“分別粉磨”工藝實施方案
對?;郀t礦渣采用高細(xì)粉磨并采用分別粉磨的形式,是目前綜合利用中最適用的工藝流程。工藝流程形式多樣,可以是高細(xì)高產(chǎn)管磨機(jī)一級開路流程,也可以是普通球磨機(jī)、高效選粉機(jī)一級閉路流程;可以是立式磨一級閉路流程,也可以是輥壓機(jī)與球磨機(jī)聯(lián)合粉磨流程等等。這些流程的共同點(diǎn)是:必須將礦渣粉磨成高細(xì)粉(統(tǒng)稱:礦渣微粉),即礦渣微粉中的顆粒80%≤50μm、比表面積≥380m2/kg,其中,≤10μm的超細(xì)粉約占30~40%。然后可以直接給混凝土攪拌站提供摻合料,或再與熟料粉合成不同強(qiáng)度等級的品種水泥。不同粉磨設(shè)備的工藝流程經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對比見表。
生產(chǎn)礦渣微粉不同工藝流程的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)
部分單獨(dú)粉磨礦渣微粉和高細(xì)粉煤灰工藝生產(chǎn)線投資表
注:表中高細(xì)礦渣粉比表面積:450 m2/kg;高細(xì)粉煤灰比表面積:550 m2/kg。
當(dāng)前,有許多立窯企業(yè)隨著國家宏觀調(diào)控政策的出臺,以及水泥工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的步伐進(jìn)程,需要調(diào)整自己的產(chǎn)品結(jié)構(gòu),改變生產(chǎn)低強(qiáng)度等級水泥為主的現(xiàn)狀,為循環(huán)經(jīng)濟(jì)作一點(diǎn)工作,以工業(yè)廢渣綜合利用作為今后的發(fā)展目標(biāo)。也可以利用原水泥廠的閑置設(shè)備,進(jìn)行技術(shù)改造而成為礦渣微粉生產(chǎn)基地?;蛸徺I少量水泥熟料,生產(chǎn)高混合材摻量的32.5級礦渣水泥或復(fù)合水泥。部分企業(yè)改造后的情況見表。
常見球磨機(jī)分別粉磨工藝流程圖如下:
(一)球磨機(jī)分別粉磨合成水泥工藝流程(見圖1)
圖1 球磨機(jī)分別粉磨合成水泥工藝流程
如圖1所示,用一臺球磨機(jī)將粒化高爐礦渣粉磨成比表面積達(dá)到400m2/kg左右的礦渣微粉;用另一臺球磨機(jī)將水泥熟料及石膏等物料粉磨到比表面積350m2/kg以上;然后分別進(jìn)入水泥配料系統(tǒng)各自的儲存庫,根據(jù)市場需求和國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求,將礦渣微粉和熟料、石膏粉,按比例計量、混合、均化、配制成不同強(qiáng)度等級的礦渣水泥。這樣不僅使礦渣的活性得到充分發(fā)揮,水泥強(qiáng)度等級提高、使用性能得到改善;而且,礦渣的摻加量可以達(dá)到60%以上,水泥熟料既是堿激發(fā)劑,又是早期強(qiáng)度的保證;一噸熟料生產(chǎn)三噸水泥,不僅降低了生產(chǎn)成本,而且增加了經(jīng)濟(jì)效益。
(二)輥壓機(jī)與球磨機(jī)聯(lián)合粉磨工藝流程
圖2 輥壓機(jī)與球磨機(jī)聯(lián)合粉磨工藝流程
如圖2所示,配合料經(jīng)過輥壓機(jī)擠壓粉碎之后,不能直接入磨;而是先經(jīng)過打散分級機(jī)分選,細(xì)料(粒徑≤2mm)送入球磨機(jī)水泥粉磨系統(tǒng);粗料(粒徑在2mm以上)返回輥壓機(jī)再次擠壓。球磨機(jī)水泥粉磨系統(tǒng)可以是普通球磨機(jī)一級閉路流程,也可以是高細(xì)高產(chǎn)磨一級開路流程。
通過打散分級機(jī)可以調(diào)控球磨機(jī)的入料粒度和系統(tǒng)循環(huán)負(fù)荷,輥壓機(jī)和球磨機(jī)各自承擔(dān)的的粉碎功能界限十分明確,通過優(yōu)化各自的操作參數(shù),使整個粉磨系統(tǒng)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。這種流程最大的特點(diǎn)是消除了輥壓機(jī)的邊緣效應(yīng),滿足了輥壓機(jī)過飽和喂料的要求;同時可以采用“低壓大循環(huán)工藝”,減小輥壓機(jī)的工作壓力,延長輥套使用壽命,提高運(yùn)轉(zhuǎn)率;不必刻意追求輥壓機(jī)出料中的合格細(xì)粉含量,充分發(fā)揮打散分級機(jī)的調(diào)控作用。實踐證明:該工藝流程比普通球磨機(jī)一級閉路流程增產(chǎn)60%以上,降低單產(chǎn)電耗15~20%,不僅經(jīng)濟(jì)效顯著,而且運(yùn)行費(fèi)用降低、維護(hù)檢修工作量大為減小。
