开流矿渣微粉管磨技术

1、开流矿渣微粉管磨技术 一、前言 高炉矿渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种工业废渣，从化学成份来看是属于硅酸盐质材料，主要是硅酸盐与铝酸盐的熔融体，通过水淬冷却形成的粒状矿渣。粒化高炉矿渣具有结晶相及玻璃相二重性的性质，因此矿渣的活性既取决于析出晶体种类及晶体的数量，又打算玻璃态数量及性能，矿渣中含有较多的钙成分，在形成过程中生成了一些硅酸盐、铝酸盐及大量含钙的玻璃质（如c2s、cas2、c2as、c3a、c2f和caso4等），具有独立的水硬性，在氧化钙与硫酸钙的激发作用下，遇到水就能硬化，通过细磨后，则能使这个硬化过程可以大大加快。 通常矿粉在比表面积在350-5002/kg时矿渣颗粒愈细，比

2、表面积愈大，水硬性就愈高。矿渣在细磨后不仅增加了水化表面，而且在粉磨时破坏了高炉矿渣在形成时产生的表面致密壳体，从而使水化进程加快。因此当矿渣被粉磨到一定比表面积时活性才会急剧增加。但是矿粉比表面积假如>500m2/kg时,由于矿粉中<3um颗粒的微粉增多,应用于混凝土中一部分微粉与水泥微粒的水化速度不匹配,影响混凝土的质量. 矿渣微粉具有的潜在水硬性，成为水泥或混凝土的优质混合、掺合材料。用矿渣微粉作为混凝土掺合料不仅可等量取代水泥，而且可使混凝土的多项性能得到极大改善。用部分矿渣微粉取代水泥而拌制的混凝土：泌水少，可塑性好；水化析热速度慢，水化热小，有利于防止大体积混凝土因内部

3、温升引起的开裂；矿渣微粉内的钙矾石微晶，可补偿因混凝土中细粉过多引起的收缩；硬化混凝土具有良好的抗硫酸盐、抗氯盐、抗碱活性集料反应性能，并能使后期强度得以大幅提高，具有良好的耐久性。   随着粉磨工艺的发展及砼搅拌业的兴起，矿渣微粉作为水泥混合材料和混凝土掺合料得以广泛的应用。自上世纪80年月以来，英、美、加、日、法、澳等国相继制定了矿渣微粉的国家标准，使其应用得到了快速的发展。 随着我国经济建设的快速发展，科学技术的日益进步，大型建设工程不断增多，建筑物的大型化和高层化以及沿海、水、地下工程，均迫切需要耐腐蚀、高强型的高性能混凝土。也为矿渣微粉的开发应用供应了宽阔的市场。 上世纪九

4、十年月初，在我国x市、x市，长沙等城市的一些工程中也已采用了矿渣微粉。试验和生产表明，比例约为2030%的矿渣微粉替代525p.o水泥；比例约为3050%的矿渣微粉替代525p.h水泥，适用于配制c30c60混凝土。 此外，用矿渣微粉和硅酸盐水泥混合制备的新型矿渣硅酸盐水泥，其性能与传统意义上的矿渣硅酸盐水泥有较大的不同，美国astmc98994标准就规定可用矿渣微粉与硅酸盐水泥混合生产符合astmc595的矿渣水泥。 将矿渣粉磨成比表面积在350m2/kg以上的微粉后掺入水泥，从而可以合理的掌握水泥细度，实现硅酸盐水泥和矿渣微粉的最佳配比。由此配制的新型矿渣硅酸盐水泥，具有矿渣掺入量大（其掺

5、入量可达4565%），水泥标号高（能满意生产42.5号矿渣硅酸盐水泥的要求），水化热低、多项性能高等特点。 平凡硅酸盐水泥具有水化快（28天已水化70%80%），早期强度高的特点，其粉磨比表面积一般掌握在300320m2/kg即可满意使用要求。而掺入较多矿渣混合粉磨的水泥却早期强度较低，后期强度较高（如180天后强度）。其原因是由于矿渣和硅酸盐水泥熟料的易磨性有较大的差异，熟料与矿渣一起粉磨时，由于矿渣相对难磨，其易磨性功指数约为水泥熟料的1.4倍（有资料显示，国内的矿渣易磨性功指数平均值为21.3kwh/t，水泥旋窑熟料平均值为15.9kwh/t）。造成水泥中的矿渣组分比熟料组分粗，其活性难

