TRMS45.2矿渣辊磨的工作原理及调试

徐元元

1　概述

我国是一个钢铁大国，高炉矿渣[1]资源丰富，矿渣产量约占钢产量的30%，2014年全国粗钢产量8.2亿吨。随着我国废弃物资源化的推进，矿渣在建材领域得到了广泛的应用。矿渣具有诸多良好特性，经超细粉磨后的矿渣微粉已成为一种不可多得的资源。矿粉应用在混凝土中具有成本低、工作性好、后期强度高、水化热低、耐久性好等优点[2]，矿粉的资源属性主要取决于微粉的矿物组成、比表面积和颗粒形貌。因此，粉磨工艺就成了矿渣微粉生产的关键，这对水泥行业实现节能减排的目标、提高企业的经济效益具有重要意义。

目前国内矿渣磨的需求非常大，特别是对大型矿渣磨的需求十分迫切。天津院一直致力于辊磨的研发，2003年专门成立以辊磨为主要研发对象的天津仕名粉体技术装备有限公司[现更名为中材（天津）粉体技术装备有限公司，以下简称粉体公司]，自公司成立以来，在矿渣辊磨的研发上投入了大量的人力物力，并取得了很多辉煌的成果。粉体公司的矿渣辊磨规格齐全，所设计的辊磨运转稳定，可靠性高，产品性能突出，在国内矿渣粉磨技术和装备中处于领先地位。

TRMS45.2矿渣辊磨是粉体公司根据客户的实际需求全新设计的，用于高比表面积要求的60万吨/年矿粉生产线。该项目工期紧，难度大，对成品的质量要求高，在公司人员的努力下，该磨机顺利达标达产，受到业主的高度赞扬。

2　TRMS45.2矿渣辊磨系统的工作原理和特点

2.1　工作原理

TRMS型矿渣辊磨本体由传动装置、磨盘装置、磨辊装置、摇臂装置、机架、进风道、中壳体、分离器、操作平台、加压装置、翻辊装置、润滑系统等部件组成。

辊磨的工作原理为：物料通过输送皮带，经过螺旋输送机垂直落到磨盘中央，磨盘在驱动装置的带动下旋转，在离心力的作用下物料向外均匀分散、铺平，形成料床。磨辊在加压装置的作用下对物料进行连续碾压。在磨盘边缘的物料被甩出磨盘，一部分通过风环进入磨内的热气体送入分离器进行分选，在此过程中与热气体进行了充分的热交换，水分迅速被蒸发。成品细度通过调节分离器转子的转速来控制，不合格的物料被送回至磨盘再次参加粉磨。另外一部分粗颗粒掉落下来，通过刮料装置送入磨外，再通过输送装置将物料重新送入磨内进行粉磨，如此循环往复。

2.2　技术特点

TRMS45.2矿渣辊磨采用了多项先进技术，在吸收国外矿渣辊磨成熟技术的同时，又进行了多项技术创新，包括新型高效笼式选粉技术、喂料防堵技术、新型磨辊密封结构等。

其技术特点主要是：（1）具有自动抬辊、落辊功能，可以实现空载启动；（2）磨辊密封采用尘封加油封的新型结构形式；（3）采用新型的壳体密封结构，效果良好，漏风系数低；（4）高效动态笼式选粉机选粉效率高，调节细度灵敏；（5）喂料实现干湿料分开，防止下料管堵塞；（6）适应不同物料，水泥熟料和矿渣可以实现零间隔转换。

3　TRMS45.2矿渣辊磨系统的工艺流程

3.1　系统工艺流程

原料矿渣储存于露天堆厂中，由铲车送入喂料仓，经计量皮带秤、皮带输送机、锁风阀装置落到磨盘上，恒速旋转的磨盘借助于离心力将矿渣向外均匀分散，形成一定厚度的料床，物料在进入粉磨区域前先进行预压实、排气；同时料床上的物料受到两个磨辊的挤压而被粉碎。颗粒较细的物料在磨盘边缘处被从风环进入的热气体带起并进入到选粉机中进行分选（动静态组合式高效选粉机能有效调节矿渣微粉细度，产品比表面积可以控制在4 000～5 000cm2/g范围内），合格细粉被带入袋式收尘器收集作为成品，粗粉则返回到磨盘再次粉磨；大颗粒物料（包括铁渣）在风环处落入进风道，通过吐渣口进入外循环系统。在此过程中，物料与热气体进行了充分热交换，水分被迅速蒸发，通过选粉机分选的合格细粉水分能控制在＜0.5%。部分难磨的大颗粒物料（包括铁渣）落入风环，通过吐渣口进入外循环系统，并经过除铁后再次进入辊磨与新喂物料一起粉磨。出收尘器的成品通过空气输送斜槽、提升机等设备送入到成品库中。

如图1所示为TRMS45.2矿渣粉磨系统流程简图。

3.2　系统主要设备及参数

TRMS45.2矿渣辊磨是根据料床粉磨的原理，通过磨辊、磨盘之间的相对运动研磨矿渣的机械设备，集粉碎、粉磨、烘干、选粉等工序于一体，结构紧凑。表1所示为广西源盛建材有限公司年产60万吨矿渣粉磨生产线的主要设备参数。

4　TRMS45.2矿渣辊磨系统运行情况

矿渣辊磨系统的运行稳定性决定了矿渣微粉产量和质量的高低。影响辊磨系统稳定性的主要因素包括：入磨原料矿渣的粒度和水分，磨机的研磨压力，选粉机密封结构及转速，磨机风温，磨辊与磨盘、挡料圈的情况等。在实际应用中必须有效控制上述各因素，通过加强生产管理和不断探索，优化各参数。

