矿渣粉磨技术

1995年2月第一台粉磨粒状高炉矿渣的LM35.2＋2S型莱歇磨在法国南部Marseille的FossurMer水泥厂投入使用。这座隶属Lafarge集团的水泥厂正好靠近一个提供粒状高炉矿渣的当地高炉厂。这台LM35磨机具有粉磨熟料和矿渣的莱歇2＋2技术，粉磨比表面积为350～450m2/kg的粒状高炉矿渣。磨机自投入使用一直连续运行，目前已生产出200多万吨高炉矿渣。　　第一台具备2＋2技术的莱歇磨1994年12月在中国台湾投入运行。LM46.2＋2磨机的最初设计只是粉磨熟料，但是到1995年幸福水泥厂开始用其粉磨高炉矿渣。目前它每年大约可粉磨50万t水泥和大约20～30万t矿渣，比表面积在430m2/kg。　　从一开始2＋2技术就在矿渣粉磨领域开拓了良好的市场份额。表1是粉磨矿渣的莱歇磨型号。小型磨机例如LM35、LM46和LM56装有两个S型托辊和两个主托辊，而在大型磨机上，例如LM60和LM63，则安装3个S型托辊和3{TodayHot}个主托辊。　　目前为止总共有33台具有2＋2技术的磨机售出，总装机容量超过95MW，其中22台磨机粉磨粒状高炉矿渣。大多数水泥厂使用这种磨机粉磨不同品种的水泥，例如矿渣、粉煤灰或火山灰水泥。LM46.2＋2和LM56.2＋2是粉磨矿渣最普遍的型号，大多数磨机安装在亚洲，但是在2002年初有一大批LM46.2＋2S粉磨矿渣的磨机合同是与欧洲国家签定的。1　矿渣粉磨设备的设计　　粒状高炉矿渣通过一台回转下料器喂入莱歇磨。矿渣在磨内粉磨和烘干后由气力提升机喂入装在磨机壳体内的高效选粉机。符合产品粒度的物料随气流离开磨机并在脉冲收尘器内收集下来。与此同时粗物料返回磨盘进一步粉磨。　　在独立的粉磨站使用一台热气发生器提供烘干所需的热气体。莱歇公司的Loma炉可烧柴油、重燃料油或天然气。而靠近高炉设施的粉磨设备还可以使用低热值高炉气体。水泥厂冷却机废气或预热器废气也可与磨机相连。磨机的烘干能力足以充分地烘干高炉矿渣。粉磨设备通常设计的最高物料水分是12％～15％。经验表明，在热带气候或在欧洲，露天存放的矿渣水分一般在7％～10％。　 粒状高炉矿渣通常含有一定量的生铁。这些小铁粒存在于矿渣团块中，粉磨过程中这些铁粒逸出并有可能聚集在磨盘上。一种专门设计的挡料圈可将磨盘甩下的铁粒甩入磨机下部的气体通道，安装在旋转磨盘上的取料器将铁粒输送到称为“回料出口”的地方，然后由皮带输送机和斗式提升机从这里送入一台筒式磁选机。该磁选机可从粉磨流程中收回95％以上的铁粒。　 装备2＋2技术的粉磨设备可以设计成非常紧凑的结构（见图1）。所有重型设备，例如磨机和风机，可以安装在其基础的地面上。收集粉尘的脉冲收尘器可布置在钢结构内，电气开关柜、中控室和实验室以及空压机房均可布置在收尘器下面。如果现场条件允许的话，整套粉磨设备还可安装在四周没有任何建筑物的室外。　 对粒状高炉矿渣的流动特性给予了特别关注。由于矿渣有可能堆积并且最后可能堵塞料斗，由此可避免使用斗式提升机。在空间有限的地方Sandwich输送机可成功替代斗式提升机。2　节能效果　 用莱歇磨粉磨矿渣具有很高的节能效益。图2是传统球磨机系统的磨机、选粉机和风机与莱歇粉磨设备的传动、选粉机和风机的能耗比较。从图2中可以看出即使产品粒度很粗，节能效果也非常显著。此外还应提及的是，矿渣可在莱歇磨中烘干，而球磨机一般需要另外增加烘干设备。　 莱歇公司已经完成了多个半交钥匙工程的矿渣粉磨设备合同。文章题头照片是1996年提供给马来西亚YTL集团的两台LM46.2＋2S粉磨设备其中的一台。每台设备的设计能力是粉磨430m2/kg细度矿渣60t/h。整套设备，从接收料斗到斗式提升机再到成品库就可节能39.8kWh/t。该水泥厂工期为10个月。　 最近莱歇公司在欧洲完成了一项LM46.2＋2S交钥匙合同。最初计划由该台设备生产两种矿渣，一种比表面积为430m2/kg，一种为500m2/kg。生产较粗矿渣的能耗大约是44kWh/t，较细矿渣大约是51kWh/t，与此同时生产计划{HotTag}发生了变化，矿渣的比表面积在570～600m2/kg。生产两种矿渣的生产能力为60t/h，总电耗在56kWh/t。从合同签字到设备最后验收测试，仅用11个月完成。该厂使用整个欧洲地区的高沪矿渣。3　辊套及磨盘衬板寿命　 考虑到矿渣的磨蚀性能，莱歇公司开发了一种自动堆焊装置，由它对M型磨辊和磨盘衬板的磨损部位就地进行堆焊。磨损只发生在一个有限区域内，靠近大直径辊宽大约1/4处。S磨辊一般不磨损。矿渣粉磨设备供货时堆焊机随机供货。磨机停车、冷却和清理后，堆焊装置固定在附属装置上，电缆亦可插入适用的终端。用一个小型辅助控制装置将装有堆焊头的慢动装置连锁，堆焊过程几乎自动在磨内完成，使用的焊条可在奥氏体基质上形成复合碳。堆焊后的区域其耐磨损度大大高于辊套本身的材质。在一台LM35.2＋2S磨机上，全部堆焊工作只在34h内完成。如果定期进行堆焊，一个辊套可堆焊多次。有的辊套堆焊已达20多次，粉磨高炉矿渣已超过200万t的磨辊仍在使用当中。经过长期使用得出的经验表明，在粉磨粒状高炉矿渣时，辊套的单位磨损率是4～7g/t成品，总磨损成本量0.82～1.23元人民币/t(0.1～0.15美元/t)。4　操作灵活　 莱歇磨的细度及粒度分布很容易控制。高效选粉机采用变速传动。磨机系统风机亦装有变速传动装置。气流的变化影响粒度分布曲线陡峭度。磨机粉磨压力的变化是控制粒度分布的又一个手段。磨盘本身安装变速传动是产品质量控制的又一个特点。　 矿渣与水泥混合可以生产不同级别的矿渣水泥。目前将矿渣作为混凝土的细粒骨料变得越来越重要。可采用比表面积达600m2/kg的高炉矿渣。表2是按ASTM标准进行的矿渣活性测试结果。如表2所示，达到120等级要求的高炉矿渣很容易满足要求。　 在电子显微镜下对球磨机和莱歇磨粉磨的高炉矿渣进行比较，其颗粒形状没有发现明显区别。颗粒的线性分析也证明了这个事实。用ESEM和ESCA分析结果表明，即使在球磨机粉磨之前单独对矿渣进行了烘干，两种磨机生产的矿渣质量也没有区别。

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