(三)立式磨水泥粉磨一級閉路流程
如圖3所示,立式磨水泥粉磨一級閉路流程,主要分為粉磨功能區(qū)和混合功能區(qū)兩大部分。粉磨功能區(qū)主要實現(xiàn)水泥熟料和混合材的分別粉磨;混合功能區(qū)主要實現(xiàn)按不同的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行各品種水泥的合成配置。立式磨在磨體內(nèi)自成閉路粉磨系統(tǒng)。由于水泥立式磨的操作參數(shù)與生料粉磨不盡相同。容易產(chǎn)生水泥顆粒組成不合理,微細(xì)粉偏少,水泥早期強(qiáng)度低,泌水現(xiàn)象嚴(yán)重等問題;另外,水泥組份比生料易磨性差,磨輥、磨盤磨損嚴(yán)重。因此,立式磨粉磨水泥對設(shè)備材質(zhì)要求高,分級裝置結(jié)構(gòu)應(yīng)有所改進(jìn);操作維護(hù)具有一定的難度。直到2000年7月,我國國內(nèi)第一條應(yīng)用于水泥粉磨的立式磨終粉磨系統(tǒng)在安徽朱家橋水泥公司建成投產(chǎn)。采用德國制造的萊歇磨LM46,年產(chǎn)礦渣水泥70萬噸,工藝流程如圖3,實質(zhì)上是一條熟料、礦渣分別粉磨、然后再合成水泥的工藝線;這樣避免了氣流分級過程中,水泥多組份顆粒分布不易控制的難題,對于確保水泥質(zhì)量提供了方便條件。
圖3 立式磨水泥粉磨一級閉路流程
(四)立式磨與球磨機(jī)分別粉磨合成水泥工藝流程
采用立式磨單獨(dú)粉磨礦渣,可以利用立磨熱風(fēng)爐提供的熱氣,實現(xiàn)礦渣的烘干兼粉磨過程,合格的礦渣微粉進(jìn)入礦渣粉庫。省掉礦渣烘干機(jī),簡化生產(chǎn)流程。熟料、石膏或其它混合材用球磨機(jī)一級閉路系統(tǒng)粉磨,合格細(xì)粉進(jìn)入熟料、石膏粉庫。在水泥合成車間,根據(jù)市場需求和國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求,將礦渣微粉和熟料、石膏粉,按比例計量、混合、均化、配制成不同強(qiáng)度等級的礦渣水泥或復(fù)合水泥。目前國內(nèi)大型鋼鐵集團(tuán)一般都采用這種工藝流程,一次性投資都在3000~5000萬元以上,但經(jīng)濟(jì)效益的回報也是十分可觀的。
“分別粉磨”工藝主要注意事項
(一)粉磨平衡
一般來說,物料在粉磨過程中,粉磨時間越長,出磨產(chǎn)品粒度越細(xì)、單位產(chǎn)品的電耗越高。但是,隨著粉磨時間的延長,物料比表面積逐漸增大,其比表面能也增大,因而,微細(xì)顆粒相互聚集、結(jié)團(tuán)的趨勢也逐漸增強(qiáng)。經(jīng)過一段時間后,磨內(nèi)會處于一個“粉磨↔團(tuán)聚”的動態(tài)平衡過程,達(dá)到所謂的“粉磨極限”。在這種狀態(tài)下,即使再延長粉磨時間,也難以將產(chǎn)品粉磨得更細(xì),有時甚至使產(chǎn)品的表觀粒度變粗。同時,磨機(jī)產(chǎn)量明顯減少、粉磨能耗成倍增加、粉磨效率降低。這種現(xiàn)象在普通粉磨時并不明顯,但在高細(xì)粉磨和超細(xì)粉磨中經(jīng)常出現(xiàn),也是粉磨生產(chǎn)必須認(rèn)真解決的問題之一。最好的解決辦法是:添加助磨劑。無機(jī)物一類非極性助磨劑,能形成物料顆粒表面的包裹薄膜,使表面達(dá)到飽和狀態(tài),不再互相吸引粘結(jié)成團(tuán)塊,增大磨內(nèi)物料的流動性。并通過裂紋形成和擴(kuò)展過程中的防“閉合”和吸附,降低顆粒硬度、減弱顆粒的強(qiáng)度,改善細(xì)顆粒的易磨性。由于磨內(nèi)粉磨物料明顯提高了物料連續(xù)通過磨機(jī)的速度;也改善了研磨介質(zhì)的粉磨作用;助磨劑通過保持顆粒的分散,來阻止顆粒之間的聚結(jié)或團(tuán)聚。粉磨粒度越細(xì),使用助磨劑的效果越顯著。
(二)粉磨工藝參數(shù)調(diào)整
粉磨礦渣時,由于入磨物料粒度的減小,球磨機(jī)磨內(nèi)研磨體的平均球徑必然要隨之減小。一般來說,最大球的球徑不要超過φ60。根據(jù)磨機(jī)的倉位,減大球、換小球。兩倉磨,還應(yīng)該將隔倉板前移,增大細(xì)磨倉長度。由于礦渣難磨,研磨體的裝載量應(yīng)適當(dāng)高于磨機(jī)設(shè)計裝載量,約增加10%左右,不要超過15%。
