磨内强制筛分改造技术在矿渣微粉生产上的应用

矿渣的全称是粒化高炉矿渣。它是钢铁厂冶炼生铁时产生的废渣。在高炉炼铁过程中，除了铁矿石和燃料（焦炭）之外，为降低冶炼温度，还要加入适当数量的石灰石和白云石作为熔剂。它们在高炉内分解所得到的氧化钙、氧化镁和铁矿石中的废矿，及焦炭中的灰分相熔化，生成了以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物浮在铁水表面，定期从排渣口排出，经空气或水急冷处理，形成粒状颗粒物，这就是粒化高炉矿渣，简称：矿渣。每生产一吨生铁，要排出0.3～1吨矿渣。矿渣的化学成分与水泥熟料相似，只是氧化钙含量略低。出渣温度愈高，冷却速度愈快，则矿渣玻璃化程度愈高，矿渣的潜在化学能愈大，活性也愈高。因此，经水淬急冷的高炉矿渣的活性，比未经水淬的矿渣活性要高一些。我国是一个钢铁大国，矿渣资源丰富。2007年，全国产钢41878万吨,与2005年相比增长18.48%,钢铁产量预计在2008年将达到50000万吨，按矿渣产率30％估算，我国矿渣产量2010年将超过15000万吨左右。

由于矿渣具有诸多良好特性，已成为一种不可多得的资源。2002年以来，随着粉磨设备节能技术和矿渣微粉应用技术研究的不断深入，使广大水泥及混凝土行业认识到，矿渣利用粉磨细度应控制在420m²/kg左右。各种粉磨设备都能够生产出市场不同需求的矿渣微粉，并获得相应的经济效益。随着水泥工业产业结构调整政策力度的加大，在大力发展循环经济的推动下，矿渣微粉的产量年年翻番，目前已接近年产1500万吨，建材行业内一个新兴产业已经形成。

一，对于矿渣品质的要求

   1.国家标准（GB/T203-94）对粒化高炉矿渣的质量要求规定如下：①粒化高炉矿渣的质量系数K应不小于1.2；②粒化高炉矿渣中锰化合物的含量，以MnO计不得超过4%；锰铁合金粒化高炉矿渣的MnO允许放宽到15%；硫化物含量（以硫计）不得超过3%；氟化物含量（以氟计）不得大于2%；③粒化高炉矿渣的松散容重不大于1.2kg/L，最大直径不得超过100mm，大于10mm颗粒含量（以重量计）不大于8%；④粒化高炉矿渣不得混有外来夹杂物，如铁尘泥、未经淬冷的块状矿渣等；⑤矿渣在未烘干前，其贮存期限从淬冷成粒时算起，不宜超过3个月。

　　2.国家标准（GB/T18046-2000）《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》有如下规定：①粒化高炉矿渣粉（简称矿渣粉）定义：符合GB/T203标准规定的粒化高炉矿渣经干燥、粉磨（或添加少量石膏一起粉磨）达到相当细度，且符合相应活性指数的粉体。矿渣粉粉磨时允许加入助磨剂，加入量不得大于矿渣粉质量的1%；②矿渣粉密度不小于2.8g/cm³；比表面积不小于350m²/kg；③矿渣粉共分为三级。S105、S95和S75，他们对应的活性指数7天不小于95%、75%和55%，28天不小于105%、95%和75%，流动度比小于85%、90%和95%；④矿渣粉含水量不大于1.0%；⑤三氧化硫不大于4.0%；⑥氯离子不大于0.02%；⑦烧失量不大于3.0%。

二，为什么要采用“分别粉磨”工艺

1、在当前的工业固体废弃物的综合利用中，水泥企业一般是将矿渣与熟料及其他组分物料，按配比一起加到球磨机中共同混合粉磨。由于各种物料易磨性的差异较大，当出磨物料达到工艺要求时，其中某些工业废渣组分的细度，并没有达到理想的指标。如：粉磨矿渣水泥时，矿渣比水泥熟料难磨得多，水泥比表面积达到了300m²/kg以上，水泥中的矿渣粉的比表面积只有200～250m²/kg，其水化活性不能在水泥构件或建筑工程中正常发挥。因此，专家们建议：有条件的水泥企业应该将矿渣与熟料等其他组分物料分开，将矿渣单独粉磨、熟料与石膏及其他混合材一起粉磨，然后再根据市场需求，配制合成不同强度等级的矿渣水泥或复合水泥。

2、        随着混凝土技术的发展，对混凝土的耐久性越来越重视，而配制耐久性混凝土的途径之一就是掺加包括矿粉在内的矿物掺合料。随着粉磨设备节能技术研究的不断深入，使大量细度在420m²/ kg 的矿粉得到广泛应用。矿粉的大量应用，改变以往仅以粉煤灰为主要掺合料的局面。对于商品混凝土搅拌站而言，这种矿渣微粉的出现给配制混凝土带来了很大的方便，随着矿粉研究和应用的不断深入，混凝土质量会逐步改善。同时，矿粉的应用，可以克服仅掺粉煤灰时取代水泥量有限的弱点，可以进一步降低水泥用量，不仅可以改善混凝土耐久性，同时降低混凝土成本，节约能源，改善环境。

