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立磨矿渣粉磨工艺及装备先进技术

发表时间：2020/7/6 来源：《新纪实》2019年第8期作者：马健

[导读] 水淬矿渣细磨成矿渣微粉，是制成矿渣水泥的重要原料。目前较为理想的矿渣微粉生产工艺是可生产多种细度矿渣微粉并有“节能环保”优势的立磨矿渣粉磨工艺。国内外致力于研发立磨矿渣设备的公司有很多，我国的立磨矿渣粉磨设备研发工作也取得了令人欣喜的成绩。本文对立磨矿渣粉磨工艺及装备现状进行了分析，并以国内生产的HRM设备为例，对相关的先进技术进行了介绍。

        济南鲁新新型建材股份有限公司山东日照 276806

        【摘要】水淬矿渣细磨成矿渣微粉，是制成矿渣水泥的重要原料。目前较为理想的矿渣微粉生产工艺是可生产多种细度矿渣微粉并有“节能环保”优势的立磨矿渣粉磨工艺。国内外致力于研发立磨矿渣设备的公司有很多，我国的立磨矿渣粉磨设备研发工作也取得了令人欣喜的成绩。本文对立磨矿渣粉磨工艺及装备现状进行了分析，并以国内生产的HRM设备为例，对相关的先进技术进行了介绍。
        【关键词】立磨；矿渣粉磨；工艺及装备；技术

        矿渣微粉在二十世纪初以“矿物外加剂”的身份被纳入《高强、髙性能混凝土用矿物外加剂国家标准》混凝土第六组分，这标志着矿渣微粉技术走向成熟，并彻底改变了高炉熔渣的命运，使它从“废渣”摇身一变成为了一种重要的“资源”。其后，我国矿渣粉磨设备的研发水平进展迅速，许多设计成果已经接近甚至达到了国际水准。但我们也要清醒地认识到，对比国际先进行列来说，我国的这项技术还有很长的路要走。
        一、矿渣微粉及生产工艺
        在炼钢过程中，伴随每吨生铁的产生，还有大于0.3吨的废渣从炉中排出。这种废渣名叫高炉熔渣，是公认的二次资源，具有很强的综合利用价值。我国常用的高炉熔渣处理方法是在出炉后用冷水对其进行快速降温，使之迅速冷凝成为玻璃体结构的水淬矿渣。
        水淬矿渣具有非常高的潜在活性，将它细磨成矿渣微粉，与细磨后的熟料粉、石膏粉等材料混合，能制成强度较高的矿渣水泥，即使是在普通的水泥中加入一定比例的矿渣微粉，也能使其强度增加[1]。与普通水泥相比，矿渣水泥更适合体积较大的混凝土或海洋环境及高温施工环境使用。
        当今的矿渣微粉生产工艺流程众多，且根据设备的不同优劣势明显。比如产量低但能耗高的球磨机粉磨工艺、能耗略低但工艺复杂的辊压机和球磨机共同粉磨的工艺，以及目前的主流矿渣微粉工艺——能耗、噪音、工艺和占地面积都相对理想的立磨粉磨工艺。
        二、立磨矿渣粉磨工艺的技术优势
        矿渣所含水分较高，并且研磨起来难度比较大，立磨矿渣粉磨工艺是目前比较理想的矿渣粉磨工艺，它是一种高效节能的绿色环保工艺，对比质量达到GB/T18046-2000要求的矿渣微粉，使用立磨技术节省一半以上的电量，仅耐磨材料消耗一项，就要比球磨技术低130多倍，燃料消耗也相对较少。由于这种工艺流程简单，具备破碎、粉磨、烘干、选粉功能，且适合露天作业，使企业用于设备和土建的投资大大减少。最重要的是，立磨技术加工的矿渣微粉应市场的需求有多种不同的细度，销路畅通。
        三、矿渣立磨装备及先进技术
        （一）矿渣粉磨装备的市场需求
        矿渣微粉是水泥制造企业所需的重要原料，市场需求量大，同时钢铁企业产出的高炉熔渣同样产量巨大，这意味着所有进行矿渣微粉生产的企业都对大型化生产线有着共同的需求，这种需求就是对大型矿渣微粉生产设备的需求。

