TRMS45.2礦渣輥磨的工作原理及調(diào)試

徐元元

1　概述

我國是一個鋼鐵大國，高爐礦渣[1]資源豐富，礦渣產(chǎn)量約占鋼產(chǎn)量的30%，2014年全國粗鋼產(chǎn)量8.2億噸。隨著我國廢棄物資源化的推進，礦渣在建材領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。礦渣具有諸多良好特性，經(jīng)超細粉磨后的礦渣微粉已成為一種不可多得的資源。礦粉應(yīng)用在混凝土中具有成本低、工作性好、后期強度高、水化熱低、耐久性好等優(yōu)點[2]，礦粉的資源屬性主要取決于微粉的礦物組成、比表面積和顆粒形貌。因此，粉磨工藝就成了礦渣微粉生產(chǎn)的關(guān)鍵，這對水泥行業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排的目標、提高企業(yè)的經(jīng)濟效益具有重要意義。

目前國內(nèi)礦渣磨的需求非常大，特別是對大型礦渣磨的需求十分迫切。天津院一直致力于輥磨的研發(fā)，2003年專門成立以輥磨為主要研發(fā)對象的天津仕名粉體技術(shù)裝備有限公司[現(xiàn)更名為中材（天津）粉體技術(shù)裝備有限公司，以下簡稱粉體公司]，自公司成立以來，在礦渣輥磨的研發(fā)上投入了大量的人力物力，并取得了很多輝煌的成果。粉體公司的礦渣輥磨規(guī)格齊全，所設(shè)計的輥磨運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，可靠性高，產(chǎn)品性能突出，在國內(nèi)礦渣粉磨技術(shù)和裝備中處于領(lǐng)先地位。

TRMS45.2礦渣輥磨是粉體公司根據(jù)客戶的實際需求全新設(shè)計的，用于高比表面積要求的60萬噸/年礦粉生產(chǎn)線。該項目工期緊，難度大，對成品的質(zhì)量要求高，在公司人員的努力下，該磨機順利達標達產(chǎn)，受到業(yè)主的高度贊揚。

2　TRMS45.2礦渣輥磨系統(tǒng)的工作原理和特點

2.1　工作原理

TRMS型礦渣輥磨本體由傳動裝置、磨盤裝置、磨輥裝置、搖臂裝置、機架、進風(fēng)道、中殼體、分離器、操作平臺、加壓裝置、翻輥裝置、潤滑系統(tǒng)等部件組成。

輥磨的工作原理為：物料通過輸送皮帶，經(jīng)過螺旋輸送機垂直落到磨盤中央，磨盤在驅(qū)動裝置的帶動下旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下物料向外均勻分散、鋪平，形成料床。磨輥在加壓裝置的作用下對物料進行連續(xù)碾壓。在磨盤邊緣的物料被甩出磨盤，一部分通過風(fēng)環(huán)進入磨內(nèi)的熱氣體送入分離器進行分選，在此過程中與熱氣體進行了充分的熱交換，水分迅速被蒸發(fā)。成品細度通過調(diào)節(jié)分離器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速來控制，不合格的物料被送回至磨盤再次參加粉磨。另外一部分粗顆粒掉落下來，通過刮料裝置送入磨外，再通過輸送裝置將物料重新送入磨內(nèi)進行粉磨，如此循環(huán)往復(fù)。

2.2　技術(shù)特點

TRMS45.2礦渣輥磨采用了多項先進技術(shù)，在吸收國外礦渣輥磨成熟技術(shù)的同時，又進行了多項技術(shù)創(chuàng)新，包括新型高效籠式選粉技術(shù)、喂料防堵技術(shù)、新型磨輥密封結(jié)構(gòu)等。

其技術(shù)特點主要是：（1）具有自動抬輥、落輥功能，可以實現(xiàn)空載啟動；（2）磨輥密封采用塵封加油封的新型結(jié)構(gòu)形式；（3）采用新型的殼體密封結(jié)構(gòu)，效果良好，漏風(fēng)系數(shù)低；（4）高效動態(tài)籠式選粉機選粉效率高，調(diào)節(jié)細度靈敏；（5）喂料實現(xiàn)干濕料分開，防止下料管堵塞；（6）適應(yīng)不同物料，水泥熟料和礦渣可以實現(xiàn)零間隔轉(zhuǎn)換。

