礦渣粉磨技術(shù)

　　1995年2月第一臺粉磨粒狀高爐礦渣的LM35.2＋2S型萊歇磨在法國南部Marseille的FossurMer水泥廠投入使用。這座隸屬Lafarge集團(tuán)的水泥廠正好靠近一個(gè)提供粒狀高爐礦渣的當(dāng)?shù)馗郀t廠。這臺LM35磨機(jī)具有粉磨熟料和礦渣的萊歇2＋2技術(shù)，粉磨比表面積為350～450m2/kg的粒狀高爐礦渣。磨機(jī)自投入使用一直連續(xù)運(yùn)行，目前已生產(chǎn)出200多萬噸高爐礦渣。
　　第一臺具備2＋2技術(shù)的萊歇磨1994年12月在中國臺灣投入運(yùn)行。LM46.2＋2磨機(jī)的最初設(shè)計(jì)只是粉磨熟料，但是到1995年幸福水泥廠開始用其粉磨高爐礦渣。目前它每年大約可粉磨50萬t水泥和大約20～30萬t礦渣，比表面積在430m2/kg。
　　從一開始2＋2技術(shù)就在礦渣粉磨領(lǐng)域開拓了良好的市場份額。表1是粉磨礦渣的萊歇磨型號。小型磨機(jī)例如LM35、LM46和LM56裝有兩個(gè)S型托輥和兩個(gè)主托輥，而在大型磨機(jī)上，例如LM60和LM63，則安裝3個(gè)S型托輥和3個(gè)主托輥。
　　目前為止總共有33臺具有2＋2技術(shù)的磨機(jī)售出，總裝機(jī)容量超過95MW，其中22臺磨機(jī)粉磨粒狀高爐礦渣。大多數(shù)水泥廠使用這種磨機(jī)粉磨不同品種的水泥，例如礦渣、粉煤灰或火山灰水泥。LM46.2＋2和LM56.2＋2是粉磨礦渣最普遍的型號，大多數(shù)磨機(jī)安裝在亞洲，但是在2002年初有一大批LM46.2＋2S粉磨礦渣的磨機(jī)合同是與歐洲國家簽定的。
1　礦渣粉磨設(shè)備的設(shè)計(jì)
　　粒狀高爐礦渣通過一臺回轉(zhuǎn)下料器喂入萊歇磨。礦渣在磨內(nèi)粉磨和烘干后由氣力提升機(jī)喂入裝在磨機(jī)殼體內(nèi)的高效選粉機(jī)。符合產(chǎn)品粒度的物料隨氣流離開磨機(jī)并在脈沖收塵器內(nèi)收集下來。與此同時(shí)粗物料返回磨盤進(jìn)一步粉磨。
　　在獨(dú)立的粉磨站使用一臺熱氣發(fā)生器提供烘干所需的熱氣體。萊歇公司的Loma爐可燒柴油、重燃料油或天然氣。而靠近高爐設(shè)施的粉磨設(shè)備還可以使用低熱值高爐氣體。水泥廠冷卻機(jī)廢氣或預(yù)熱器廢氣也可與磨機(jī)相連。磨機(jī)的烘干能力足以充分地烘干高爐礦渣。粉磨設(shè)備通常設(shè)計(jì)的最高物料水分是12％～15％。經(jīng)驗(yàn)表明，在熱帶氣候或在歐洲，露天存放的礦渣水分一般在7％～10％。
　 粒狀高爐礦渣通常含有一定量的生鐵。這些小鐵粒存在于礦渣團(tuán)塊中，粉磨過程中這些鐵粒逸出并有可能聚集在磨盤上。一種專門設(shè)計(jì)的擋料圈可將磨盤甩下的鐵粒甩入磨機(jī)下部的氣體通道，安裝在旋轉(zhuǎn)磨盤上的取料器將鐵粒輸送到稱為“回料出口”的地方，然后由皮帶輸送機(jī)和斗式提升機(jī)從這里送入一臺筒式磁選機(jī)。該磁選機(jī)可從粉磨流程中收回95％以上的鐵粒。
　 裝備2＋2技術(shù)的粉磨設(shè)備可以設(shè)計(jì)成非常緊湊的結(jié)構(gòu)（見圖1）。所有重型設(shè)備，例如磨機(jī)和風(fēng)機(jī)，可以安裝在其基礎(chǔ)的地面上。收集粉塵的脈沖收塵器可布置在鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)，電氣開關(guān)柜、中控室和實(shí)驗(yàn)室以及空壓機(jī)房均可布置在收塵器下面。如果現(xiàn)場條件允許的話，整套粉磨設(shè)備還可安裝在四周沒有任何建筑物的室外。
　 對粒狀高爐礦渣的流動(dòng)特性給予了特別關(guān)注。由于礦渣有可能堆積并且最后可能堵塞料斗，由此可避免使用斗式提升機(jī)。在空間有限的地方Sandwich輸送機(jī)可成功替代斗式提升機(jī)。
2　節(jié)能效果
