鋼渣是轉爐煉鋼和電弧爐煉鋼產(chǎn)生的以硅酸鈣、鐵酸鈣等為主要成分的工業(yè)固廢,將鋼渣磨細作為水泥混合材或混凝土摻合料是實(shí)現鋼渣高附加值利用的重要途徑。
近年來(lái),鋼渣粉磨新工藝和新設備的應用日益廣泛,在傳統的球磨機基礎上,國內已相繼開(kāi)發(fā)出了技術(shù)指標更先進(jìn)的輥壓機半終粉磨、輥壓機終粉磨、立式磨、臥式輥磨等技術(shù)和裝備。
1、球磨機為終粉磨設備的粉磨工藝
球磨機研磨體規格及材料能根據物料性能做出相應調整,這使得球磨機也能粉磨硬度大的鋼渣。但球磨機能耗大,粉磨損耗嚴重等缺點(diǎn),限制了球磨機在粉磨鋼渣領(lǐng)域的發(fā)展。
近年來(lái),在利用球磨機作為終粉磨的基礎上,杭鋼采用振動(dòng)磨作為預粉磨設備,馬鋼開(kāi)發(fā)出輥壓機為預粉磨設備,大大提高了鋼渣粉磨效率。
2、輥壓機+球磨機的聯(lián)合粉磨工藝技術(shù)
輥壓機與球磨機相比,具有增產(chǎn)節能、噪音小、鋼材損耗小等優(yōu)點(diǎn),經(jīng)輥壓機擠壓后的物料顆粒易磨性大為改善,進(jìn)而大幅度降低了整個(gè)粉磨系統的能耗,既適用于新廠(chǎng)建設,也能用于老廠(chǎng)技術(shù)升級改造。
在輥壓機與球磨機聯(lián)合粉磨系統中,鋼渣經(jīng)輥壓機擠壓,通過(guò)兼烘干及選粉功能的選粉機,選出規定細度的微粉進(jìn)球磨機粉磨成成品,粗粉回輥壓機再次擠壓。鋼渣經(jīng)由輥壓機輥壓后,顆粒表面出現裂紋,有助于提高終粉磨設備的粉磨效率、降低能耗。
要注意的是,鋼渣在煉鋼過(guò)程中內部包裹有相當數量的小顆粒金屬鐵,因此粉磨時(shí)除鐵是關(guān)鍵。首先要最大限度將金屬鐵從鋼渣中提取出來(lái)進(jìn)行回收利用,有效除鐵可減少粉磨過(guò)程鐵對設備的磨損并提高粉磨效率。在外循環(huán)系統中增加多個(gè)除鐵設備,可降低鋼渣粉中的含鐵量,保護粉磨設備。
輥壓機與球磨機聯(lián)合粉磨能耗低于單獨使用球磨機粉磨系統。粉磨400m2/kg比表面積鋼渣粉的單位電耗為80kW·h/t左右。該系統目前仍存在一些制約連續生產(chǎn)的問(wèn)題,如金屬鐵富集、烘干效率及選粉分級效率低,輥壓機喂料控制等問(wèn)題,但這也證明在鋼渣粉磨方面聯(lián)合粉磨技術(shù)較單一終粉磨技術(shù)更有優(yōu)勢。
3、輥壓機為終粉磨的“線(xiàn)接觸式”粉磨工藝技術(shù)
鞍鋼礦渣公司采用高壓輥壓機作為鋼渣粉終粉磨設備。高壓輥壓機的特點(diǎn)是使用壽命長(cháng),設備運轉率高,易于維修和能耗低。
與傳統的球磨機相比,高壓磨輥研磨過(guò)程中主要是利用兩個(gè)反向旋轉的輥來(lái)擠壓料層,由于料層是由許多連結在一起的粒子組成,所施加的壓力造成顆粒間強烈的相互擠壓和破碎,顆粒間破碎粉磨,大大提高了研磨效率。
高壓輥壓機節能主要體現在閉合回路研磨使原料直接成為合格成品。與普通球磨機系統相比,高壓輥壓機粉磨系統的節能效果達到50%以上。粉磨400m2/kg比表面積鋼渣粉的單位電耗約為50kW·h/t。
但由于經(jīng)輥壓機擠壓粉磨的物料中細粉含量相對較少,因而循環(huán)負荷很大,一般在8倍喂料量以上,成品中微粉量不夠,成品質(zhì)量雖能滿(mǎn)足要求,但相同比表面積的產(chǎn)品質(zhì)量比球磨機粉磨的產(chǎn)品質(zhì)量差。此外,單機生產(chǎn)能力仍然較小。
4、立式磨的“面接觸式”粉磨工藝技術(shù)
與球磨相比,立式磨一直以粉磨效率高、能耗低著(zhù)稱(chēng),但一般認為鋼渣中含鐵量高,產(chǎn)品要求細度高,不易使用立磨粉磨。
目前,國內外還沒(méi)有成熟的生產(chǎn)線(xiàn)投入使用,但業(yè)內一直沒(méi)有停止采用立式磨粉磨鋼渣的嘗試,合肥水泥研究設計院通過(guò)研磨組件配合、新型耐磨材料使用、系統和磨內除鐵、鋼渣粉分選方面創(chuàng )新,在立式磨中分別針對未熱悶處理的鋼渣和熱悶處理后的鋼渣進(jìn)行了試生產(chǎn),表明粉磨鋼渣產(chǎn)量比礦渣低29.85%,粉磨100%未經(jīng)熱悶鋼渣磨機產(chǎn)量比粉磨100%熱悶鋼渣降低19.98%,可見(jiàn)鋼渣的處理方式對易磨性影響也很大,另外鋼渣粉磨對除鐵的要求更嚴格,要求磨前設計3道除鐵措施,磨機排渣與外循環(huán)提升機之間設計二道除鐵,以便有效去除鋼渣中的鐵,保證系統設備運行的穩定,從而降低設備的磨耗和系統的能耗。
5、臥輥磨的“面接觸式”粉磨工藝技術(shù)
臥式輥磨,也稱(chēng)筒輥磨,是以料層間擠壓為粉磨原理,采用中等壓力、多次擠壓方式進(jìn)行物料粉碎。
臥式輥磨機具有運行穩定、操作靈活、產(chǎn)量在線(xiàn)可調、可控性較強、磨耗及電耗較低的優(yōu)點(diǎn),粉磨鋼渣粉時(shí)粉磨至400m2/kg主機電耗約45kW·h/t。
現在全球大約有30余臺法國FCB公司的臥式輥磨投入運行。最大臺時(shí)產(chǎn)量生料達225t/h,水泥達130t/h。我國牡丹江水泥廠(chǎng)、漢中水泥廠(chǎng)、日照京華新型建材有限公司、九江中冶環(huán)保資源開(kāi)發(fā)有限公司和新余中冶環(huán)保資源開(kāi)發(fā)有限公司也引進(jìn)該公司臥式輥磨用于粉磨水泥和鋼渣粉,國內的部分設備制造企業(yè)也正在開(kāi)發(fā)這種新型節能粉磨設備。
來(lái)源:張添華,劉冰,李驚濤,等.鋼渣粉磨工藝技術(shù)現狀及發(fā)展方向[J].環(huán)境工程,2016(34):704-706.
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