3　TRMS45.2礦渣輥磨系統(tǒng)的工藝流程

3.1　系統(tǒng)工藝流程

原料礦渣儲存于露天堆廠中，由鏟車送入喂料倉，經(jīng)計量皮帶秤、皮帶輸送機、鎖風(fēng)閥裝置落到磨盤上，恒速旋轉(zhuǎn)的磨盤借助于離心力將礦渣向外均勻分散，形成一定厚度的料床，物料在進入粉磨區(qū)域前先進行預(yù)壓實、排氣；同時料床上的物料受到兩個磨輥的擠壓而被粉碎。顆粒較細的物料在磨盤邊緣處被從風(fēng)環(huán)進入的熱氣體帶起并進入到選粉機中進行分選（動靜態(tài)組合式高效選粉機能有效調(diào)節(jié)礦渣微粉細度，產(chǎn)品比表面積可以控制在4 000～5 000cm2/g范圍內(nèi)），合格細粉被帶入袋式收塵器收集作為成品，粗粉則返回到磨盤再次粉磨；大顆粒物料（包括鐵渣）在風(fēng)環(huán)處落入進風(fēng)道，通過吐渣口進入外循環(huán)系統(tǒng)。在此過程中，物料與熱氣體進行了充分熱交換，水分被迅速蒸發(fā)，通過選粉機分選的合格細粉水分能控制在＜0.5%。部分難磨的大顆粒物料（包括鐵渣）落入風(fēng)環(huán)，通過吐渣口進入外循環(huán)系統(tǒng)，并經(jīng)過除鐵后再次進入輥磨與新喂物料一起粉磨。出收塵器的成品通過空氣輸送斜槽、提升機等設(shè)備送入到成品庫中。

如圖1所示為TRMS45.2礦渣粉磨系統(tǒng)流程簡圖。

3.2　系統(tǒng)主要設(shè)備及參數(shù)

TRMS45.2礦渣輥磨是根據(jù)料床粉磨的原理，通過磨輥、磨盤之間的相對運動研磨礦渣的機械設(shè)備，集粉碎、粉磨、烘干、選粉等工序于一體，結(jié)構(gòu)緊湊。表1所示為廣西源盛建材有限公司年產(chǎn)60萬噸礦渣粉磨生產(chǎn)線的主要設(shè)備參數(shù)。

4　TRMS45.2礦渣輥磨系統(tǒng)運行情況

礦渣輥磨系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性決定了礦渣微粉產(chǎn)量和質(zhì)量的高低。影響輥磨系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要因素包括：入磨原料礦渣的粒度和水分，磨機的研磨壓力，選粉機密封結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)速，磨機風(fēng)溫，磨輥與磨盤、擋料圈的情況等。在實際應(yīng)用中必須有效控制上述各因素，通過加強生產(chǎn)管理和不斷探索，優(yōu)化各參數(shù)。

圖1　TRMS45.2礦渣粉磨系統(tǒng)流程簡圖

表1　系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)

4.1　原料礦渣粒度和水分

廣西源盛建材有限公司的原料礦渣來源是廣西萬鑫鋼鐵廠煉鐵后外排的水淬高爐礦渣。其中含有大塊爐渣還有球磨的鋼球，這些異物如進入磨機會造成磨機的振動加大、料層不穩(wěn)，進而影響粉磨的效果。為排除礦渣中大塊爐渣及球磨鋼球?qū)ιa(chǎn)的影響，在皮帶輸送機上安裝了兩套皮帶除鐵器及一套振動篩，使入磨的礦渣顆粒直徑＜1cm，避免了大塊異物對生產(chǎn)的影響。

礦渣的含水量對生產(chǎn)的穩(wěn)定性也有較大的影響，從實際生產(chǎn)操作得出這樣的結(jié)論：入磨礦渣本身的含水量在10%左右時，該磨機系統(tǒng)運行非常穩(wěn)定，產(chǎn)量可以達到110t/h。礦渣的含水量影響著生產(chǎn)操作參數(shù)的調(diào)整，我們通過磨內(nèi)噴水裝置噴水量的調(diào)節(jié)來穩(wěn)定料層、減小磨機的振動，提高粉磨效率。

4.2　研磨壓力

液氣彈性系統(tǒng)通過磨輥將壓力傳遞給物料，合適的壓力是輥磨實現(xiàn)穩(wěn)定料床粉磨的前提。如果壓力過低，輥磨的產(chǎn)量下降，料床厚度增加，循環(huán)負荷增大；如果壓力過高，主電機電流增大，料床變薄，磨機振動加大。TRMS45.2礦渣輥磨采用對兩個磨輥分別加壓的液壓系統(tǒng)，一般情況下，有桿腔的油壓設(shè)定值為12.5MPa（蓄能器充氮壓力為6.5MPa），無桿腔的油壓設(shè)定值為3MPa（蓄能器充氮壓力為1.8MPa）。加壓油缸的這兩個設(shè)定值能夠保證液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定和保證系統(tǒng)的保壓時間，并使料層穩(wěn)定在15～25mm左右，減少磨機的振動，有效發(fā)揮磨機的粉磨效率。

