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1、年国内外水泥粉磨新技术交流大会论文集矿渣微粉制备工艺技术及其评价邹伟斌中国建材工业经济研究会水泥专业委员会”陈敬明咸 宁 市建筑 材料工 业协 会邹 捷武汉 理工大 学题要 本文探讨了矿渣的粉磨特性及采用球 管磨机、辊压机、立磨、筒辊磨等几种矿渣微粉制备工 艺及其能耗、流程复杂程度分析立磨制备矿渣微粉是当今实现大规模工业生产过程中应用最广泛的高效粉磨工艺。关键词矿渣微粉制备工艺技术评价目 青随着材料科学技术研究与应用的不断深人,粒化高炉矿渣高活性微粉已成为目前制备高强、高性能及耐蚀混凝土过程中不可或缺的第六组分材料。高活性矿渣微粉按一定比例等量替代水泥引人混凝土体系中,可显著改善混凝土的微观和
2、亚微观结构、大大减少有害孔数量降低内部水化热并改善混凝土施工性能流动性、和易性、可泵性等有效抑制化学收缩和温度裂缝防止碱一骨料反应提高混凝土抗渗、抗冻、抗硫酸盐、抗氯离子侵蚀性能 增加混凝土密实程度及结构强度,提高耐久性 应用矿渣微粉后,可显著降低单方混凝土制造成本,获得 良好的经济效益。 在水泥生产过程中,大量掺用单独磨细的粒化高炉矿渣微粉,对调节水泥理化技术指标 实现低热、低碱、高强、高性能化等及施工性能、降低温室气体排放、保护人类赖以生存的生态环境,具有重大的现实意义和深远的历史意义。粒化高炉矿渣其矿物成份在一厂三元相图中处于、以、结晶区,在排渣过程中经过水淬急冷,使其保留了微晶态的连续
3、网状玻璃体结构,与硅酸盐水泥熟料化学成份相比,可以将其看作一种“低钙高硅”熟料,属于具有优良“潜在水硬性”的冶金工业废渣。矿渣中的玻璃体含量越多,理化活性越高、潜在水硬性越好,但易磨性越差,具体表现在易粉碎、不易磨细。一一年国内外水泥粉磨新技术交流大会论文集就国内现有矿渣微粉制备工艺而言,主要有球 管磨机开路或闭路,辊压机,立磨粉磨系统等,以下进行相关探讨矿渣微粉制备工艺球管 磨机粉磨工艺与硅酸盐水泥熟料相比,矿渣的显微硬度较高左右,同时,因产地和冶炼、成渣工艺不同,其化学成份、玻璃体含量及矿相组成不同,矿渣的邦德功指数各异,一般在一之间,易碎难磨。采用球管磨机粉磨矿渣微粉,属于最传统的粉磨工
4、艺,分为开路和闭路两种系统。根据矿渣粉磨过程中易磨性差的物理特征,需对磨机内部结构进行必要的技术改造,在各仓之间设置具有强制筛分功能的隔仓装置,选择使用工作表面适宜的衬板和较小规格的研磨体,以增大研磨体的总表面积及其对被磨物料间的接触、粉磨几率。同时,需要在使用最小规格研磨体如中、中等的细磨仓设置多道“活化环”,以激活微形研磨体的有效粉磨动能,消除磨内聚积现象。实际生产过程中,若制备比表面积的矿渣微粉,球管 磨机的系统产量一般较低,这是由于球 管磨机的粉磨特性造成的。球 管磨机对物料的粉磨过程是通过多个研磨体构成的集群对单颗粒物料进行冲击粉碎及研磨,研磨体与被磨物料间以点接触方式为主,但因四周
5、空间不限,不能够形成料床,故粉磨效率明显偏低,当人磨矿渣水份时更甚。一般单位粉磨电耗达一,甚至队。以某粉磨站为例,采用中开路磨机磨制比表面积一瓜矿渣微粉,台时产量只有曲左右,单位粉磨电耗由此可见,采用球管磨机制备矿渣微粉,其电耗成本较高。同时,还必须单独设置矿渣烘干系统,并确保人磨矿渣最大水份,工艺流程较为复杂。辊压机粉磨工艺通过多年的不断发展与完善,辊压机技术已经成熟,并广泛应用于各行各业。辊压机的粉磨机理属料床粉磨碎,是在密闭空间内一次性料层间挤压粉磨 碎,形成的料床形状为柱面柱面,辊面与物料间的挤压角在。左右,工作辊面线速度一般在一耐。辊压机较多应用于水泥生产的预粉磨,与打散机或型选粉机
