鋼渣微粉細(xì)粉磨工藝優(yōu)化與試驗(yàn)分析

劉國威，楊 剛，王幼琴，金 強(qiáng)

(中冶寶鋼技術(shù)服務(wù)有限公司冶金渣研究中心，上海200941)

鋼渣經(jīng)過細(xì)磨至微粉后，通過機(jī)械力破壞了鋼渣的晶體結(jié)構(gòu)，使表面及潛在的活性得到了部分釋放，徹底解決了安定性的問題[1]，為鋼渣的應(yīng)用提供了一種全新的應(yīng)用途徑，可以實(shí)現(xiàn)鋼渣的無污染應(yīng)用。

經(jīng)過多年的試驗(yàn)與實(shí)踐形成的“預(yù)粉磨+細(xì)粉磨”鋼渣微粉生產(chǎn)工藝[2]。通過預(yù)粉磨實(shí)現(xiàn)渣與鐵的離解，細(xì)粉磨保證鋼微粉的最終產(chǎn)品質(zhì)量，其中預(yù)粉磨工序與細(xì)粉磨工藝可以結(jié)合鋼渣的原料(轉(zhuǎn)爐、電爐渣，磁性與非磁性渣等)采用開路+閉路、閉路+閉路、開路+開路、閉路+開路組合的方法保證鋼渣的鐵質(zhì)離解與微粉的最終產(chǎn)品質(zhì)量。

根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明磁性鋼渣(鐵品位為30% 以上的鋼渣)粉磨到160目(96μm)篩上篩下各50% 左右，非磁性鋼渣粉(鐵品位為20%左右)粉磨至平均粒徑為200目(75μm)篩上篩下各50% 左右時，可以實(shí)現(xiàn)渣鐵離解徹底，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)處理處理非磁性鋼渣建議采用閉路粉磨工藝，這是由鋼渣的易碎性、易磨性來確定[3]。

通過“預(yù)粉磨”使鋼渣達(dá)到相應(yīng)細(xì)度從而獲得渣鐵分離狀態(tài)已基本可以實(shí)現(xiàn)[4]。但在采用閉路磨粉工藝時，預(yù)粉磨物料全部進(jìn)入細(xì)粉磨中通過循環(huán)負(fù)荷最終變成產(chǎn)品，使細(xì)粉磨循環(huán)過程中除鐵成為影響鋼渣微粉的產(chǎn)能和產(chǎn)品穩(wěn)定性的重要因素。本文主要研究在閉路磨粉時通過工藝的改進(jìn)增加細(xì)粉磨的效率，從而達(dá)到增加產(chǎn)能提高成品粉質(zhì)量的目的。

1 原材料

鋼渣原料采用寶鋼轉(zhuǎn)爐熱潑緩冷渣，粒徑區(qū)間為0～5mm，其中0～3mm占70%，金屬鐵含量≤5%，含水量≤3%。

2 試驗(yàn)過程與分析

2.1 傳統(tǒng)的閉路細(xì)粉磨流程

本試驗(yàn)選用動態(tài)選粉機(jī)和球磨機(jī)以及多道除鐵器作為閉路細(xì)粉磨系統(tǒng)，傳統(tǒng)的工藝流程如圖1。

圖1 傳統(tǒng)的閉路細(xì)粉磨工藝流程圖

預(yù)磨粉通過計(jì)量器定量送入球磨機(jī)中粉磨后，通過動態(tài)選粉機(jī)選取出合格品粉，不合格粉則通過輸送設(shè)備送入球磨機(jī)中繼續(xù)粉磨。在進(jìn)行的大量的磨粉試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)此種工藝存在以下問題:(1)回粉物料中的含鐵量忽高忽低;(2)成品的比表面積和45μm篩余浮動較大;(3)成品中含鐵量浮動較大。

我們對生產(chǎn)線進(jìn)行24h不間斷試驗(yàn)，并定期抽取回粉、成品粉樣品進(jìn)行含鐵量和細(xì)度檢測，數(shù)據(jù)如表1。

表1 抽檢的5組試驗(yàn)生產(chǎn)中各位置檢測數(shù)據(jù)變化表

以檢測數(shù)據(jù)為依據(jù)，對24h不間斷試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖表分析，如圖2。