4.3　選粉機密封結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)速

TRMS45.2礦渣輥磨的選粉機為籠式動態(tài)選粉機。粉磨系統(tǒng)運行時，粉磨后的物料在熱風(fēng)的帶動下，呈螺旋狀氣流被吸入選粉機進行分選。選粉機的密封情況及轉(zhuǎn)速影響礦渣微粉的產(chǎn)量和質(zhì)量。礦渣微粉篩余控制的關(guān)鍵部位在轉(zhuǎn)子上側(cè)的密封結(jié)構(gòu)，該處的密封結(jié)構(gòu)為葉片形式。小葉片隨著轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生對流，這樣對礦粉產(chǎn)生阻力，從而使得物料很難從此處通過，只能通過籠輪進行篩選。在生產(chǎn)時可通過調(diào)整選粉機轉(zhuǎn)速來改變礦渣微粉的產(chǎn)品細度。當產(chǎn)量增加時，應(yīng)考慮適當提高選粉機的轉(zhuǎn)速。當產(chǎn)量控制在100t/h時，系統(tǒng)風(fēng)門開度100%，研磨壓力12.5MPa，選粉機的轉(zhuǎn)速調(diào)整至87r/min。在上述參數(shù)情況下，礦渣微粉產(chǎn)品的比表面積能控制在480m2/kg左右。

4.4　磨機風(fēng)溫

磨機的風(fēng)溫包括入口熱風(fēng)溫度和磨機出口溫度。正常生產(chǎn)時，根據(jù)不同的投料量，磨機的入口風(fēng)溫控制在200～250℃之間，這個溫度的熱風(fēng)能有效烘干礦渣水分。

磨機的出口溫度是有效穩(wěn)定生產(chǎn)的因素之一，一般控制在85～95℃之間。在喂料水分約10%的條件下，出磨溫度85℃時仍然能夠保證成品水分≤0.5%。從生產(chǎn)實際看，磨機的出口溫度控制在90～95℃對生產(chǎn)非常有利，在這個溫度區(qū)間，能有效控制生產(chǎn)的穩(wěn)定，可以調(diào)節(jié)投料量、噴水量及其他參數(shù)，保持磨內(nèi)的動態(tài)平衡；這個溫度能保證入除塵器的氣體溫度高于露點溫度，所以90～95℃的出口溫度既能保證磨內(nèi)的物料充分烘干，又能防止除塵布袋結(jié)露。

4.5　料層厚度與擋料圈高度

磨輥與磨盤、擋料圈的幾何尺寸、相對位置及耐磨層的材質(zhì)直接影響了料層的穩(wěn)定及粉磨的效率。TRMS45.2輥磨的磨輥與磨盤的間隙控制在10mm左右，擋料圈與磨輥大端的間隙控制在20mm左右。磨機穩(wěn)定運行時料層的厚度在15～25mm之間，如果料層太薄，＜15mm時磨機會振動劇烈，料層太厚磨機也會振動，而且會增加主電機負荷，降低粉磨效率。擋料圈的高度控制在220～240mm之間，擋料圈過高會導(dǎo)致料層變厚，降低粉磨效率，同時會增加排鐵的難度；擋料圈過低，會增加回料量，產(chǎn)量難以提高。

5　結(jié)語

輥磨是集機械、液壓、電氣自動化為一體的設(shè)備，其操作較為復(fù)雜，每臺新的輥磨投產(chǎn)時都需要一段時間的摸索和調(diào)整。廣西源盛建材有限公司使用的TRMS45.2礦渣輥磨自2013年1月投產(chǎn)以來，礦渣粉的各項性能指標均達到并超過了GB/T 18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》國家標準中S95級礦渣粉的技術(shù)要求，具體如表2所示。

表2　礦渣粉的性能

通過中材（天津）粉體技術(shù)裝備有限公司與廣西源盛建材有限公司的共同努力，該磨機系統(tǒng)設(shè)備及工藝參數(shù)不斷得到優(yōu)化，生產(chǎn)運行日趨穩(wěn)定。在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，產(chǎn)量穩(wěn)定在100～110t/h，粉磨系統(tǒng)電耗40kWh/t，生產(chǎn)成本不斷降低，取得了很好的經(jīng)濟和社會效益。

參考文獻：

[1]孫樹杉.鋼鐵渣的資源化利用[C].2013年第二屆冶金渣綜合利用培訓(xùn)論文集：60-75.

[2]馮蕾，張永娟，張雄，等.礦渣顆粒群特征與活性指數(shù)的灰色關(guān)聯(lián)分析[J].建筑材料學(xué)報，2009，12（3）：272-276.

[3]柴星騰，聶文海.礦渣粉磨技術(shù)進展[N].中國建材報，2006.

[4]王仲春，李德宇.礦渣高細粉磨技術(shù)[J].水泥技術(shù)，2001，（4）.[5]王仲春.水泥工業(yè)粉磨工藝技術(shù)[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，1998.■