　　三，粉磨工艺实施方案

  对粒化高炉矿渣采用分别粉磨的形式，是目前综合利用中最适用的工艺流程。工艺流程形式多样，可以是高细、普通球磨机、高产管磨机等等。这些流程的共同点是：必须将矿渣粉磨成高细粉（统称：矿渣微粉），即矿渣微粉中的颗粒80%≤50μm、比表面积≥380m²/kg，其中≤10μm的超细粉约占30%～40%，然后可以直接给混凝土搅拌站提供掺合料，或再与熟料粉合成不同强度等级的品种水泥。当前，有许多立窑企业随着国家宏观调控政策的出台，及水泥工业产业结构调整的步伐进程，需要调整自己的产品结构，改变生产低强度等级水泥为主的现状，为循环经济作一点工作，以工业废渣综合利用作为今后的发展目标。也可以利用原水泥厂的闲置设备，进行技术改造而成为矿渣微粉生产基地。

由于高炉矿渣在出厂时的水份较高，如果直接用于粉磨的话会导致磨机的产量大幅度下降，综合成本大幅度升高。这就需要矿渣在进入磨机之前要进行预先烘干，在水份达到一定程度时方可进行单独粉磨。烘干方式一般可采用LFL型立式烘干机、LFH型高效回转烘干机或LFS型三回程烘干机并配套LFF高温沸腾炉等形式。出厂的矿渣一般都含有一定的铁质含量，而铁元素本身具有相当的塑性，在磨内无法得到有效的研磨从而无法保证矿渣微粉的质量。因此在矿渣进入磨机前的输送系统上需安装除铁装置，这样可以有效地除去矿渣中的铁质，降低设备的磨损，保证磨机的产质量。

1、LFKM磨内强制筛分技术改造的原理及采取的措施

（1）根据磨机工艺状况合理确定仓长和级配，合理确定物料流量及流速。

（2）采用具有强制筛分功能的高效筛分装置，使前仓的物料进入选粉装置后，对物料进行粗细分离，粗料返回前仓，细料顺利进入后仓。

（3）应用"小篦缝、大流量"的原理，充分发挥各仓的破碎和研磨功能，实现隔仓预筛分作用，发挥其粉磨效率。

（4）采用小钢段技术。进入段仓的细物料采用与之相适应的研磨效率较高的小钢段进行强化研磨，由于小钢段的单位表面积较普通钢段提高一倍以上，因此，研磨能力大幅度增加，提高粉磨效果。

（5）磨尾出料装置具有料段分离功能，既能使矿渣微粉顺利出磨而小钢段不能溢出磨外。

（6）段仓安装环沟衬板，环沟衬板的凹槽内填充物料能有效减轻钢段与衬板间的接触磨损，延长衬板使用寿命。

2、改造前后几个功能的对比

（1）前后仓的功能对比

对各类矿渣磨进行磨内技术改造，主要考虑粉磨效率如何？而粉磨效率主要体现在改造前后破碎研磨仓的功能改变了多少？3-30um的颗粒增加了多少？技改后因新增了强制筛分装置，磨机的破碎和研磨功能优化了40%左右，提升了40%的有效功能。由于增加了强制筛分装置，各个仓的功能被严格区分，根据进磨物料性质分配各个仓功能，使破碎和研磨能力均较技改前大幅度增加。由于各个仓功能的改变，矿渣微粉中3-30um颗粒的含量得到大幅度增加，因而粉磨出来的成品产量高且质量好。

（2）通风状况对比

技改后设置了双层隔仓强制筛分装置即隔仓篦板和隔仓侧板，由于隔仓篦板和侧板均设计成带细小孔的特殊装置，不是盲板形式的，所以对通风没有任何影响。

（3）磨机装载量和电动机工作电流的对比

改造后磨机的装载量比设计的装载量略微偏高，研磨体容重将会增加，研磨体体积有所减小，改造后受双层隔仓板及活化衬板的影响，磨机有效容积也有所下降，这样研磨体体积和磨机有效容积的变化相互抵消后，研磨体填充率基本无变化，研磨体重心相对于筒体的距离也没有变化，这样就排除研磨阻力距增大造成电机工作电流上升的可能。

四、LFKM磨内强制筛分超细矿渣磨技术改造注意事项

    （1）确保磨内通风良好。

（2）由于矿渣的流动性较强，从工艺角度上来说阶梯衬板、波纹衬板、分级衬板、环沟衬板以及活化衬板均可满足粉磨要求。根据国内外资料和实际生产状况，粗磨仓采用沟槽阶梯衬板，细磨仓采用活化衬板或环沟衬板，这样能延长其使用寿命。

 （3）LFKM磨内强制筛分矿渣磨由于已在磨内设计强制筛分装置，其筛孔控制在1.5mm左右，则磨尾除更换出料篦板外，不需更换其它配件。

（4）由于矿渣的平均粒度较小，在设计研磨体级配时，应充分考虑矿渣的特点，尽量优化各仓粉磨及研磨的能力。

（5）由于出磨废气中水蒸气含量相对较高，为防止其温度降至露点以下，各集灰斗、溜槽等须进行保温。

五， LFKM磨内强制筛分矿渣磨生产技术的应用效果

江西某水泥有限公司原有三台Ф2.2×9M闲置开路水泥磨，根据该公司结构调整，需要将其改成矿渣磨,进行超细矿渣微粉的生产,用于水泥的掺合及混凝土搅拌站的供应。该公司初选用盐城市连发环保设备有限公司LFKM磨内强制筛分技术进行对其改造。通过改造后使该磨机生产矿渣微粉的台时产量达到9t/h以上，比表面积在430m²/Kg以上，综合电耗在62KW/T左右。而同类磨机的产量普遍在6.5t/h左右，电耗在85KW/T左右。与之相比仅在电耗一项上就年节约在80.5万元左右（按年平均运转率为90%计算）。而江西另外一建材公司公司的Ф2.2×6.5M开路矿渣磨通过改造后，矿渣微粉的台时产量也达到7t/h以上，比表面积在430m²/Kg以上，综合电耗在67KW/T左右。