TRMSTRMSS60.3矿渣辊磨的技术特点及应用

蔡晓亮，刘传胜，丁再珍，赵剑波，陈心自，高云详，王倩

1 引言

矿渣辊磨系统近年来发展较快，工艺流程简单，烘干、粉磨、选粉的全过程均在辊磨中完成[1]。辊磨系统基于料床粉磨原理，粉磨效率高，单位电耗低，磨内空间大，磨内温度高，烘干能力强，非常适合粉磨水分高、难磨的矿渣，因此矿渣粉磨系统在固废粉磨领域发展非常快。随着辊磨粉磨技术日趋成熟和水泥生产线规模越来越大，矿渣辊磨技术向大型化方向发展亦是必然趋势。

中材（天津）粉体技术装备有限公司（以下简称粉体公司）一直致力于为客户提供矿渣辊磨粉磨系列化解决方案。从2005年开发的首台国产TRMS3131矿渣辊磨投产运行以来，矿渣辊磨在大型化方面取得了很大进展，逐步开发了年产60万吨、100万吨、120万吨和150万吨及以上的矿渣辊磨，目前已经投产应用的矿渣辊磨有170多台。

广西省防城港源盛项目比邻广西盛隆冶金有限公司，配套处理该钢厂排放的矿渣和钢渣，实现废渣就近处理和零排放，属于绿色环保项目。该项目已经投产了三条矿粉生产线，分别为两条年产150万吨和一条年产80万吨矿粉线，工艺系统由天津水泥工业设计研究院有限公司设计，主机设备辊磨由粉体公司提供，磨机型号为TRMS60.3和TRMS45.2。2014年10月广西防城港源盛年产150万吨矿渣粉生产线顺利投产，各项指标达到并超过设计值。该生产线磨机的顺利投产，标志着国产矿渣辊磨大型化取得了重大突破。

2 矿渣辊磨的技术特点

粉体公司设计开发的矿渣辊磨采用了多项先进技术，包括LV型高效选粉机、螺旋喂料防堵料输送方式、在线监测及故障诊断技术等。具体特点如下：

（1）具有自动抬辊、落辊功能，可以空载启动；

（2）采用新型磨辊密封结构，可防止漏油，保证轴承使用寿命；

（3）采用LV型高效选粉机，可提高选粉效率，保证产品质量，降低磨机阻力；

（4）采用机械限位和电器限位装置保证设备安全；

（5）配有翻辊装置，可将磨辊翻出磨外，便于检修；

（6）采用螺旋喂料输送方式，防止堵料，降低喂料高度，减少投资；

（7）设计外循环系统，便于除铁；

（8）物料适应性强，水泥熟料和矿渣钢渣可以实现零间隔转换；

（9）产品实现系列化与模块化设计，保证质量；

（10）采用在线监测及故障诊断技术，实现对磨机关键设备（减速机和磨辊轴承等）远程实时监控。图1为TRMS60.3矿渣辊磨三维模型。

3 TRMS60.3矿渣辊磨系统的工艺流程及主要参数

3.1 工艺流程

矿渣辊磨系统的工艺流程，采用单风机系统。此外，针对矿渣物料易磨性差、密度大、金属铁含量高等特点，着重改进了物料循环、系统除铁、成品输送等环节的设计，工艺流程如图2所示。

3.2 主机参数

系统主要设备由系统风机、辊磨、袋式收尘器、热风炉、成品和回料提升机等组成。表1为广西防城港源盛项目矿渣粉磨系统主要参数。

4 TRMS60.3矿渣辊磨系统的运行情况

图1 TRMS60.3矿渣辊磨三维模型图

图2 TRMS60.3矿渣粉磨系统工艺流程简图

表1 TRMS60.3矿渣粉磨系统主要参数

广西防城港源盛矿渣粉生产线二线于2014年10月下旬一次带料试车成功，磨机运行平稳，很快达产达标。2018年10月通过业主和粉体公司的共同努力，产量提高10%以上，电耗大幅度降低，性能指标处于国内领先。广西防城港源盛TRMS60.3辊磨见图3。

4.1 原料和成品

原料来源为广西盛隆冶金有限公司的矿渣和钢渣，开始生产时为100%纯矿渣，2017年1月改为粉磨混合物料，掺加0.03%左右液体激发剂。原料情况见表2，成品情况见表3。

图3 TRMS60.3广西防城港源盛辊磨外观图

表2 原料情况

4.2 产量

图4 TRMS60.3广西防城港源盛二线中控画面

表3 成品情况

该厂目前以加工混合物料为主，基本不加工纯矿渣，根据统计，2018年总产量超过250万吨，生产规模在国内同行业中位于前列。TRMS60.3矿渣辊磨年平均产量220t/h，单日产量可达到252t/h，单机能力国内领先。生产中控画面见图4。

