国产TRMS4531镍渣辊磨的应用

刘迪，王维莉，刘畅，聂文海，赵剑波

1 引言

近几年，以立式辊磨为代表的新一代粉磨技术得到了广泛的发展和应用，其工艺系统流程简单，能耗低，产品质量稳定，操作方便[1-4]，在国内市场用于粉磨矿渣、钢渣及镍渣等固废项目的辊磨占整个辊磨市场的80%以上。

我公司从1996年开始着手立式辊磨的研发工作，多年来一直致力于辊磨技术装备的研究和开发工作，2005年研发了TRMS3231辊磨并顺利达产达标，2020 年研发了TRMK6031 辊磨并顺利投产，目前TRMK6031辊磨是国内产量最大的水泥辊磨。

2020 年7 月，我公司自主设计研发的TRMS4531 镍渣辊磨在福建某生产线投产，经过短时间的生产调试，磨机各项技术指标均达到了设计要求，成品比表面积、颗粒粒径分布以及活性指数等性能指标均满足国家标准要求。

利用TRMS4531镍渣辊磨生产镍渣粉，其产量可达～106t/h，比表面积达420m2/kg，可单台配套90万吨冶金镍铁渣生产线，是钢铁工业镍渣处理的理想粉磨设备。

2 镍渣粉磨系统工艺流程及主要设备参数

2.1 工艺流程

TRMS4531 镍渣辊磨系统的工艺流程见图1，镍渣由喂料皮带经螺旋喂料器喂入立式辊磨，物料在立式辊磨中随着磨盘的旋转从中心向边缘运动，同时受到磨辊的挤压而被粉碎。粉碎后的物料在磨盘边缘处被从风环进入的热气体带起，粗颗粒落回到磨盘再粉磨，合格细粉被带入袋式收尘器作为成品。在风环处无法被热风带起的部分难磨的大颗粒物料，通过吐渣口进入外循环系统除铁后，再次进入立式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。

磨机通风和烘干所需热空气由热风炉提供，热风通过管道进入磨机，出磨气体经收尘器净化后由风机送出，一部分排入大气，一部分循环入磨。

图1 镍渣辊磨工艺流程图

2.2 主要设备参数

TRMS4531 立式辊磨采用了最新技术，能够形成稳定的料床。同时，磨机采用新型高效笼型选粉机，能够保证成品比表面积在300～500m2/kg范围内灵活调节，保证镍渣成品的颗粒分布在合理范围内。系统主要设备参数见表1。

3 系统运行情况

3.1 原料情况

磨机粉磨的废渣来源为附近某钢铁公司在生产不锈钢过程中产生的镍渣，原料综合水分～24%，镍渣外观如图2所示。

高炉镍渣经水淬处理后大部分为玻璃体，主要的晶体为镁铝尖晶石（化学式MgAl2O4，无游离氧化钙和方镁石晶体存在）。

图3 为镍渣的XRD 衍射分析图谱。从图3 可以看出，镍渣中有非晶体（鼓包曲线）和晶体（特征峰）存在，检测得到的主要矿物不含铁元素，说明铁没有形成固定的化合物。

表1 系统主要设备参数

图2 镍渣外貌

图3 镍渣XRD衍射分析图

3.2 产量及电耗

磨机产量及系统电耗见表2。从表2 可以看出，辊磨粉磨镍渣的系统电耗约为38.5kW·h/t，相比较于球磨机，辊磨粉磨镍渣电耗降低30%～40%。

表2 磨机产量及电耗

3.3 活性指数

根据水泥厂提供的资料，对镍渣的活性指数进行了检测，结果如下：在比表面积为420m2/kg时，7d活性指数为75%，28d 活性指数为86%，符合国标S75级要求。

3.4 各点气体温度及压力

镍渣辊磨磨机压差按照4 000Pa 设计，实际生产时，磨机的压差一般会小于设计值。在磨机运行期间，应合理控制磨机压力，合理的磨机压力是磨机形成稳定料层和平稳运行的关键。磨机运行时各点气体温度及压力参数见表3。

表3 各点气体温度及压力参数

3.5 系统风量

磨机稳定运行时，对镍渣辊磨系统风量进行了热工标定，从标定结果来看：风机转速为35Hz 时，风机入口静压为-3 600Pa，入口温度为90℃，工况风量为350 000～400 000m3/h。

3.6 磨机振动

磨机振动对设备的安全可靠性影响很大，必须将磨机的振动值控制在一定的范围内才能有效保护磨机。不同检测点检测的振动值也是不同的，TRMS4531 磨机的振动传感器安装在减速机壳体推力轴承部分的侧面壳体上。

在磨机运行中对磨机进行了振动检测，水平振动值在1.0～1.5mm/s，垂直振动值在1.5～2.0mm/s，属较低的振动范围，磨机运行较为平稳。

3.7 料层厚度和挡料圈高度

挡料圈的高度是影响料层厚度的重要因素，但不是唯一因素。合适的挡料圈高度应为磨盘直径的3.0%～5.0%，运行中挡料圈的实际有效高度应有所调整。挡料圈高度并不是越高越好，增加挡料圈高度，会导致料层变厚，研磨效率降低。TRMS4531镍渣辊磨在稳定运行期间，挡料圈高度在240mm左右。

4 成品性能

利用立式辊磨粉磨镍渣，镍渣成品可以作为掺合料掺入混凝土中，也可以作为一种混合材，掺入熟料和石膏中，分别生产不同的水泥。TRMS4531辊磨粉磨的镍渣成品颗粒粒径分布达到了与同类粉磨矿渣粉相同的水平。根据中国水泥发展中心物化检测所的实验结果可以看出，镍铁渣成品的颗粒粒径分布较宽。镍渣成品的颗粒粒径分布情况见图4。

图4 镍渣成品的颗粒粒径分布情况

5 单质铁平衡

镍渣里含有较多的单质铁，用辊磨粉磨镍渣，会导致单质铁在磨内富集，致使磨辊和衬板磨损较快，缩短耐磨件的使用寿命。

在磨机不同部位取样，分别测试样品中单质铁含量，从而制作出了整个粉磨系统的单质铁平衡图，具体见图5。从图5可以看出，镍渣中的单质铁回收率只有12.22%，除铁后，仅有40.25%的单质铁回磨机，除铁效率不高。现场也有这样的现象，除铁后入磨的物料中含有铁，铁渣中含有料粉，同时成品中单质铁回收率87.78%，成品中的铁粉含量较高。

图5 单质铁平衡

磨盘上的物料来自喂料、外排回料、选粉机回料，循环量是喂料量的4.73 倍，磨盘上铁回收率是原料的22倍左右，磨内铁富集程度较高。

根据图5，我们可以分析形成去除磨内单质铁的两种思路：一是增大外排量以及提高除铁器效率，目前外排量占喂料量不到7%，即使提高到15%～20%，其铁的回收率与选粉机回料的铁回收率相比，仍然很小。另一种思路是将选粉机回料导出磨外，不参与系统铁循环，以提高除铁效率。

6 结语

TRMS4531 镍渣立式辊磨已成功应用于福建某生产线，自投产以来磨机始终运行平稳，产量和比表面积均达到设计要求，成品颗粒粒径分布较宽，28d活性指数可以满足国标S75级要求，具有显著的节能效果，其优良的产品性能可与球磨机产品性能相媲美。