6、以发挥，从而影响水泥强度。有研究表明：传统的矿渣硅酸盐水泥比表面积为300m2/kg时，水泥中矿渣的比表面积仅约为220230m2/kg。因此为了提高其早期强度，必需对其进行高细粉磨。而传统混合粉磨工艺要将掺入大量矿渣的物料粉磨至较高的比表面积时，将使磨机产量下降，粉磨能耗大幅增加，粉磨效率大大降低，对生产是非常不利的。 因此，从提高粉磨效率、节能降耗、充分利用矿渣资源、提高经济效益等角度考虑，单独粉磨矿渣微粉具有非常重要的意义。 二、开流矿渣微粉管磨机 目前，我国已成为钢铁生产大国，且分布较广,加之受水泥行业上大压小”政策的影响，矿渣资源日益增多。矿渣的价格虽随着水泥价格上下波动，但其价格仅

7、约为水泥熟料价格的1/4-1/3，加工成矿渣微粉后，可等量的替代水泥使用，利润空间巨大，经济效益显著。同时还可以削减因生产水泥所消耗的石灰石、粘土、燃煤、电力等资源及所造成的大气污染，具有良好的社会效益。 目前，矿渣微粉的诸多优良性能及良好的效益，已逐步为人们所熟悉，已成为钢铁、水泥、建筑等行业以及中小投资者的一大商机。钢铁、水泥行业中实力雄厚者已捷足先登，纷纷斥巨资引进国外的先进设备生产矿渣微粉，抢占市场并已取得了效益。但我国地域宽阔，矿渣资源点多面广，各地区、各行业经济发展极不平衡，实力雄厚者究竟是少数，多家企业和中小投资者还是选择国产设备生产矿渣微粉，创造机会参与市场竞争，并有燎原之势。

8、 （一）、国内矿渣微粉生产工艺设备现状 1、辊式磨终粉系统 主要有x市宝钢、x省鞍钢、x省长（冶）钢、x省武钢、x省马钢、海螺水泥等近10家国内特大型钢铁、水泥企业斥巨资自国外引进的菜歇磨等辊磨终粉磨系统。其特点是： 集烘干粉磨于一体、工艺流程简洁。 粉磨效率高，台时产量大（可达50120t/h），电耗低，系统电耗平均约为45kwh/t。 技术要求高，管理难度大，投资巨大，主机设备及配件依靠进口，固定费用高，资金回收期长，经济效益并不显著。 其矿粉与球磨机生产的矿粉相比,由于研磨方式不同，颗粒级配范围窄，细颗粒含量低，配制同比表面积同掺量的矿渣水泥时强度相差约6mpa。 2、球磨机加选粉机组成

9、的闭路系统 该系统全部采用国产设备。工艺流程基本与闭路水泥粉磨系统相同。磨机规格有2.2×7m、2.4×(810)m、3.0×11m不等。其特点是： 需要另配矿渣烘干系统。 工艺流程复杂，设备运转率低。 技术管理要求及投资较高。 矿渣微粉比表面积达40m2/kg时，粉磨系统电耗约75kwh/t。 3、开流管磨机系统 该系统与开流水泥粉磨系统基本相同。主要有平凡管磨机，高效磨，高细磨等。磨机规格有：1.83×7m、2.2×7m、2.4×(811)m、3.0×11m等。其特点是： 需另配烘干系统，且对入磨矿渣水份要求严格。 工艺