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        （二）矿渣立磨装备的现状
        德国的莱歇公司、伯力修斯公司和日本的神户制钢公司等很多大型立磨生产公司都有自己研发并制造的矿渣立磨设备，比如莱歇公司的LM、伯力修公司的RM、神户制钢公司的OK等，很多国家的优秀矿渣立磨设备都在国际市场上占有一席之地。在我国，矿渣立磨技术研发单位也逐年增多。自进入二十一世纪以来，矿渣粉磨技术获得长足发展，越来越多接近甚至达到国际先进水平的科技成果脱颖而出。但从总体上看，我国的矿渣粉磨设备研发工作在奔向国际先进行列的过程中，还有很长的路要走。
        （三）矿渣立磨装备的先进工艺和技术
        我们以合肥水泥研究设计院研发的HRM型矿渣立磨为例，探讨用于矿渣立磨工艺的先进工艺及技术。
        1.利用新技术提高磨辊的技术性能。HRM矿渣立磨将每只磨辊的作用都被一分为二，由于相邻的两只磨辊互为主辅，因此这里的每一只磨辊靠近磨机内的一半都是前面一只磨辊的主辊，靠近磨机外的另一半都是后面一只磨辊的辅辊，这使每一只磨辊都能起到高压粉磨和辅助排气的作用，实现了技术倍增[2]。
        2.使用新技术对磨损部位进行技术修护。为减少矿渣立磨设备的使用损耗，针对它在使用过程中会受到挤压和风扫两种磨损，HRM分别采取了不同的修护技术。针对挤压磨损，用再生补焊修复技术修复磨辊和磨盘所用的耐磨材料，用自动堆焊设备修复辊套磨损部位，为下壳和排渣槽底加装衬板[3]。针对风扫磨损，根据各部位的磨损程度加装厚度不同的衬板。
        3.使用国家实用新型专利技术。HRM在设计过程中使用了两项获得国家实用新型专利的新技术。一种是改变传统工艺中另加密封机的设计，将密封技术用在粉磨腔外，有效阻止粉尘入侵，保护磨辊轴不会因高浓度粉尘的闯入而受损。另一种是专门设计了铸钢结构的连体轴承座，安装时将轴承座焊接固定，这样不仅提高了传动臂的安装精度，还能提高钢性。
        4.增加喂料机实现干湿分离。为杜绝繁重的清堵工作，HRM将传统工艺中的一台喂料设备改为两台，分别用于温度低水分大的矿渣原料喂入和温度高水分小的外循环物料喂入，这就避免了湿度差异大的物料在同一台喂料设备内混合后发生设备堵塞，大大减少了生产流程中因不必要的故障导致的中断，提高了生产效率[4]。
        5.使用五级除铁设计。矿渣是炼铁废料，其中所含铁质较多，这会影响设备使用寿命，所以矿渣必须在除铁之后才能进入立磨，HRM在进料皮带的中部及机头部位、排渣皮带机的上方及机头部位和通向喂料机的溜槽处共五个位置都设计了除铁功能。经过实际测试，五极除铁工艺能较好地排除存留在矿渣里的铁质。
        6.使用计算机软件优化设计。此外，HRM在设计阶段通过AnSyS软件进行了详细的有限元分析，为各零件建立了三维模型，并组织技术人员不断行优化，直到实现理想效果为止。用这种方法设计出的零件均有极高的安全性。
        立磨成为目前矿渣粉磨界的优秀典型，与科研单位对它的不断研究息息相关，各项国内、国际先进技术的使用，在提高生产效率、增强市场竞争力的同时，立磨设备的节能降耗水平也不断创造新高，这些都为立磨成功击退其他相关工艺，成为目前世界上主流的矿渣微粉工艺打下了坚实的基础。

        参考文献：
        [1]汤国芳.水泥添加剂在立磨终粉磨系统中的应用与探讨[J].水泥,2018(8):23-27.
        [2]王国庆.立磨矿渣粉磨工艺及装备先进技术[J].中国水泥,2017(3):100-106.
        [3]韩瑞.立磨辊套的焊接经验[J].水泥,2019(1):49-50.
        [4]高明星,亓延杰.矿渣立磨出磨温度双温度控制[J].水泥,2017(3):69-69.