6、及后续管磨机组成挤压联合粉磨系统。辊压机用于矿渣微粉制备工艺,单位电耗一般在队以一一年国内外水泥粉磨新技术交流大会论文集下,国外应用较多,国内使用厂家较少。虽设备占地面积略少于球管磨机粉磨工艺系统,但辊压机生产流程较为复杂。以德国洪堡公司推出的辊压机型选粉机兼烘干高效选粉机为代表的矿渣微粉制备工艺,已成功应用于武汉某公司多年,运转情况良好。国内某研究单位也推出了采用挤压联合粉磨工艺的不同规模矿渣微粉生产线设计,由于系统装机功率大,工艺流程复杂,单位粉磨电耗与单独的球 管磨机系统粉磨电耗基本相当。立磨粉磨工艺立磨又称为立式辊磨其粉磨机理属料床粉磨,是在非密闭空间内一次性料层间连续挤压粉磨,形成的
7、料床形状为柱面平面,磨辊对物料的挤压角大于辊压机对物料的挤压角,在左右。磨辊运动速度一般为一扩,比辊压机辊面线速度要快。粉磨过程中,可以通过调整磨内喷水量形成稳定的料床,使磨振控制在允许值范围内。立磨具有良好的通风烘干功能,集物料烘干、粉磨、选粉、收集于一体,不须单独设置烘干系统,即使进磨矿渣水份达一,仍能将其磨细至 比表面积狐以上,并可方便调节。立磨自身占地面积小,生产工艺流程简单,建筑费用低,在制备相同比表面积矿渣微粉时,立磨与辊压机的单位粉磨电耗相差不多,但比球 管磨机系统节电幅度以上。筒辊磨日粉磨工艺与辊压机、立磨粉磨机理一样,由法国公司开发的筒辊磨也是实现料床终粉磨的高效节电设备。其
8、粉磨机理为非密闭空间内中、低压多次料层间挤压粉磨,形成料床的形状为柱面内环面,磨辊对物料的挤压角在“左右,磨辊运动速度在一而。筒辊磨对物料粒度的适应性更强,料床稳定性更好。用于水泥终粉磨时的单位电耗为一,仍比球 管磨机系统节 电幅度以上,且工艺流程简单、占地面积小。国内有厂采用筒辊磨用于水泥终粉磨,当控制水泥成品比表面积帐时,系统产量达八。截至 目前,筒辊磨用于矿渣微粉制备在国内尚未见报道,但某公司已推出样机。若将其作为矿渣微粉磨选型,同样能够获得良好的技术经济效果。相信不久的将来,随着筒辊磨技术的不断发展与完善,在国内矿渣粉磨领域的应用会更加广泛。一一年国内外水泥粉磨新技术交流大会论文集表几
9、种不同矿渣微粉生产工艺比较使使用单位位武汉某公公安徽某某南京梅梅杭州柴恒恒国外某某国内某钢钢国内某厂厂国外某厂 司司司 公司厂厂厂厂厂主主机设备备辊压机机立磨磨立磨磨立磨磨立磨磨开路管磨磨闭路管磨磨筒辊磨磨型型号规格格一一一中中比比表面积积饭产产量主主机功率率以单单位电耗耗工工艺流程程复杂杂简单单简单单简单单简单单较复杂杂较复杂杂较简单单对对水份敏敏一般般一般般一般般一般般一般般非常敏感感非常敏感感一般般感感程度度度度度度度度度度一一次性投投大大大大大大较大大大大较少少较少少较大大资资资资资资资资资资资从表中数据可以看出,在立磨、辊压机、筒辊磨和球管 磨机四种用于矿渣微粉制备的系统中,因立磨、
10、辊压机、筒辊磨实现了料床粉磨,单位粉磨电耗明显低于球管 磨机系统,同比节电幅度。虽然辊压机在矿渣终粉磨时的单位电耗较低,但其整个工艺系统要比立磨和筒辊磨复杂,国内选用的厂家仍不是很多。与辊压机相比,立磨因工艺流程简单,占地少,现阶段已实现了大型化、运行可靠、金属消耗低因磨辊和磨盘材质不同各异,一般沙,比球磨系统低的多、对矿渣水份敏感程度一般,无需像球 管磨机粉磨系统那样单独设置烘干系统,即使人磨矿渣水份在巧左右,仍能保持正常的粉磨作业,国内外大、中型矿渣微粉生产线大都是选用立磨粉磨工艺。几种矿渣微粉制备工艺的技术评价经过多年的发展,球管 磨机技术性能可靠、运行稳定,但因其粉磨过程难以形成料床,
