鋼渣是轉爐煉鋼和電弧爐煉鋼產生的以硅酸鈣、鐵酸鈣等為主要成分的工業固廢,將鋼渣磨細作為水泥混合材或混凝土摻合料是實現鋼渣高附加值利用的重要途徑。近年來,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,國內已相繼開發出了技術指標更先進的輥壓機半終粉磨、輥壓機終粉磨、立式磨、臥式輥磨等技術和裝備。
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,限制了球磨機在粉磨鋼渣領域的發展。近年來,在利用球磨機作為終粉磨的基礎上,杭鋼采用振動磨作為預粉磨設備,馬鋼開發出輥壓機為預粉磨設備,大大提高了鋼渣粉磨效率。輥壓機與球磨機相比,具有增產節能、噪音小、鋼材損耗小等優點,經輥壓機擠壓后的物料顆粒易磨性大為改善,進而大幅度降低了整個粉磨系統的能耗,既適用于新廠建設,也能用于老廠技術升級改造。在輥壓機與球磨機聯合粉磨系統中,鋼渣經輥壓機擠壓,通過兼烘干及選粉功能的選粉機,選出規定細度的微粉進球磨機粉磨成成品,粗粉回輥壓機再次擠壓。鋼渣經由輥壓機輥壓后,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,鋼渣在煉鋼過程中內部包裹有相當數量的小顆粒金屬鐵,因此,粉磨時除鐵是關鍵。首先要最大限度將金屬鐵從鋼渣中提取出來進行回收利用,有效除鐵可減少粉磨過程鐵對設備的磨損并提高粉磨效率。在外循環系統中增加多個除鐵設備,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的問題,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題,但這也證明在鋼渣粉磨方面聯合粉磨技術較單一終粉磨技術更有優勢。鞍鋼礦渣公司采用高壓輥壓機作為鋼渣粉終粉磨設備。高壓輥壓機的特點是使用壽命長,設備運轉率高,易于維修和能耗低。與傳統的球磨機相比,高壓磨輥研磨過程中主要是利用兩個反向旋轉的輥來擠壓料層,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。但由于經輥壓機擠壓粉磨的物料中細粉含量相對較少,因而循環負荷很大,一般在8倍喂料量以上,成品中微粉量不夠,成品質量雖能滿足要求,但相同比表面積的產品質量比球磨機粉磨的產品質量差。此外,單機生產能力仍然較小。與球磨相比,立式磨一直以粉磨效率高、能耗低著稱,但一般認為鋼渣中含鐵量高,產品要求細度高,不易使用立磨粉磨。目前,國內外還沒有成熟的生產線投入使用,但業內一直沒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行了試生產,表明粉磨鋼渣產量比礦渣低29.85%,粉磨100%未經熱悶鋼渣磨機產量比粉磨100%熱悶鋼渣降低19.98%,可見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。臥式輥磨,也稱筒輥磨,是以料層間擠壓為粉磨原理,采用中等壓力、多次擠壓方式進行物料粉碎。臥式輥磨機具有運行穩定、操作靈活、產量在線可調、可控性較強、磨耗及電耗較低的優點,粉磨鋼渣粉時粉磨至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。最大臺時產量生料達225t/h,水泥達130t/h。我國牡丹江水泥廠、漢中水泥廠、日照京華新型建材有限公司、九江中冶環保資源開發有限公司和新余中冶環保資源開發有限公司也引進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也正在開發這種新型節能粉磨設備。
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