图1　TRMS45.2矿渣粉磨系统流程简图

表1　系统主要设备参数

4.1　原料矿渣粒度和水分

广西源盛建材有限公司的原料矿渣来源是广西万鑫钢铁厂炼铁后外排的水淬高炉矿渣。其中含有大块炉渣还有球磨的钢球，这些异物如进入磨机会造成磨机的振动加大、料层不稳，进而影响粉磨的效果。为排除矿渣中大块炉渣及球磨钢球对生产的影响，在皮带输送机上安装了两套皮带除铁器及一套振动筛，使入磨的矿渣颗粒直径＜1cm，避免了大块异物对生产的影响。

矿渣的含水量对生产的稳定性也有较大的影响，从实际生产操作得出这样的结论：入磨矿渣本身的含水量在10%左右时，该磨机系统运行非常稳定，产量可以达到110t/h。矿渣的含水量影响着生产操作参数的调整，我们通过磨内喷水装置喷水量的调节来稳定料层、减小磨机的振动，提高粉磨效率。

4.2　研磨压力

液气弹性系统通过磨辊将压力传递给物料，合适的压力是辊磨实现稳定料床粉磨的前提。如果压力过低，辊磨的产量下降，料床厚度增加，循环负荷增大；如果压力过高，主电机电流增大，料床变薄，磨机振动加大。TRMS45.2矿渣辊磨采用对两个磨辊分别加压的液压系统，一般情况下，有杆腔的油压设定值为12.5MPa（蓄能器充氮压力为6.5MPa），无杆腔的油压设定值为3MPa（蓄能器充氮压力为1.8MPa）。加压油缸的这两个设定值能够保证液压系统的稳定和保证系统的保压时间，并使料层稳定在15～25mm左右，减少磨机的振动，有效发挥磨机的粉磨效率。

4.3　选粉机密封结构及转速

TRMS45.2矿渣辊磨的选粉机为笼式动态选粉机。粉磨系统运行时，粉磨后的物料在热风的带动下，呈螺旋状气流被吸入选粉机进行分选。选粉机的密封情况及转速影响矿渣微粉的产量和质量。矿渣微粉筛余控制的关键部位在转子上侧的密封结构，该处的密封结构为叶片形式。小叶片随着转子一起旋转，产生对流，这样对矿粉产生阻力，从而使得物料很难从此处通过，只能通过笼轮进行筛选。在生产时可通过调整选粉机转速来改变矿渣微粉的产品细度。当产量增加时，应考虑适当提高选粉机的转速。当产量控制在100t/h时，系统风门开度100%，研磨压力12.5MPa，选粉机的转速调整至87r/min。在上述参数情况下，矿渣微粉产品的比表面积能控制在480m2/kg左右。

4.4　磨机风温

磨机的风温包括入口热风温度和磨机出口温度。正常生产时，根据不同的投料量，磨机的入口风温控制在200～250℃之间，这个温度的热风能有效烘干矿渣水分。

磨机的出口温度是有效稳定生产的因素之一，一般控制在85～95℃之间。在喂料水分约10%的条件下，出磨温度85℃时仍然能够保证成品水分≤0.5%。从生产实际看，磨机的出口温度控制在90～95℃对生产非常有利，在这个温度区间，能有效控制生产的稳定，可以调节投料量、喷水量及其他参数，保持磨内的动态平衡；这个温度能保证入除尘器的气体温度高于露点温度，所以90～95℃的出口温度既能保证磨内的物料充分烘干，又能防止除尘布袋结露。

4.5　料层厚度与挡料圈高度

磨辊与磨盘、挡料圈的几何尺寸、相对位置及耐磨层的材质直接影响了料层的稳定及粉磨的效率。TRMS45.2辊磨的磨辊与磨盘的间隙控制在10mm左右，挡料圈与磨辊大端的间隙控制在20mm左右。磨机稳定运行时料层的厚度在15～25mm之间，如果料层太薄，＜15mm时磨机会振动剧烈，料层太厚磨机也会振动，而且会增加主电机负荷，降低粉磨效率。挡料圈的高度控制在220～240mm之间，挡料圈过高会导致料层变厚，降低粉磨效率，同时会增加排铁的难度；挡料圈过低，会增加回料量，产量难以提高。

5　结语

辊磨是集机械、液压、电气自动化为一体的设备，其操作较为复杂，每台新的辊磨投产时都需要一段时间的摸索和调整。广西源盛建材有限公司使用的TRMS45.2矿渣辊磨自2013年1月投产以来，矿渣粉的各项性能指标均达到并超过了GB/T 18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》国家标准中S95级矿渣粉的技术要求，具体如表2所示。

表2　矿渣粉的性能

通过中材（天津）粉体技术装备有限公司与广西源盛建材有限公司的共同努力，该磨机系统设备及工艺参数不断得到优化，生产运行日趋稳定。在保证产品质量的前提下，产量稳定在100～110t/h，粉磨系统电耗40kWh/t，生产成本不断降低，取得了很好的经济和社会效益。

参考文献：

[1]孙树杉.钢铁渣的资源化利用[C].2013年第二届冶金渣综合利用培训论文集：60-75.

[2]冯蕾，张永娟，张雄，等.矿渣颗粒群特征与活性指数的灰色关联分析[J].建筑材料学报，2009，12（3）：272-276.

[3]柴星腾，聂文海.矿渣粉磨技术进展[N].中国建材报，2006.

[4]王仲春，李德宇.矿渣高细粉磨技术[J].水泥技术，2001，（4）.[5]王仲春.水泥工业粉磨工艺技术[M].北京：中国建材工业出版社，1998.■