11、电能利用率极低,粉磨效率也低。采用传统的球 管磨机生产矿渣微粉,仍属于矿渣微粉制备的初级阶段。虽一次性投资较少,但需要单独设置烘干工艺,整个粉磨流程较复杂,占地面积较大,在制备相同比表面积矿渣微粉时单位粉磨电耗要高出立一一年国内外水泥粉磨新技术交流大会论文集磨、辊压机、筒辊磨工艺一队。以平均电耗高出队计算,年产规模万吨的球 管磨机粉磨矿渣微粉生产线要比立磨、辊压机、筒辊磨生产线多耗电万度,按平均电价元瓜计,年多支出电费巧万元,即隐性流失利润巧万元年,这是一笔不小的数字。确切地说,采用球管 磨机生产矿渣微粉,与高效节电的料床粉磨工艺相比,是长期电耗成本增加和长期利润的隐形流失,难以实现节能减排、
12、降耗增效的目标。采用立磨、辊压机、筒辊磨三种高效的料床粉磨设备制备高活性矿渣微粉,虽然一次性投资较多,投资回收期较长,但单位粉磨电耗低,相比球 管 磨机系统节电幅度达以上,长期效益好,产品质量稳定。三种料床粉磨系统,辊压机工艺流程要比立磨、筒辊磨复杂些。立磨粉磨系统集烘干、粉磨、选粉、收集于一体,工艺简化,已形成系列化、大型化,国内大型钢铁企业和水泥粉磨站已广泛采用立磨分别粉磨技术,如山东鲁碧、长钢瑞昌、四川星船城等均采用进口的大型立磨制备矿渣微粉,运行效果良好。国内天津水泥设计院、中信重机、沈重等设计制造单位,也相继研发出具有各自知识产权的立磨,并成功替代进口立磨,应用于国内、外水泥生产线和
13、矿渣微粉制备。结束语粒化高炉矿渣是冶炼生铁过程中的产物,其中含有一定量的单质铁和氧化铁。尤其是单质铁粒具有铁磁性和可塑性,难以磨细的同时在磨内产生富集,加剧设备磨损,必须予以除去。为消除单质铁粒和氧化铁对粉磨过程的不良影响,需在磨前设置多道强磁除铁。所收集的单质铁粒和氧化铁可按一定价格返售给钢铁企业,能够多冲抵部分电费支出。所以,去除铁质对提高粉磨效率及矿渣磨细程度、有效降低粉磨设备磨耗极其重要。传统球管 磨机制备矿渣微粉由于与立磨、辊压机、筒辊磨相比,磨内不能形成料床,其粉磨效率低、单位电耗高、生产成本高。立磨、辊压机、筒辊磨均为料床粉磨的高效节电设备,实现了无球化矿渣终粉磨,用于制备相同比
14、表面积的矿渣微粉,相对于传统球管磨机工艺而言,节电幅度均达以上,采用高效低能耗粉磨设备制备矿渣微粉,更有利于节能减排,发展循环经济。一一年国内外水泥粉磨新技术交流大会论文集立磨技术成熟并已实现大型化,集烘干、粉磨、选粉、收集四位一体,且单位粉磨电耗和金属消耗低、工艺流程简单、占地面积小,是当前大规模矿渣微粉制备企业的首选工艺。实际生产过程中,采用比表面积指标结合林、林筛余控制矿渣微粉的质量活性指数,可满足技术要求。参考文献 邹伟斌 工业废渣高活性微粉的制备与应用,水泥工业粉磨节能技术文集 ,国家建材工业技术情报所月西安王仲春、曾荣水泥粉磨工艺技术及发展,中国建材工业出版社月第一版黄义大,年产万吨矿渣微粉生产工艺设计节能环保江苏科行环境工程技术有限公司柴星腾矿渣辊磨的研制与应用,中国建材报机械与装备一版傅华大型水泥矿渣立磨的调试与运行, 水泥黄之初等,卧辊磨的结构和性能简介,节能环保 江苏科行环境工程技术有限公司一一
