1 礦渣的性質(zhì) 

     礦渣全稱是粒化高爐礦渣，是鋼鐵廠冶煉生鐵過程中，為降低冶煉溫度，加入適量石灰石和白云石作為溶劑，在高爐內(nèi)分解所得到的氧化鈣、氧化鎂和鐵礦中的廢礦、以及焦炭中的灰份相融化，生成的以硅酸鹽和硅鋁酸鹽為主要成分的熔融物，浮在鐵水表面，定期從排渣口排出，經(jīng)空氣或水急冷處理，形成粒狀顆粒物，這就是粒化高爐粒渣。每生產(chǎn)1噸生鐵水泥就產(chǎn)生0.3－1t礦渣，2006年我國礦渣總量在6000萬噸，利用率在53％左右。作為一種工業(yè)廢棄物，礦渣長期占用土地、污染環(huán)境。礦渣的化學(xué)成分和熟料相似，只是氧化鈣含量略低。礦渣具有潛在水硬性，當(dāng)它單獨存在時基本無水硬性，但是，經(jīng)高細(xì)、超細(xì)粉磨，比表面積達(dá)到400㎡/Kg以上后，就呈現(xiàn)出水硬性，可以作為水泥的主要組分，甚至達(dá)到水泥總量的70％以上。

2 礦渣必須經(jīng)過高細(xì)粉磨

    水泥工業(yè)是消納工業(yè)廢渣的最重要途徑。長期以來，水泥企業(yè)普遍采用混合粉磨工藝，礦渣等僅作為混合材使用，導(dǎo)致資源的極大浪費。事實上，礦渣等微粉基于各種廢渣微粉摻合料的交互疊加效應(yīng)，通過各種摻合材料的合理匹配，能提高混凝土的致密性，形成低滲透、高密度、低缺陷的混凝土結(jié)構(gòu)，大大提高混凝土的使用壽命。由單種礦渣加水泥熟料組成的高性能水泥，在水泥中其摻量可以從35%提高到50%。當(dāng)復(fù)合兩種或兩種以上工業(yè)廢渣作水泥主要組分時，例如粉煤灰＋礦渣復(fù)合摻量達(dá)50～70%，仍可生產(chǎn)52.5R、42.5R高摻量的復(fù)合水泥。由于礦渣比較難磨，要磨制高表面積的礦渣粉，必須對礦渣磨磨內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，使之更適合礦渣的特性。

3 礦渣高產(chǎn)高細(xì)磨內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造

     磨機(jī)的粉磨效率與研磨體的裝載量、填充系數(shù)及其級配密切相關(guān)。筆者認(rèn)為某磨機(jī)原設(shè)計中的研磨體裝載量偏少，所配的傳動電機(jī)富余較大，可以適當(dāng)增加研磨體的裝載量，使電流略低于配電機(jī)的電流允許范圍的上限值，這樣既保證了安全運轉(zhuǎn)，又提高了磨機(jī)產(chǎn)量。采用預(yù)粉碎的圈流生產(chǎn)磨機(jī)，應(yīng)適當(dāng)縮短一倉長度，加長二倉長度。磨機(jī)研磨體填充率應(yīng)隨研磨體裝載量增加而提高，但開流磨與圈流磨截然不同。一般開流磨為控制成品細(xì)度，往往二倉大于一倉；圈流磨則相反（不排除特殊情況）。

     3.1隔倉板和卸料裝置（出料篦板）

      采用帶篩分裝置的新型雙層隔倉板，根據(jù)提高磨機(jī)粉磨礦粉的需求，在原有高產(chǎn)高細(xì)磨雙隔倉的基礎(chǔ)上，在結(jié)構(gòu)、功能上都進(jìn)行了較大的改進(jìn)，更好的控制物料流速，平衡首、尾倉的破碎、粉磨能力，提高料球比和加強(qiáng)“料往高處流”的作用，進(jìn)而增大了研磨體動能的有效利用，提高了礦渣磨的粉磨效率。

     3.2襯板和活化環(huán)

      襯板的作用由過去單純的防護(hù)裝置，發(fā)展到根據(jù)不同倉位破碎、粉磨物料的需要來調(diào)節(jié)研磨體的動態(tài)分布和運動軌跡。例如，磨機(jī)的首倉需用具有較大落差的大研磨體擊碎物料；而尾倉是粗粉細(xì)碎物料，是用小研磨體互相滾蹲來研磨物料，而活化環(huán)又為微介質(zhì)創(chuàng)造了三維運動條件，強(qiáng)化了研磨作用。因此，首倉通常采用具有波形襯板，其提升角的大小要由磨體轉(zhuǎn)速和研磨體填充率來決定；而尾倉則應(yīng)采用增強(qiáng)研磨功能的具有分級兼提升作用的雙曲面襯板，其分級強(qiáng)度和提升角由磨機(jī)轉(zhuǎn)速和研磨體級配而定。在研磨倉增加活化環(huán)。襯板的改進(jìn)和活化環(huán)的使用能使磨機(jī)的產(chǎn)量明顯提高，電耗下降，比表面積加大。