10、流程简洁，操作管理便利，设备运转率高。 投资低，电耗高。 矿渣微粉比表面积达到40m2/kg时，粉磨系统电耗约为75kwh/t。 、辊压机、分级机加开路筛分磨系统 需另配烘干系统，且对入磨矿渣水份要求严格。 工艺流程复杂，操作管理要求高。 投资高，电耗低。 矿渣微粉比表面积达到40m2/kg时，粉磨系统电耗约为55kwh/t。 5、立式磨加开路筛分磨系统 集烘干、预粉磨于一体、工艺流程复杂，操作管理要求高。 投资较高，电耗适中。 矿渣微粉比表面积达到40m2/kg时，粉磨系统电耗约为60kwh/t。 （二）开流矿渣微粉管磨机 由于目前国内尚没有特地针对矿渣粉磨特性及产品要求而开发的粉磨设备及工

11、艺。按水泥生产方式粉磨矿渣，电耗偏高，影响了效益的发挥。 因此我院历时两年，经反复试验，最终开发研制出适合市场需要，特地针对矿渣粉磨特性及矿渣微粉要求的投资少、电耗低、见效快的矿渣微粉生产系列设备开流矿渣微粉磨机。 开流矿渣微粉磨机是在我院开流高产高细水泥管磨机的基础上，特地针对矿渣粉磨特性及产品质量要求，以最大限度的挖掘磨机的研磨能力为目标，通过设置合理的仓数、仓长比及内筛分装置，调整、平衡各仓的能力和筛分效率；重新设计各仓的衬板结构，调整磨机的破裂、研磨能力；全部以中、小型钢段作研磨体，增大研磨体比表面积；采用溢流型出料篦板，提高料段比，延长物料的研磨时间等多项措施，以实现提高磨机粉磨效率

12、和矿渣微粉质量、增产降耗的目的。 自20xx年以来，我们先后利用该技术对f1.8336.4m、f1.8337m、f2.237m、f2.2311m、f2.438m、f2.4311m、f2.4313m、f2.6313m、f339m、f3313m、f3.2313m等近50台开流管磨机上进行了改造，均取得了成功，为用户创造了良好的经济效益，也使此项技术日臻完善。尤其是在x省杨中大地水泥有限公司全新的f2.4313m开流矿渣微粉管磨机上，应用了上述全部技术措施，实现了生产含15%粉煤灰、比表面积487m/kg、45mm筛余*2.5%的矿渣微粉13.43t/h,磨机粉磨电耗53.097kwh/t的良好效果

13、。并通过省级科技成果鉴定，与会专家对此项技术赐予了高度评价：“经科技查新和专家争论认为；该磨机的一仓使用中钢段，磨内衬板的设计与使用和溢流型出口篦板的使用属国内首创，主要技术经济指标在同类型管磨系统中居国内领先水平。为矿渣粉磨供应了一种经济、牢靠的设备，具有较好的经济效益和社会效益，可广泛推广应用。” 从目前近40台开流矿渣微粉磨机的运行状况，无论从工艺流程、操作管理、产品质量、电力消耗、建设投资来看，磨机的性能与矿渣的粉磨特性相匹配，各项综合指标绝不亚于进口设备，广泛推广后必将产生巨大的社会经济效益。 另在此值得一提的是：开流矿渣微粉管磨机的结构特点打算了其只要通过调整仓位、筛分装置和研磨体

14、级配，就可成为抱负的开流高细粉煤灰微粉管磨机，台时产量是矿渣微粉管磨机的3倍；或成为抱负的开流高细钢渣水泥管磨机，台时产量是矿渣微粉管磨机的2倍。这两种磨机也必将为投资者带来良好的经济效益。 三、开流矿渣微粉管磨机的特点及结构特征 开流管磨机自创造以来，通过不断的改进、完善，至今已使用100多年，以其结构简洁、运转牢靠、操作便利、工作稳定等特点，被人们所青睐，并一直应用于工业生产的粉磨工艺中。近些年来虽然随着社会及技术发展，出现了多种新型的粉磨设备及工艺。但使用广泛的仍旧是开流管磨机。 在我国，尤其是上世纪八十年月中期以来，以我院闻名粉磨专家蒋玉灿先生为首的工程技术人员，经过长期、艰苦、细致的

