浅谈球磨机如何改造成超细矿渣磨.doc

浅谈球磨机如何改造成超细矿渣磨一、概述 矿渣属于工业固体废料的一种，是高炉炼铁过程中排出的废渣，产量随冶炼技术和矿石的品位不同而变化，一般为生铁产量的25%90%，按此估计我国矿渣年产量在6000万吨左右，矿渣主要用作水泥的混合材，而且主要采用与水泥熟料混合磨工艺。根据统计，ISO标准实施以前，P.S42.5级矿渣水泥中的掺量在30%左右，P.S32.5级矿渣水泥中的掺量在40%左右，基本上为国家标准中矿渣水泥允许掺量70%的一半。影响矿渣掺量的主要原因是：由于矿渣和水泥熟料粒度、硬度和易磨性存在较大的差异性，导致混合磨水泥中矿渣组分平均粒径较大。有研究表明在球磨机中粉磨矿渣水泥至比表面积340-380m2/kg，其中矿渣的实际比表面积仅为250-280m2/kg左右，这严重制约了矿渣潜在水硬活性的发挥，活性难以提高，从而影响水泥强度。一般说，矿渣掺量35%可以采用混合粉磨。 自20世纪50年代以来，南非、英、美、加、日和奥地利等国先后单独用磨细的粒化高炉矿渣微粉取代一定数量的水泥生产砼。国内从二十世纪九十年代开始，随着粉磨技术的发展，越来越多的水泥和钢铁企业开始采用单独粉磨工艺制备矿粉。矿粉比表面积高，细度细，活性好，如与纯硅水泥混合，其掺量可以达到40-50%或更高；同时矿粉作为外加剂直接渗入到混凝土中，进而改变混凝土的性能。因此可以说，矿渣的应用已基本发挥了其应有的物化性能。二、矿渣的基本性质 1994年发布了“用于水泥中的粒化高炉矿渣（GB/T203-94）的国家标准，该标准规定矿渣的质量系数和化学成分应满足如下要求 矿渣中主要有由CaO、SiO2和Al2O3组成的C2AS（黄长石）、CAS2（钙长石）、CS（假硅灰石）和C2S（硅酸二钙）四种矿物，C2AS和C2S的活性较好，CAS2和CS的活性差，因此矿渣中CaO和Al2O3含量高、SiO2含量低时，矿渣的活性好。三、矿渣粉的国家标准 国家质量技术监督局于2000年4月发布了“用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉“的标准（GB/T18046-2000），该标准对粒化高炉矿渣粉定义如下：符合GB/T203-94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。矿渣粉磨时允许加入助磨剂，加入量不得大于矿渣粉质量的1%。具体的技术要求见表3。表3 用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉标准 四、超细矿渣粉的特点 1. 工作性好：新拌混凝土塌落度高，保水性、可塑性好，泌水少。 2. 耐久性好：抗硫酸盐侵蚀，抗微缩，抗氯盐渗析、抗海水侵蚀，抗碳化，抗碱集料反应。 3. 水化热低：水化热速度慢，有利于防止大体积混凝土内部温升引起的裂缝，可用于配制大体积混凝土。 4. 混凝土后期强度高，耐磨性能好，与钢筋结合力强，可用于配制高性能混凝土。 5. 环境性能优异：替代水泥，可大大节约能源，减少二氧化碳排放,减少大气污染。 6. 美观混凝土：可显著改善水泥混凝土外观颜色，使混凝土外观颜色均匀一致。五、超细矿渣粉的应用范围 1. 适用于与高标号水泥混合掺入； 2. 适用于大体积混凝土； 3. 