4.3 用电量分布情况

2018年10月29日，对二线磨机进行了电量统计，期间干基产量239t/h，平均比表面积437m2/kg；12月干基产量215t/h，平均比表面积420m2/kg。表4给出了单日和月度电耗情况。

表4 矿渣磨系统电耗统计记录表（折算420m2/kg）*，kWh/t

根据电耗统计情况看，该磨机粉磨混合物料系统电耗在34kWh/t以内，单日较好指标折算后可达到32kWh/t，处于同行业内先进水平。

4.4 运转率

TRMS60.3矿渣辊磨配套采用国内品牌减速机，液压系统关键件采用国外品牌，在业主的精心维护下，矿渣辊磨系统生产运行稳定，设备故障率低，年运转率达到95%以上。

4.5 煤耗

采用沸腾炉为热源提供热风，矿渣原料的水分一般在9%～12%，磨内基本不喷水。使用热值为16 720～18 810kJ/kg的煤，煤耗大约18～21kg/t，煤耗较低。

4.6 辊套和衬板磨损

根据堆焊厂家的统计情况，粉磨纯矿渣，辊套和衬板的矿粉吨磨耗不超过5g；粉磨混合物料，辊套和衬板的矿粉吨磨耗明显增加，达到6.5～7g。由此可见，钢渣镍渣等磨蚀性强的物料对辊套和衬板的磨损大大增加。

5 TRMS60.3矿渣辊磨系统的运行参数

5.1 挡料圈及料层

磨辊和磨盘、挡料圈的相对位置、几何尺寸及辊套和衬板的耐磨材质不同，产生不同的摩擦系数，直接影响磨机的稳定性、料层及粉磨的效率。TRMS60.3矿渣辊磨采用新型挡料圈，能很好地控制物料的压实和排出，更好地发挥磨机的粉磨能力，减少物料过粉磨，大大提高粉磨效率，降低粉磨电耗，给业主带来更好的经济效益。

5.2 研磨压力

粉磨力直接影响到磨机能力的高低，在磨机稳定的情况下，通过调整油缸压力可改变磨辊传递给物料的压力。根据成品情况，确定油缸的参数、适合的压力，决定磨机的产量、效率和能耗是否最佳。

5.3 选粉机与转速

磨机采用SLKS6234 LV型高效选粉机，该选粉机的理念是通过优化气流在磨机内部的合理分布，设计特殊结构的静叶片和动叶片，通过静叶片进行初选提高动叶片选粉效率，达到压力损失最小、转子叶片减少误伤合格品的目的。其特点是，采用“LV气室”特殊结构形式的静叶片（图5），使得“粗粉中无细粉，细粉中无粗粉”成为可能。返回磨盘的粗粉中含有更少的细粉，使料层更稳定，磨机振动减少。现场使用表明，新型高效选粉机阻力较小，产品性能稳定，比表面积和筛余控制灵活，可粉磨500m2/kg超细粉。选粉机运行情况见表5。

图5 静叶片结构

表5 选粉机运行情况

5.4 远程在线监测及故障诊断系统

磨机配套振动传感器、速度传感器，组成数据采集系统采集数据，数据采集系统提供以太网接口，通过互联网将数据发送至地面控制室的服务器，可进行远程访问。

通过在线监测系统可以监测到减速机齿轮、齿轮轴出现的啮合以及齿轮出现的永久性变形、点蚀、剥落、断齿等问题，还有磨辊轴承出现的点蚀、剥落、磨损，内外圈磨损、开裂，保持架断裂，滚珠脱落等问题；在线测量磨辊实时转速，对应生产数据，及时调整操作。辊磨在线监测系统见图6。

图6 辊磨在线监测系统

5.5 风量和风压

保证辊磨粉磨系统磨机稳定生产的重要参数之一就是风量和风压。风量过大，会使矿粉中较粗的颗粒被带起来，流体中的含尘浓度增加，产品比表面积变小，磨机阻力加大；风量过低，磨机产量降低，比表面积变大，增加回料[2]，磨机稳定性变差。该项目系统使用的风机风压～4 800Pa，磨机的压差～2 900Pa，循环风用量较大，系统通风情况较好。

6 结语

矿渣辊磨是集机械、液压、电气自动化于一体的设备，操作相对于其他设备较复杂，每台新投产的矿渣辊磨根据物料情况需要一段时间进行调整。广西防城港源盛公司使用的两台TRMS60.3辊磨自投产以来，经过生产实践，矿粉质量性能指标达到国家标准中S95级及以上矿渣粉技术要求。在广西防城港源盛公司和粉体公司共同努力下，该矿渣粉磨系统设备及工艺参数不断优化，生产运行指标日趋良好。根据生产需要，不仅可以粉磨高比表面积的产品，还可协同处理钢渣、镍渣等难磨物料，掺加量10%～20%，粉磨混合物料系统电耗＜34kWh/t，指标先进，符合国家节能减排和低碳环保产业政策，大型矿渣辊磨必将得到更为广泛的应用。