圖2 傳統(tǒng)工藝下鋼渣微粉24h試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線圖

從圖2可知，回粉含鐵量、成品粉含鐵量及45μm篩余含量隨著時間的增加呈現(xiàn)增加的趨勢。而成品粉的比表面積隨著時間的增加呈降低的趨勢。

通過分析我們發(fā)現(xiàn):在上述生產(chǎn)工藝進(jìn)行閉路細(xì)粉磨過程中，由于回粉物料不可能進(jìn)行100%的除鐵，造成了球磨機(jī)中含鐵量以微量進(jìn)行不斷增加。眾所周知，在球磨機(jī)進(jìn)行粉磨過程中，磨機(jī)內(nèi)的含鐵量增加勢必會造成粉磨效率的減少，由于原料給入量固定不變，造成了球磨機(jī)中物料總量的不斷增加，相應(yīng)的回粉物料也會不斷增加，致使磨機(jī)的粉磨效率進(jìn)一步減少，形成了惡性循環(huán)。最終形成了圖2所示的情況:隨著生產(chǎn)時間的增加，粉磨狀態(tài)在不斷的惡化。

2.2 優(yōu)化后閉路細(xì)粉磨流程

通過上述的試驗(yàn)與分析，我們對傳統(tǒng)的閉路細(xì)粉磨工藝進(jìn)行了工藝優(yōu)化，如圖3。

圖3 優(yōu)化后閉路細(xì)粉磨流程圖

優(yōu)化后的工藝是將動態(tài)選粉后的回粉物料通過計(jì)量器送入球磨機(jī)中，使進(jìn)入球磨機(jī)中的物料定量，從而消除了鋼渣粉磨效率隨時間遞增而逐步降低的因素，進(jìn)一步減少了回粉含鐵量對球磨機(jī)粉磨效率的影響。使鋼渣的粉磨始終處在穩(wěn)定的常態(tài)環(huán)境下，給磨粉設(shè)備提供了最好的運(yùn)行條件。我們對優(yōu)化后生產(chǎn)線進(jìn)行24h不間斷試驗(yàn)，并在相同的測試點(diǎn)抽取回粉、成品粉樣品進(jìn)行含鐵量和細(xì)度檢測。如圖4。

圖4 優(yōu)化工藝后鋼渣微粉24h試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線圖

從圖4可以看出，回粉及成品粉的各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了相對較穩(wěn)定的狀態(tài)。由此可看出通過優(yōu)化后的工藝較之前有較大的提高效果。另外通過對產(chǎn)量的監(jiān)控我們也發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化后的產(chǎn)量也由4～5T/h提高到了7 ～7.5T/h。

通過分析我們認(rèn)為:傳統(tǒng)的閉路細(xì)粉磨工藝在連續(xù)生產(chǎn)時由于無法徹底消除回粉含鐵使得細(xì)粉磨效率降低形成惡性循環(huán)，造成了微粉成品穩(wěn)定性差，合格率不能保證等諸多缺陷。工藝優(yōu)化后，將回粉物料與原料混合后定量的進(jìn)行細(xì)粉磨，降低了回粉含鐵對閉路細(xì)粉磨的影響，球磨機(jī)內(nèi)的磨粉量始終保持在合理的范圍內(nèi)，使得球磨機(jī)比較容易達(dá)到最佳狀態(tài)。從而增加了產(chǎn)能，消除了過粉磨、欠粉磨等不良狀態(tài)，也使鋼渣微粉產(chǎn)品性能進(jìn)一步穩(wěn)定。

3 結(jié)論

(1)通過對鋼渣細(xì)粉磨工藝優(yōu)化的改進(jìn)可以使產(chǎn)能、產(chǎn)品性能穩(wěn)定性均得到提高;(2)與傳統(tǒng)工藝相比，優(yōu)化后的工藝使粉磨設(shè)備可長時間的保持最佳粉磨狀態(tài)，減少了磨內(nèi)含鐵量的同時提高了粉磨效率;(3)本實(shí)驗(yàn)再次證明了含鐵量是影響鋼渣粉磨的關(guān)鍵性因素。

[1]金強(qiáng)等，寶鋼新型鋼渣處理工藝及其資源化利用技術(shù)[J]，寶鋼技術(shù)，2005年第3期。

[2]金強(qiáng)等，冶金渣微粉短流程工藝，ZL200410016138.0，2004。

[3]趙愛新等，鋼渣微粉除鐵技術(shù)的研究與應(yīng)用[J]，冶金環(huán)境保護(hù)，2010年第1期。

[4]張暉等，寶鋼鋼渣微粉及其膠凝材安定性和相容性研究[J]，寶鋼技術(shù)，2010年第3期。