适用于商品混凝土搅拌站； 4. 适用于高性能混凝土； 5. 适用于受硫酸盐侵蚀的海洋工程、码头、水库、隧道工程；适用于环境恶劣的基础工程。六 、 超细矿渣粉磨方式 目前矿渣粉磨技术大致有： 1. 矿渣与熟料、石膏及其它混合材的共同粉磨； 2. 矿渣单独粉磨，再与熟料、石膏的细粉混合成水泥； 3. 矿渣单独预粉磨，再与熟料、石膏共同粉磨。但由于采用第一种粉磨工艺技术粉磨时矿渣易集中在粗粉中，仅起混合材作用。而单独粉磨矿渣不仅可生产高比表面积矿渣粉，而且节能非常明显。采用矿渣单独粉磨系统有如下几方面的好处： （1）矿渣的质量系数不能全面评价矿渣的质量。相近的质量系数，由于水淬等因素的影响，其活性也不相同。通过单独粉磨后,矿渣粉的活性指数能比较科学地反映它的内在质量。 （2）矿渣易碎难磨，按普通磨生产中作为混合材用,难以发挥其活性。矿渣单独粉磨才有可能实现它的超细化，从而实现高效利用。矿渣微粉不仅可生产优质矿渣水泥，还可广泛用于混凝土搅拌站、建筑制品和砼工程领域。 （3）能充分发挥水泥活性，避免过粉磨现象，由于矿渣单独粉磨成超细粉，大大提高了它的潜在活性。因此配制的水泥不仅早期强度高，后期强度增长更高。 4. 由于超细矿渣微粉活性高，矿渣掺量增加，因此可更多地替代硅酸盐熟料，节约矿产资源。七、超细矿渣粉磨生产的技术途径 生产工艺流程见上图 含水量 1525%的湿矿渣进入烘干机后与由沸腾炉产生的热气流在复合式扬料板和X型扬料板发生充分的热交换,在引风机的作用下矿渣中水蒸气通过收尘器及引风机排出体外,烘干后的矿渣进入格筛预分在皮带机经过第一次除铁,然后通过提升机送到储库,矿渣与相关物料配好计量后在库底皮带机经过第二次除铁,然后再送到磨头仓,再喂入改造后的磨机。磨机内部的细磨仓内设置有活化装置，以加强磨机的研磨能力。废气通过袋收尘被净化的气体经风机排入大气，粉尘被收尘器收集。八、超细矿渣磨机的选择 由于矿渣微粉在磨内粉磨过程中会产生大量热量，易使原料矿渣中的水分溢出，造成糊球、结团现象，严重影响粉磨效率及电耗，因此入磨矿渣的含水量对其粉磨效果十分敏感，故在现有工艺系统中，要求严格控制入磨矿渣水分低于0.51.0%.而对于采用粉磨矿渣微粉而言，要想达到高细度、高比表面积、高电耗的效果，磨机内部结构参数及工艺参数的确定起着决定性的作用，即磨内仓位的设置、选粉装置、出料篦板、衬板及研磨体级配的选择是否合适，都会通过台时产量、产品细度、比表面积反映出来. 选用球磨机作为超细矿渣磨或利用闲置中小型管磨机进行技术改造是一个很符合中国国情的选择。投资较低，产量和成品质量稳定，运行可靠,经济实用的好办法。 九、超细矿渣磨机改造 9.1、超细矿渣磨的特点 1）矿渣原料中大颗粒含量很少，粒度相对均匀，粒径多集中于0-8mm。因此，为了控制入磨粒度，以利于球仓优化级配，只需在磨前安装1015格筛进行预选分即可。 2）矿渣对设备的磨损受矿渣中铁的含量影响较大。由于铁具有可塑性，故很难在粉磨设备中被细磨。在球段仓直接影响粉磨效果和产质量 3）一般对矿渣粉磨来说，对所用矿渣进行易磨性能指数试验，测得准确的依据，有利于指导磨内结构及研磨体的选用。 4）仓位的分配及数量,对于中长磨可选用三仓,而长径比小于3的磨机可直接用二仓即可。 5）专用的筛分装置及篦孔排列形式的变化适应高比表面积矿渣粉的要求,选择不当会使比表面积上不来,颗粒级配不合理。 