提高圈流磨矿渣微粉质量的技术措施

解少红 贾保栓 张日华

1河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002） 2济源国泰微粉科技有限公司（459000）3洛阳理工学院（471023）

0 引言

济源国泰微粉科技有限公司是济源钢铁公司的下属企业，是我省目前从事矿渣微粉生产规模较大的企业。现有3条φ3.2 m×13 m圈流生产线,其中一条配有辊压机预粉磨系统，年产S95、S75矿渣微粉70余万吨，产品主要销往郑州、洛阳等城市的混凝土搅拌站和水泥厂，为提高当地混凝土质量提供了技术保障。其中2号线与1号线比较,产量低1.0 t/h 左右，产品细度（45 μm）相差不大，但比表面积却偏低。

1 现状

2号线生产工艺流程见图1,主要设备性能见表1，磨机内部结构及相关参数见表2，磨内筛余曲线见图2。主要工艺参数∶矿渣入磨粒度≤5 mm,水分≤1.5%，物料磨内停留时间25 min，出磨混合料45 μm 筛余 12.0%±1.5%,比表面积（225±15） kg/m2,成品 45 μm 筛余 0.8%～1.5%,比表面积 370～390 kg/m2，回粉（粗粉）料 45 μm 筛余 17.0%±1.5%，比表面积（188±15） kg/m2，产量（26±0.5） t/h。主要表现的问题∶生产线上，系统的循环负荷偏大且不稳定，一般达到150%以上，经常出现堵塞回粉输送设备的现象；在产品上与1号磨比较∶45 μm筛余相差不大，有时甚至更小，但比表面积总是低30～50 kg/m2，而且难以达到400 kg/m2以上,通过检测机构颗粒级配分析显示，产品中3～10 μm的颗粒比例偏低，严重制约了矿渣微粉的等级。

2 存在问题分析

表1 矿渣微粉粉磨系统主要设备一览表

表2 φ3.2 m×13 m磨机内部有关技术参数

矿渣与水泥相比，入磨粒度小，易磨性差（约为熟料的0.7左右），而产品的比表面积一般比水泥高50 kg/m2以上，因此在工艺流程、设备选型以及工艺参数的确定等方面与粉磨水泥有所区别。从矿渣微粉的活性分析,要求矿渣微粉5 μm以下的颗粒含量较高，这就要求在粉磨过程中微粉量要达到一定比例。同时从生产角度分析，采用圈流生产，对系统的选粉设备要求较高。

通过图1及表1、2可以看出，该系统粉磨矿渣微粉是合理与先进的，主要设备选型（特别是选粉机）及磨机内部结构（衬板、隔仓板等）都比较合理，适合矿渣微粉粉磨。但其他技术参数就存在问题，主要表现在：磨机本身的各仓长度、研磨体级配以及填充率等；系统则表现为出磨比表面积、循环负荷等方面。从图2可以看出,从进料口到出料口，45 μm的筛余变化还是比较大的,但比表面积的变化却不大，特别是第三仓。由此不难分析，该系统比表面积偏低的原因，主要是磨内（三仓）研磨能力不够，出磨物料中粒径5 μm以下的颗粒含量不高，大多数粒径可能集中在20～30 μm之间。

产生上述情况的原因是多方面的，仅从该系统本身分析，主要表现在∶1）磨内钢球级配不合理，虽然平均球径不大，但大直径的球偏多，产生进入二仓物料粒径偏大现象。2）三个仓的长度分配不合理，影响破碎与研磨能力的平衡，特别是三仓磨的过渡仓。3）作为圈流磨，粉磨比表面积较高的料，出磨比表面积应控制合理范围，循环负荷如果偏大，磨内物料流速高，产生比表面积偏低现象。

表3 φ3.2 m×13 m磨机内部（改造后）有关技术参数

3 技术措施

影响磨机粉磨效率的因素很多，主要表现为机械与工艺两个方面，其中机械方面有磨机的内部结构，系统设备的选型与配置；工艺方面有研磨体级配、磨内球料比、出磨物料的细度（比表面积）的控制、系统的循环负荷等。

要解决矿渣微粉筛余（45 μm）不大，但比表面积偏小的问题，必须解决磨机的研磨能力和相应的循环负荷，也就是要保证出磨的混合料保持一定的比表面积和相应的粒径5 μm以下的颗粒含量。为此要解决磨机内部结构（仓长、研磨体级配），提高研磨能力，保证出磨混合料的比表面积，使循环负荷降到100%以下。采取主要技术措施∶

1）调整磨机各仓长度。针对粉磨矿渣微粉，现在磨机各仓长度不是很合理，主要表现在二、三仓长度比例上，现在的二仓长度偏大。在圈流系统中，二仓为过渡仓，相应的研磨体较大，对粉磨微粉，特别是对增加粒径5 μm左右的颗粒不利。因此需要调整二、三仓长度，将现二仓长度缩短，具体长度为1.5块衬板，即850 mm，长度由现在的3.25 m缩短到2.4 m，三仓长度由5.75 m增加到6.6 m。

2）调整一、二仓研磨体级配。由于矿渣的入磨粒度较小（85%小于3 mm）,且粉磨矿渣微粉时要求系统的循环负荷较小（一般要求小于100%），如果一仓的球径（特别是最大球）太大时，会产生一仓物料流速快，影响微粉的产生量，对矿渣微粉的比表面积不利；同时在平均球径不变的条件下，不同的配比对矿渣微粉的比表面积影响也不同。针对2号线，采用平均球径控制在35～40 mm之间，去掉60 mm大球，提高50 mm、40 mm钢球量。并通过小磨模拟试验，确定大磨的钢球级配。

改造后φ3.2 m×13 m圈流生产线磨内具体数据见表3。

3）控制合理的工艺参数。在圈流粉磨矿渣微粉中，控制出磨物料的细度（比表面积）对系统生产和成品质量都有非常重要的影响。因为当出磨比表面积偏低，而要求产品比表面积高时，会产生成品比表面积达不到要求，同时系统的循环负荷加大，随着生产进行会产生恶性循环，回料量急剧增加，磨机饱磨等现象，影响磨机的正常生产。结合系统配置的选粉机，参考1号线及国内同类厂情况，确定出磨及回料比表面积分别为260～270 kg/m2、小于200 kg/m2，微粉比表面积大于400 kg/m2。

4 改造效果

通过采用上述技术措施对系统进行改造，正常运行后基本达到预期效果,通过近3个月生产，产量与原来变化不大，基本保持在26 t/h，回料未出现堵塞现象。其它（出磨、回粉等）技术参数见表4，表4是3个月中不同时间连续检测的数据。

表4 φ3.2 m×13 m磨机圈流系统改造后出磨、回粉等技术参数

改造后，生产中存在的不足之处是，虽然产品的比表面积提高了，但产量没有提高，甚至有时比原来略低；选粉系统没有达到理想状态，系统的风料配合不好，选粉效果没有达到设计值。作者认为，粉磨矿渣微粉时，计算选粉效率和循环负荷时采用原有的计算公式存在问题，因为公式中三个值（出磨、回粉、成品）分别采用80 μm筛通过量，而在粉磨矿渣微粉时，这三个值可能会相同（出磨、成品为100），计算的结果可能会一样。而实际生产中采用45 μm筛或比表面积控制,这样就产生不同结果，因此只能通过回料量的情况加以判断。

5 结论

该厂采用球磨机圈流工艺粉磨矿渣微粉是合理的。要提高产品的比表面积，必须保证粉磨过程中产生的微粉量,也就是要保证出磨的比表面积。为此，磨机的仓长、钢球级配等必须合理，同时保证合适的工艺参数。