15、研究，发觉了开流管磨机粉磨效率不高的主要原因是在粉磨过程中，磨机内的物料虽然在沿着磨机从磨头到磨尾的纵长方向上的细度是由粗到细，直至出磨为合格料，好像形成了一个合理的细度梯度。但从纵向的每一点的横截面来看，物料的粒度粗细悬殊，极不匀称。有的大到510mm，这些大颗粒，一旦进入研磨仓，要磨至合格的细度，必需有一定的时间；另一方面，在磨内沿着磨机纵向的粉磨物料，在细度的发展方向上，不断地被粉磨为合格料，却不能准时的排出磨外，且自磨头至磨尾的百分比含量越积越高，但非要等到全部粉磨物料达到合格后，才能排出磨外。即因少量的粗颗粒过早的与细物料一起混入研磨仓，而耗费大量的研磨时间；合格的物料不能准时的排出

16、磨外，而消耗大量的能量。因此创造了设置在磨内适当位置的磨内筛分装置，从而有效的实现物料的粗细分别，缩短了物料的粉磨时间，使开流管磨机的粉磨效率提高30%以上，成为开流高细高产管磨机，并将开流管磨机的应用推向了高潮。笔者作为开流高细高产管磨机的研究者之一，认为开流高细高产管磨机的技术原理同样可以应用于开流矿渣微粉管磨机，但必需针对矿渣的粉磨特性及矿渣微粉的质量要求有全面的突破，才能达到预期的目标。 矿渣具有粒度小、脆性大、易破裂、难研磨的特点，用于水泥中的粒化高炉矿渣技术标准规定“大于10mm颗粒含量（以重量计）合格品不大于8%，优等品不大于3%”。而平均粒径仅23mm。因含有较多的结晶相及玻璃

17、相导致其易破裂、难研磨。且矿渣微粉比表面积要求高（生产企业为了追求矿渣微粉的活性及增掺粉煤灰，一般均要求比表面积420m2/kg甚至更高）。因此应尽一切可能调整磨机的破裂能力，增加磨机的研磨能力，只有这样的开流矿渣微粉管磨机才是真正意义上矿渣粉磨专用设备。 围绕这一目标，我们在磨机内主要做了以下几方面的工作： 1、磨机的仓数及仓长比： 针对入磨矿渣粒度小，易破裂、难研磨、水份要求略高及产品要求细等特点，磨机确定为两仓磨。一仓为细碎仓，二仓为研磨仓。并做到在保证矿渣在一仓内能得到充分细碎并稳产高产的同时，尽可能的调整二仓的长度，以延长矿渣在二仓的研磨时间。 由于矿渣易磨性差，产品要求细，入磨粒度

18、小，产量仅为同细度水泥的1/2强。由于磨内物料变少，研磨体之间的摩擦力加大，磨内温度升高，矿渣在研磨过程中流速过快简单跑粗。因此为了确保磨机产量的稳定和研磨能力的发挥，磨机仓长比的必需合理。 2、研磨体及其级配 一般的开流管磨机在细碎仓内均采用钢球为研磨体，平均球径视入磨物料的粒度，水分来确定。而针对矿渣粒度小，易破裂、难研磨等特点，必需调整破裂能力，强化研磨能力。因此要依据磨机的衬板结构特点选择合适的研磨体，以保证在细碎仓的既破裂又兼粗磨的功能实现。 在磨机的研磨仓我们全部采用微型钢段，通过增加研磨体比表面积的方式，达到提高研磨能力的目的。 3、内筛分装置 使磨机研磨仓内的微型研磨体发挥最大

19、研磨能力的前提是必需将其所研磨的矿渣粒度限制在一定范围之内，如颗粒过大，微型研磨体将无能为力。而所担当这一任务的，就是我院“新型高细磨”技术的核心磨内弧型筛分装置。但这一弧型筛分装置也必需依据物料在破裂仓的筛余曲线、物料的水分、产质量要求以及安装时与磨机配套性来确定并重新设计。因此我们依据磨机的规格，矿渣在细碎仓内的细度，矿渣水分、产、质量要求等设计了与之相应的筛分装置，以确保研磨仓内微型钢段研磨能力的发挥及产、质量达标。 4、磨机衬板 针对矿渣的特性及产品的质量要求，要达到高产、优质、低耗、高效的目的，必需挖掘磨机的潜在能力，而在磨机功率、研磨体形式、装载量、级配等确定后，对磨机的衬板进行与

