篩分裝置應(yīng)根據(jù)球磨機(jī)的規(guī)格、礦渣在細(xì)碎倉的細(xì)度、礦渣的水分、產(chǎn)量、質(zhì)量的要求來確定。?球磨機(jī)襯板的確定礦渣粉磨系統(tǒng)在管磨機(jī)功率、研磨體形式、裝載量、級(jí)配等確定后，對(duì)球磨機(jī)的襯板進(jìn)行重新設(shè)計(jì)顯得非常重要。傳統(tǒng)的襯板（如階梯、大波紋、小波紋等）是根據(jù)水泥熟料的易磨性、水泥成品質(zhì)量要求來設(shè)計(jì)的用于礦渣粉磨應(yīng)有所改變。在細(xì)碎倉，如果采用常規(guī)形式的階梯襯板，研磨體由于提升高度過高，則使研磨體無法拋落到礦渣聚集的部位，影響粗磨能力，同時(shí)階梯襯板同向安裝交接處存在死角，也影響到礦渣的細(xì)碎和粗磨。如果采用小波紋襯板會(huì)由于提升能力不足，造成對(duì)破碎能力的影響。因此，在細(xì)碎倉需采用重新設(shè)計(jì)的提升能力介于階梯襯板和小波紋襯板之間的雙波紋襯板較合適。在研磨倉，為了提高微段或微球的研磨效率，必須加大襯板的帶微段或微球的能力，增加微段或微球的動(dòng)能和運(yùn)動(dòng)范圍。因此采用重新設(shè)計(jì)的加高波紋高度的研磨倉專用襯板三波紋襯板或環(huán)溝形襯板較為合適。同時(shí)為了克服因研磨倉加長，研磨體小可能導(dǎo)致的研磨體運(yùn)動(dòng)中的“渦流”現(xiàn)象，應(yīng)采用高效的“反螺旋活化襯板”和溢流擋料環(huán)，安裝后在磨內(nèi)形成錯(cuò)落有致的布置方式，讓研磨體在不同空間層面上受到激活充分發(fā)揮其研磨功能，同時(shí)改善距離筒體襯板較遠(yuǎn)的研磨體的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，激活物料的拋撒區(qū)，使沖擊、剪切、研磨等多種粉磨機(jī)理在磨內(nèi)合理搭配，從而實(shí)現(xiàn)粉磨效率的提高。?ZG型出料裝置提高研磨倉的研磨能力，一方面提高研磨體的研磨面積和增加研磨體的動(dòng)能，另一方面延長礦渣在研磨倉內(nèi)的停留時(shí)間，控制料段（球）比，加大研磨機(jī)會(huì)來提高研磨能力。普通磨機(jī)的出料篦板，不僅不能實(shí)現(xiàn)上述功能，而且由于研磨倉采用微段（球），很容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。采用具有料段（球）分離功能的強(qiáng)溢流型ZG型出料裝置，不僅實(shí)現(xiàn)料微段（球）分離，而且可以達(dá)到延長礦渣在研磨時(shí)間，增加料段（球）比，提高產(chǎn)品比表面積的目的。綜上所述，采用ZG型球磨機(jī)開流系統(tǒng)礦渣微粉生產(chǎn)工藝，球磨機(jī)除了磨機(jī)筒體，磨頭襯板外，磨內(nèi)所需配件都需重新進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)，才能真正實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)低耗生產(chǎn)礦渣微粉的目的。②球磨機(jī)圈流系統(tǒng)礦渣微粉生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)采用球磨機(jī)圈流生產(chǎn)礦渣微粉工藝時(shí)，不僅可以生產(chǎn)高比表面積的成品，而且相比開流系統(tǒng)而言，能獲得較高的產(chǎn)量，電耗更低。管磨機(jī)的改造內(nèi)容基本和開流生產(chǎn)礦渣微粉工藝相同，只是改造中的結(jié)構(gòu)參數(shù)和一些工作參數(shù)不同，這里不再多述。實(shí)際上采用圈流系統(tǒng)生產(chǎn)礦渣微粉時(shí)，球磨機(jī)只是解決磨得出的問題，即獲得較高粉磨效率。而選得出是選粉機(jī)和成品收塵器所要解決的問題，選粉機(jī)的選粉效率和成品收集效果會(huì)對(duì)礦渣粉磨系統(tǒng)有著重要的影響。?ZGX高效細(xì)粉選粉機(jī)礦渣單獨(dú)粉磨時(shí)通常要求有較高的比表面積，一般希望在350m2/kg以上，進(jìn)入選粉機(jī)的物料平均粒徑只有10?12pm左右，最大的粒徑也只有50?60pm左右，而且礦渣的密度遠(yuǎn)小于水泥的密度。目前用于水泥生料和水泥熟料粉磨系統(tǒng)上的普通選粉機(jī)無論在撒料、分級(jí)和成品收集的性能方面，都無法滿足礦渣粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)要求。選粉機(jī)對(duì)不同屬性粉料的分級(jí)必須具有相應(yīng)的“識(shí)別”性能，只有這樣才能滿足系統(tǒng)的生產(chǎn)要求。