     3.3研磨體的填充率及級配

     傳統(tǒng)的定型設(shè)計所采納的數(shù)據(jù)早已不再適用，而應(yīng)根據(jù)入料粒度、粉磨流程、磨體轉(zhuǎn)速、裝機(jī)功率、隔倉分段長度、襯板工作面和各倉位對研磨體的動態(tài)要求來試驗計算確定。

      3.4加強(qiáng)磨內(nèi)通風(fēng)

      磨機(jī)內(nèi)通風(fēng)狀況的好壞，直接影響磨機(jī)粉磨效率的發(fā)揮。物料粉磨過程中產(chǎn)生熱量和靜電，水分受熱蒸發(fā)成水蒸汽。通風(fēng)能力差時，大量水蒸汽積聚在磨內(nèi)，細(xì)粉吸附水蒸汽成為濕細(xì)粉，或因水分高，粉塵帶靜電，襯板、鋼段表面形成“緩沖墊層”，降低鋼球的沖擊研磨能力，從而研磨能力下降，還易堵塞隔倉板篦縫，這也是常發(fā)生“飽磨”的原因之一。磨內(nèi)通風(fēng)對產(chǎn)量和質(zhì)量都有明顯影響，其作用一是及時將細(xì)粉排出磨體，以免影響粉磨效率和形成過粉磨；二是帶走粉磨產(chǎn)生的熱量，降低磨內(nèi)溫度，減少靜電聚集物料堵堵塞篦板。圈流磨內(nèi)風(fēng)速一般不小于0.5米/秒，而開流磨內(nèi)溫度較高，風(fēng)速一般大于圈流磨的2倍。
通常改善磨機(jī)通風(fēng)的辦法，一是堵漏風(fēng)，在磨尾出料處加鎖風(fēng)閥，防止風(fēng)的“短路”；二是確保抽風(fēng)管道不漏風(fēng)；三是調(diào)整磨內(nèi)風(fēng)速，原則是在確保成品質(zhì)量的前提下，使磨內(nèi)物料順暢流動，減少過粉磨現(xiàn)象，提高磨機(jī)的臺時產(chǎn)量；四是增大中空軸內(nèi)腔尺寸，變進(jìn)出料螺旋為多頭螺旋，提高進(jìn)出料能力，改善通風(fēng)性能。

4 礦渣高產(chǎn)高細(xì)粉磨工藝注意事項

      4.1 粉磨平衡

      一般來說，物料粉磨時間越長，出磨粒度越細(xì)。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，細(xì)微顆粒相互聚集、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”和“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，物料也難粉磨得更細(xì)，有時甚至使粒度變粗。同時，粉磨能耗成倍增加、粉磨效率降低。這種現(xiàn)象在常規(guī)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)。解決辦法是：添加助磨劑。它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)，改善其易磨性。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。

     4.2 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Φ60mm。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，增加細(xì)磨倉長度，并將隔倉板篦縫縮小到7毫米左右；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5～10%，不要超過15%。

5 應(yīng)用情況 

     江蘇XZ水泥廠2006年8月，把過去傳統(tǒng)的水泥混合粉磨，改為熟料、礦渣分別粉磨，配制“勾兌”水泥的新工藝。新上1臺φ3×13m礦渣開路磨專門生產(chǎn)礦渣微粉。礦渣磨經(jīng)過高產(chǎn)高細(xì)技術(shù)改造，在實際生產(chǎn)中按50％礦渣、24％石灰石、26％粉煤灰配比。目前，礦渣磨臺時產(chǎn)量在23－24t/h，比表面積在400 m2/kg以上。原有φ2.2×7m水泥磨專門粉磨熟料（摻石膏），熟料粉比表面積控制在320－350m2/kg。水泥中礦渣摻入量由原來的26％左右提高到50％以上。由于采用單獨粉磨方式生產(chǎn)的礦渣粉細(xì)度細(xì)，20um以下的微粉量大大增多，礦渣活性得以發(fā)揮，較好的改善了水泥性能。同時，在資源利用率提高的同時，約降低噸水泥生產(chǎn)成本20元，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。