20、之相应的重新设计非常必要。 传统的衬板（最常用的如阶梯、大波纹、小波纹等）是依据水泥熟料的易磨性，常规的入磨粒度和研磨体及水泥的产质量要求设计并与之相适应的。而对于矿渣的特性、产、质量要求以及研磨体的形式、级配则明显不足，应有所转变。 在细碎仓，假如采用常规形式的衬板，如阶梯、小波纹等。由于阶梯衬板对于钢段提升的高度过高，则使钢段无法抛落在物料聚集的部位；而小波纹衬板又带段能力不足，钢段提升高度不够，均影响破裂效率。因此，为了使这一级配的钢段实现既能破裂又兼粗磨的功能，我们重新设计了提升能力介于阶梯式和小波纹衬板之间的新型衬板，较好解决了在细碎仓使用钢段担当破裂又兼粗磨的问题。 在研磨仓的衬板

21、，为了提高微段的研磨效率，必需适当的加大带段能力，增加微段的动能及运动范围，因此设计出加大带段能力的新型衬板。提高了微段的研磨效率，效果良好。 另外，为了克服因研磨仓加长，钢段段径减小可能导致的钢段运动中的“涡流”现象，我们设计了高效“活化衬板”和溢流档料环，使其均布在研磨仓内，减缓“涡流”现象的产生，扩大微段的运动范围，增加物料的研磨机会，最大限度的提高磨机的研磨效率。 结果表明，新设计的各种衬板达到了预期的目的。 5、出料篦板 为了达到提高研磨效率的目的，除了增加研磨体的研磨面积和增大研磨体的动能外，还要设法延长矿渣在研磨仓内的停留时间，提高料段比，加大研磨机会。 为了减缓矿渣在研磨仓内的

22、流淌速度，增加研磨时间，我们对出料篦板依据矿渣微粉的产质量要求，设计了强溢流型出料篦板，通过精密的加工和安装，达到掌握料段比，延长矿渣在研磨仓内的停留时间，加大研磨机会，提高产品比表面积的目的。 综上所述，我们始终围围着矿渣的粉磨特性及矿粉的产、质量要求，有针对性的对磨机内的各个环节进行了改进。几乎可以说，除了磨机筒体，磨头衬板、及衬板螺栓外，磨内所需的一切配件都重新进行了设计和改进，达到并超过了预期的效果。开发出了真正意义的“开流矿渣微粉管磨机”。 磨机的结构特点 开流矿渣微粉管磨机的结构示意图如下： 本磨机为两仓磨。一仓是细碎仓。隔仓板是内含弧型筛分装置的双层隔仓板。二仓是研磨仓。二仓均布

23、多排激活、溢流构件。出料端为溢流型篦板。 矿渣和粉煤灰等物料在磨外经电子计量秤后喂入磨机的一仓，经中钢段细碎后，通过一仓篦板进入内筛分装置进行筛分，合格料过筛进入研磨仓，不合格料经返料板导回一仓连续细碎；进入二仓的物料经微段充分研磨合格后，经出料篦板排出磨外，成为产成品入库。 四、磨机运行实际效果举例 1、x省y市大地水泥有限公司 该公司位于长江之中的y市沙家港，紧靠长江，原、燃料运输便利，运费低廉。现有2条机立窑生产线，年产水泥约30万吨，主要供应y市的建筑市场。由于政策、环保、场地、市场等因素限制，扩大生产规模已不可能。为了降低生产成本，改善产品质量，增加市场竞争能力。公司决策层经过反复调