山東LB水泥制造有限公司將一臺φ2.2×7米閉路球磨機(jī)改為開路篩分磨單獨(dú)粉磨礦渣微粉,產(chǎn)品比表面積≥400 m2/kg,磨機(jī)臺時產(chǎn)量達(dá)到6t/h,當(dāng)加入5%左右的粉煤灰后,磨機(jī)臺時產(chǎn)量提高到7t/h。綜合電耗為65~70kwh/t。球磨機(jī)由雙倉磨改為三倉磨,各倉比例為:L1:L2:L3=1:1:2.8;研磨體總裝載量為33.5噸,級配與填充率見表
φ2.2×7m三倉開路篩分磨研磨體級配與填充率
采用助磨劑后,必須使設(shè)備的工藝條件與之適應(yīng)。物料在磨內(nèi)的停留時間減少,因此必須改變研磨體與物料的比,即:料球比和循環(huán)負(fù)荷等。助磨劑在開流磨中使用,能增加細(xì)粉含量。在一般情況下,添加助磨劑使物料的流速加快,使物料細(xì)度相對流速的變化更加敏感。所以在開流磨中要特別注意對助磨劑添加方法的合理控制:一方面,通過對添加量的調(diào)整使物料流速不至于失控(即跑粗料),另一方面,還要注意添加的穩(wěn)定性和均勻性。在不改變磨內(nèi)結(jié)構(gòu)的條件下,還可以適當(dāng)降低通風(fēng)量以降低物料流速。
在圈流粉磨系統(tǒng),要使選粉機(jī)與之匹配,保持成品細(xì)度不變,則可提高產(chǎn)量。在某一特定閉路磨機(jī)中,成品細(xì)度不變的情況下,循環(huán)負(fù)荷的大小決定于出磨物料的細(xì)度,反應(yīng)了物料在磨機(jī)中停留時間的長短。循環(huán)負(fù)荷大,表明物料在磨機(jī)內(nèi)停留時間短,出磨物料粗。循環(huán)負(fù)荷小,表明物料在磨機(jī)內(nèi)停留時間長,出磨物料細(xì)。使用助磨劑后物料流速的加快會使物料在磨內(nèi)通過的時間縮短。如果原系統(tǒng)循環(huán)負(fù)荷較大,物料停留時間較短,添加助磨劑后不對磨機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,就容易造成磨內(nèi)物料流速失控,使助磨劑的助磨作用降低或消失。同時,由于流速過快,物料得不到“充分”研磨致使出磨物料細(xì)度跑粗,循環(huán)負(fù)荷逐漸增加.時間一長會造成出磨物料量的成倍增加,磨尾提升機(jī)容易過載而使生產(chǎn)受到影響。
原系統(tǒng)循環(huán)負(fù)荷適中或者較小的磨機(jī),不用調(diào)整內(nèi)部結(jié)構(gòu)使用助磨劑就可以達(dá)到滿意的助磨效果。添加助磨劑后,在控制成品細(xì)度及磨機(jī)產(chǎn)量不變的情況下,如果循環(huán)負(fù)荷逐漸減小,表明原系統(tǒng)運(yùn)行在合理的循環(huán)負(fù)荷下;如果循環(huán)負(fù)荷不降反而逐漸升高,表明原系統(tǒng)在高于合理循環(huán)負(fù)荷下運(yùn)行,這時,如果不進(jìn)行適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)調(diào)整,使用助磨劑后不但不會增產(chǎn)反而會影響正常生產(chǎn)。
在一般情況下,只要磨機(jī)運(yùn)行狀況良好,助磨劑就可以達(dá)到預(yù)期的助磨效果。如果要更充分的發(fā)揮助磨劑的作用效果,可以根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,調(diào)整的原則就是既要控制物料流速,又要使系統(tǒng)在合理的循環(huán)負(fù)荷下達(dá)到最佳產(chǎn)量。在閉路磨機(jī)中使用助磨劑主要可以實現(xiàn)以下幾方面的效果。首先,在保持磨機(jī)產(chǎn)量不變的情況下,可以調(diào)節(jié)選粉機(jī),使磨機(jī)循環(huán)負(fù)荷恢復(fù)或者稍高于原來水平,從而使磨機(jī)總的喂料量逐漸穩(wěn)定,這時產(chǎn)品的篩余細(xì)度下降,比表面積增加。其次,在此基礎(chǔ)上,不改變選粉運(yùn)行參數(shù),保持產(chǎn)品細(xì)度不變,就可以增加喂料量,提高磨機(jī)臺時產(chǎn)量。
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