目前國內(nèi)用于礦渣磨的選粉機(jī)多是在O-Sepa選粉機(jī)基礎(chǔ)上，改變選粉機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，在結(jié)構(gòu)上沒有作變化。主要措施是提高選粉機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速，從而獲得微粉。因此選粉機(jī)的功率消耗變大，如目前配①3X11m球磨機(jī)粉磨礦渣微粉的選粉機(jī)主軸電機(jī)一般選配75kw。紫光公司ZGX細(xì)粉選粉機(jī)根據(jù)礦渣微粉顆粒細(xì)，重度小，從其渦流場(chǎng)產(chǎn)生慣性離心力和氣流的粘滯力對(duì)粉料的作用所形成的切割粒徑的原理入手進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其不僅有很高的礦渣微粉“識(shí)別”能力，而且功率消耗很低，只是國前國內(nèi)同類產(chǎn)品的40%左右。下表為某廠03.0*11m礦渣磨配ZGX-1000選粉機(jī)生產(chǎn)比表面積430m2/kg礦渣粉時(shí)的性能情況.粒徑（曲）<5<10<20<30<40<50<60<80<100選粉機(jī)喂料含量（%）7.818.238.758.468.575.492.198.910C選粉機(jī)粗料含量（%）1.32.86.712.818.428.556.994.3100選粉機(jī)成品含量（%）11.229.158.379.491.695.499.7100100循環(huán)負(fù)荷（%）130-150%選粉效率（%）80%左右?成品收集除塵器采用圈流系統(tǒng)生產(chǎn)礦渣微粉時(shí)，選粉機(jī)的成品收集裝置一般均采用氣箱脈沖布袋除塵器。在生產(chǎn)過程中常常會(huì)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的循環(huán)負(fù)荷并不高，但選粉機(jī)的選粉效率低的現(xiàn)象。絕大多數(shù)客戶認(rèn)為這是選粉機(jī)性能不行，其實(shí)成品收集除塵器的不足往往被忽略。由于礦渣的重度小，與水泥相比，在同樣的料氣比的情況下，礦渣粉的實(shí)際體積的粉料量增多了，含塵濃度高多了，相應(yīng)的收塵效率和流通阻力也會(huì)發(fā)生改變。氣箱脈沖布袋除塵器用于礦渣微粉收集時(shí)，其運(yùn)行參數(shù)和結(jié)構(gòu)需根據(jù)礦渣微粉的特性作相應(yīng)的改動(dòng)，否則會(huì)使收塵器整體運(yùn)行阻力大。隨著阻力的不斷增加，高壓離心風(fēng)機(jī)的風(fēng)量減少（這是由于高壓離心風(fēng)機(jī)的軟特性造成的），這又造成選粉機(jī)的料氣比過大，選粉機(jī)的性能下降，選粉效率降低。氣箱脈沖布袋除塵器阻力（進(jìn)出口壓差）由收塵器的本體、濾袋及吸附在濾袋上的粉塵等三部分組成。收塵器的本體（結(jié)構(gòu)）阻力主要由進(jìn)出風(fēng)口、風(fēng)道、各袋室進(jìn)出風(fēng)口、袋口等氣體通過的部位產(chǎn)生的摩擦阻力和局部阻力有關(guān)，即為各部位摩擦阻力和局部阻力之和。阻力的大小與氣體流速大小的平方成正比。因此設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能擴(kuò)大氣體通過的各部位的面積，最大限度地降低氣流速度，減小設(shè)備本體阻力損失。依據(jù)這個(gè)原則，在富樂公司氣箱脈沖袋除塵器技術(shù)基礎(chǔ)上，我們?cè)O(shè)計(jì)出用于超細(xì)礦渣微粉收集用的系列氣箱脈沖布袋除塵器，同時(shí)裝備Bi-Get節(jié)能系統(tǒng)和Emc清袋系統(tǒng)。依據(jù)多年的使用經(jīng)驗(yàn)，大灰量且鎖風(fēng)要求較高的場(chǎng)合不宜采用分格輪，為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了專用卸灰閥。該閥結(jié)構(gòu)簡單，卸灰量大，密封效果好，且不需動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。當(dāng)確定好合適的過濾風(fēng)速（氣布比）后，設(shè)備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)相當(dāng)重要，不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行阻力升高，影響系統(tǒng)達(dá)產(chǎn)，增加電耗。有的用戶在收塵器阻力高時(shí)，不得不提高清灰壓力、加快清灰頻率，這樣做，不但沒有降低設(shè)備的運(yùn)行阻力，反而加快了濾袋的破損，增加了運(yùn)行成本和檢修工作量，因?yàn)樵O(shè)備結(jié)構(gòu)阻力跟清灰沒有關(guān)系。四.結(jié)束語由