24、研、试验，打算新上一台2.4×13m的开流矿渣微粉管磨机，单独生产450m2/kg比表面积以上的矿渣微粉，掺入水泥中销售。 该公司的矿渣来自南京钢铁有限公司，水运进厂烘干入磨。粉煤灰来自当地电厂。 2.4×13m开流矿渣微粉管磨机是由新购进的平凡管磨机，按我院供应的磨内全套图纸改造而成。自20xx年3月下旬投运以来，在公司的技术和操作人员的细心操作下，磨机运行稳定，生产含15%粉煤灰的矿渣微粉，产、质量均超过预期的技术经济指标。由生产车间4月1日至4月26日的生产记录显示：磨机共运行552小时，生产矿渣微粉6861.38吨。经合肥水泥研究设计院粉磨所粉体检测中心抽样测试比表

25、面积及颗粒级配，所测结果为:比表面积的平均值487.7m2/kg;粒度平均值17.51m、中值12.36m、峰值24.80m(见附件)。 所实现的技术经济指标汇总如下： 1、45m筛筛余：2.5% 2、产品比表面积：450m2/kg 3、台时产量：13.43t 4、磨机粉磨电耗：53.097kwh/t 经济效益分析如下：（20xx年） 1、初步测算矿渣微粉的生产成本比水泥生产成本低55元/吨，全部掺入水泥中销售，按全年生产矿渣微粉8.64万吨计算，仅降低水泥生产成本一项就达55×8.64475.2万元。 2、由于掺入矿渣微粉后，使水泥总产量增加8.64万吨，按每吨水泥年平均利润10元

26、计算，增产水泥8.64万吨新增利润10×8.6486.4万元。 仅上述两项经济效益合计，采用开流矿渣微粉管磨机后，公司年可获效益475.286.4561.6万元。 本项目共投资约380万元。 资金回收期（月）380÷561.6×128.12（月）。 另自水泥中掺入30%的矿渣微粉后，过去间或出现安定性不良的状况得到彻底根除，水泥质量较以前有很大提高，更受用户欢迎。 在社会效益方面，年产8.64万吨矿渣微粉，掺入水泥中销售，可削减生产该水泥所消耗的石灰石、粘土、燃煤等一次性资源，节省电力及运输用油等资源，同时也削减生产水泥所造成的大气污染，社会效益显著。 2、杭州高

27、强微粉有限公司 该公司位于y市平康桥杭州半山发电有限公司旁边，距杭州钢铁有限公司矿渣堆场较近，物料均采用汽车运输。该公司主要利用上述两家公司的矿渣及粉煤灰，生产销售掺加20%粉煤灰，45m筛筛余小于3%，比表面积460m2/kg的矿渣微粉，供应杭州及邻近城市的混凝土搅拌站使用。 该公司20xx年前，间续建设了1.83×7m、2.2×7m三条平凡开流管磨机矿渣微粉生产系统。产品销路较好，售价随水泥价格的波动而波动，经济效益明显。为了进一步节能降耗，提高经济效益，20xx年春打算采用我院开流矿渣微管磨机技术对三台磨机进行改造后，磨机产量马上提高了20%以上,1.83×

28、7m磨机产量达到3.6-3.8t/h。2.2×7m磨机产量达到5.8t/h，每吨矿渣微粉节约电费约6元。该厂年产矿渣微粉11万吨，每年可节省电费66万元以上。同时通过提高产量，年可多产矿渣微粉1.45万吨，新增利润1.45×4058万元。3台磨机的改造费用9万元，改造时间共7天，不到一个月就可收回改造费用。 3、南通宝中建材有限公司 该公司位于y市如皋县九华镇长江村。建有一条2.4×11m“开流高细磨”的矿渣微粉生产线。紧靠长江，水路交通便利，且运费低廉。矿渣主要来自张家港和南京两家钢铁公司，生产销售80m筛余小于1%，比表面积370m2/kg的纯矿渣微粉，产品全部供应x市建筑市场，经济效益明显。当得知扬中大地水泥有限公司开流矿渣微粉管磨机运行状况后，于20xx年6月采用开流矿渣微粉管磨机技术对该磨机进行改造，磨机产量由10.5t/h提高到12.5t/h以上，粉磨电耗下降约10千瓦时/吨。全年可节电80万千瓦时、增产矿渣微粉近万吨、可新增经济效益100万元以上。 4、华西超细矿粉有限公司 该公司位于y市华西村，