6）对入磨矿渣的水份要严格控制，水份过大不利于研磨，造成系统产量饱磨及糊磨等磨内工况恶化现象，电耗高；水份过小，矿渣在磨内流动性过快，造成比表面积上不来,而适当的水份可以降低磨内的温度,增加矿粉的活性,从而提高粉磨效率。9.2、普通磨机改造为超细矿渣磨 一般对矿渣粉磨来说，首先要对所用矿渣进行易磨性能指数试验，测得准确的依据，有利于指导磨内结构及研磨体的选用。对易碎性矿渣选用衬板形式时，应考虑不需带料能力过强，适当选用大波纹衬板；随着磨内矿渣细度的变化，衬板形式也应与之作相应变化，以满足研磨体变小而接触面积增大的特性，这时，可适当选用小波纹衬板和平衬板相结合，或适当考虑分级衬板。对于仓位设置及隔仓板形式也需要根据矿渣的粒度，易磨性等作适当选择，但第三仓应增加活化衬板，来调整物料流速及料层厚度，以利于矿渣比表面积的提高。 1）工艺布置及工艺参数的调整 （1）烘干后增加除铁和分格筛,并有在磨前增加第二道除铁器， （2）矿渣细磨系统通风量宜偏低,不宜选用大规格的风机,进风口必须设节方便的风阀, （3）烘干最好采用顺流式烘干,烘干不当会影响到矿渣微粉的活性. （4）磨矿渣微粉时，入机矿渣的含水量不能高于1.5-2.0%，一般控制在0.8-1.5%之间.对于小规格磨机粉磨而言,水分的影响尤为明显,直接影响磨内物料流速、磨机产量及电耗;并且对出机矿渣微粉的输送、储存都会产生不良影响，特别是当比表面积大于420m2/Kg,磨内矿渣微料已出现不同程度的静电吸附，此时在水分大的作用下，会造成严重的粘堵和包球现象，会出现频繁饱磨、闷仓，影响正常生产。 2）超细矿渣磨机磨内仓位及内部结构选择 (1)仓位长度比例的调整 对两仓磨要适当,适当增加段仓的长度,加强研磨的作用。 （2）XCMK矿渣磨磨内衬板 A、衬板结构及形式 球仓可采用阶梯沟槽衬板或大波纹衬板，当采用阶梯衬板时，也可采用相邻衬板背靠安装,段仓采用小波纹衬板或波纹沟槽衬板，可以取得很好的效果。 B、衬板材质 普通球磨机粉磨水泥时，衬板的材质一般为锰合金钢。但由于粉磨矿渣时磨损大，普通材质使用寿命较短，一般不超过8个月。为此可采用铬锰钼多元合金作为衬板材料，使用寿命提高34倍。 （3）XCMK选粉装置 A、XCMK结构形式 由于矿渣的易磨性很差，所以磨内筛分特别重要，只有用单位体积研磨表面积大的小研磨体对物料进行研磨才能加强磨机的研磨能力，而小研磨体对粒径较大的矿渣物料研磨能力不足，所以要获取好的效果，必须保证进入研磨仓物料的粒径要小且整齐。为此需采用XCMK型复合式矿粉筛分装置，针对超细矿渣磨机专门设计适合于超细矿渣磨开流系统的专用筛板。一是保证筛分装置通过能力；二是使细碎后的矿渣强制筛分，较小粒径的矿渣物料迅速进入后仓，较大粒径矿渣返回前仓重新破碎研磨；三是粗筛分篦板篦孔要合理,不仅充分发挥前仓破碎研磨能力，同时最大限度减少过粉磨现象,进一步提高粉磨效率。由于经过筛分进入后仓的都是小颗粒的物料，所以可以采用较小的钢球或微段进行研磨。 B、XCMK部件材质 XCMK型筛分隔仓装置的粗粉筛板可采用铬锰钼多元耐磨合金钢，筛板采用耐磨合金钢，其他材料均采用耐磨合金板。 （4）段仓螺旋活化衬板 根据矿渣研磨性差的特点，为了更好有效地激活研磨仓的研磨体，运用新型正反螺旋活化衬板，安装后在磨内形成错落有致布置方式，让研磨体在不同空间层面上受到激活充分发挥研磨功能，改善远离筒体表面较远的钢段运动强度，防止段层形成滞留区，激活物料抛撒区，在冲击、剪切、研磨多种粉磨机理在磨内合理搭配，从而实现粉磨效率的提高。同时根据矿渣流动性好的特点，把活化衬板设计成正反向螺旋，研磨仓内物料的流速更合理。材质同衬板材质。 （5）磨尾出料装置 由于研磨仓采用小钢段或小钢球作为研磨体及运行过程中的碎段杂物，所以出磨装置如果采用普通磨机的出料篦板，则会出现堵塞现象。所以我们采用具有料段分离功能的出料装置，可以使混合粉强制出磨，而研磨体则返回段仓。 （6）研磨体 A、研磨体规格及形式 水泥成品中颗粒的分布及大小与水化过程有着直接的影响。030m的颗粒对强度起主导作用，其中010m含量越高早期强度高，1030m部分对后期强度贡献高。总之，330m颗粒含量越多，产品质量越好。同时粉磨设备及研磨介质不同，其粉体颗粒的形状也不同。不同颗粒的形状对水泥强度的影响也有较大的差异。水泥颗粒的形状近乎球体时，其单位重量比表面积最小。圆形和圆形比较多的水泥颗粒标准稠度用水量较低，其后期强度高。用小球做研磨体，平均球径缩小，易增加产品的比表面积，使出磨水泥颗粒分布及其形状得以改善。但球为点接触,而段为线接触，另外在同样重量段的表面积比球高,故研磨能力比球强。实际使用中可利用两者优点进行互补。根据这一理论，我们应用了“微球及段互配粉磨技术”，即在该研磨仓磨中，使用钢球和钢段作为研磨介质。通过大量的实践我们总结出球段搭配的科学比例,结果表明，这种技术的应用，效果特佳，矿渣粉的比表面积达到了430480m/kg。 B、研磨体材质 因矿渣难磨的特点建议选用可采用高铬或中铬合金作为钢球 (段)。十、超细矿渣粉磨内改造技术参数表十一、兴诚超细矿渣粉磨的技术效果优势 目前很多中小型企业,面临水泥市场的激烈竟争及国家环保治理的严格要求,立窑关停后如何利用现有设备进行生产,利用廉价的矿渣使它变废为宝。盐城市兴诚粉磨烘干技术研究中心正是把现有的烘干技术改造后增产80120%,把现有的水泥磨、生料磨通过超细矿粉磨改造后成为超细矿渣磨改造，也可以对现有的球磨机改造成XCMK超细矿粉专用磨机。对于新上超细矿渣磨的厂家可以在磨机制造厂家购买球磨机外部回转筒体、进出料装置、电动控制和传动系统，而由盐城市兴诚建材环保设备有限公司提供球磨机的衬板、兴诚矿粉专用筛分装置、活化装置、出料装置、以及整体系统改造设计投资方案。 1经济效益明显 （一）以2.6m13m开路超细矿渣磨为例按上述方案实施后，生产比表面积420 m2/kg的矿渣粉台时产量在16T/H左右，吨矿渣粉电耗70KWH/T，年产矿渣粉达11万吨。 每年可多创利润451万元。(因开路工艺,运转率高,故可按每年310天计) （1）年产量：16T/H22小时/每天310天/年=11万吨 （2）按40%的掺入量掺入矿渣生产矿渣水泥，则每年可生产水泥28万吨。 （3）按40%的掺入量掺入矿渣生产矿渣水泥和普通混合粉磨生产矿渣水泥，每吨水泥可多掺入矿渣25%左右。则每吨水泥成本可下降为：230元/每吨熟料25%-（30元/每吨矿渣+36元/每吨矿渣粉电耗）25%=41元/吨 （4）每年可多创造利润：41元/吨11万吨=451万元。 （二）以现有2.2m7.5m两台磨改造成为开路超细矿渣磨进行改造为