　 用萊歇磨粉磨礦渣具有很高的節(jié)能效益。圖2是傳統(tǒng)球磨機(jī)系統(tǒng)的磨機(jī)、選粉機(jī)和風(fēng)機(jī)與萊歇粉磨設(shè)備的傳動(dòng)、選粉機(jī)和風(fēng)機(jī)的能耗比較。從圖2中可以看出即使產(chǎn)品粒度很粗，節(jié)能效果也非常顯著。此外還應(yīng)提及的是，礦渣可在萊歇磨中烘干，而球磨機(jī)一般需要另外增加烘干設(shè)備。
　 萊歇公司已經(jīng)完成了多個(gè)半交鑰匙工程的礦渣粉磨設(shè)備合同。文章題頭照片是1996年提供給馬來西亞YTL集團(tuán)的兩臺LM46.2＋2S粉磨設(shè)備其中的一臺。每臺設(shè)備的設(shè)計(jì)能力是粉磨430m2/kg細(xì)度礦渣60t/h。整套設(shè)備，從接收料斗到斗式提升機(jī)再到成品庫就可節(jié)能39.8kWh/t。該水泥廠工期為10個(gè)月。
　 最近萊歇公司在歐洲完成了一項(xiàng)LM46.2＋2S交鑰匙合同。最初計(jì)劃由該臺設(shè)備生產(chǎn)兩種礦渣，一種比表面積為430m2/kg，一種為500m2/kg。生產(chǎn)較粗礦渣的能耗大約是44kWh/t，較細(xì)礦渣大約是51kWh/t，與此同時(shí)生產(chǎn)計(jì)劃發(fā)生了變化，礦渣的比表面積在570～600m2/kg。生產(chǎn)兩種礦渣的生產(chǎn)能力為60t/h，總電耗在56kWh/t。從合同簽字到設(shè)備最后驗(yàn)收測試，僅用11個(gè)月完成。該廠使用整個(gè)歐洲地區(qū)的高滬礦渣。
3　輥套及磨盤襯板壽命
　 考慮到礦渣的磨蝕性能，萊歇公司開發(fā)了一種自動(dòng)堆焊裝置，由它對M型磨輥和磨盤襯板的磨損部位就地進(jìn)行堆焊。磨損只發(fā)生在一個(gè)有限區(qū)域內(nèi)，靠近大直徑輥寬大約1/4處。S磨輥一般不磨損。礦渣粉磨設(shè)備供貨時(shí)堆焊機(jī)隨機(jī)供貨。磨機(jī)停車、冷卻和清理后，堆焊裝置固定在附屬裝置上，電纜亦可插入適用的終端。用一個(gè)小型輔助控制裝置將裝有堆焊頭的慢動(dòng)裝置連鎖，堆焊過程幾乎自動(dòng)在磨內(nèi)完成，使用的焊條可在奧氏體基質(zhì)上形成復(fù)合碳。堆焊后的區(qū)域其耐磨損度大大高于輥套本身的材質(zhì)。在一臺LM35.2＋2S磨機(jī)上，全部堆焊工作只在34h內(nèi)完成。如果定期進(jìn)行堆焊，一個(gè)輥套可堆焊多次。有的輥套堆焊已達(dá)20多次，粉磨高爐礦渣已超過200萬t的磨輥仍在使用當(dāng)中。經(jīng)過長期使用得出的經(jīng)驗(yàn)表明，在粉磨粒狀高爐礦渣時(shí)，輥套的單位磨損率是4～7g/t成品，總磨損成本量0.82～1.23元人民幣/t(0.1～0.15美元/t)。
4　操作靈活
　 萊歇磨的細(xì)度及粒度分布很容易控制。高效選粉機(jī)采用變速傳動(dòng)。磨機(jī)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)亦裝有變速傳動(dòng)裝置。氣流的變化影響粒度分布曲線陡峭度。磨機(jī)粉磨壓力的變化是控制粒度分布的又一個(gè)手段。磨盤本身安裝變速傳動(dòng)是產(chǎn)品質(zhì)量控制的又一個(gè)特點(diǎn)。
　 礦渣與水泥混合可以生產(chǎn)不同級別的礦渣水泥。目前將礦渣作為混凝土的細(xì)粒骨料變得越來越重要?？刹捎帽缺砻娣e達(dá)600m2/kg的高爐礦渣。表2是按ASTM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的礦渣活性測試結(jié)果。如表2所示，達(dá)到120等級要求的高爐礦渣很容易滿足要求。
　 在電子顯微鏡下對球磨機(jī)和萊歇磨粉磨的高爐礦渣進(jìn)行比較，其顆粒形狀沒有發(fā)現(xiàn)明顯區(qū)別。顆粒的線性分析也證明了這個(gè)事實(shí)。用ESEM和ESCA分析結(jié)果表明，即使在球磨機(jī)粉磨之前單獨(dú)對礦渣進(jìn)行了烘干，兩種磨機(jī)生產(chǎn)的礦渣質(zhì)量也沒有區(qū)別。(摘自《中國水泥》)