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江蘇鵬飛集團(tuán)股份有限公司. 2007-01-20 點(diǎn)擊1554次
鋼渣處理一直偏重于鐵的回收，這方面的工作是有成效的。即便是傳統(tǒng)的濕法方式，雖然濕態(tài)磁選出的渣鐵品位太低，同時(shí)濕法降低粉磨效率，限制了產(chǎn)品鐵粉品位的提高，但鐵的回收這一方面也基本可以說實(shí)現(xiàn)了有效利用。沒有實(shí)現(xiàn)高附加值利用的是鋼渣這部分。鋼渣高附加值利用及零排放如果放棄濕法粉磨，也就放棄了目前較為成功的濕法回收鐵的方式。干法粉磨回收鐵可以達(dá)到目前濕法回收鐵的水平嗎？要實(shí)現(xiàn)鋼渣高附加值利用及零排放，絕不可以僅僅局限于鋼渣這一塊。因?yàn)槌艘龊娩撛@一塊的攻關(guān)，還必須另外找到一種鐵的回收方法，要求達(dá)到或超過目前濕法回收鐵的水平?？梢哉f，鋼渣高附加值利用及零排放的開發(fā)工作，其中心在于鋼渣這一塊，而任務(wù)和壓力也盡在鋼渣這一塊。 鋼渣高附加值利用及零排放的途徑并不多。主要是：第一步，干式粉磨提取鐵；第二步，繼續(xù)粉磨，制成鋼渣微粉，或采用“凝石”專利技術(shù)，加入“成巖劑”，與其他材料一起繼續(xù)粉磨，生產(chǎn)名為“凝石”的膠凝材料。我們選擇的鋼渣微粉模式，是目前最簡便有效的方案之一。這是一個(gè)明智的選擇。 《總體工藝方案》中，我們已經(jīng)明確了兩級粉磨（包括預(yù)粉磨一級粉磨）的工藝思路。其中一級磨機(jī)設(shè)計(jì)為閉路流程，二級為開路。而預(yù)粉磨一級方案，預(yù)粉磨選用V型選粉機(jī)（或篩機(jī)）形成閉路操作，終粉磨也為開路。如果二級磨機(jī)（終粉磨）采用閉路流程，一方面選粉效率大幅度下降，或雖然不是大幅度下降，但選型規(guī)格大幾倍；另一方面，粗粉太細(xì)，沒有適宜的磁選設(shè)備，磁選方案作不出，而不磁選呢，鐵將在磨內(nèi)持續(xù)積累，磨機(jī)粉磨能力持續(xù)下降，直至喪失殆盡。下面我們討論一下二級磨機(jī)（終粉磨）采用閉路操作時(shí)的情況。 二級磨機(jī)（終粉磨）的選粉機(jī)只能采用高效選粉機(jī)。根據(jù)選粉機(jī)的工作原理，如果保持單位氣流中的物料顆粒數(shù)目相同，才可能保持相當(dāng)?shù)倪x粉效率。換句話說，要保持相當(dāng)?shù)倪x粉效率，選粉風(fēng)量（選粉機(jī)規(guī)格）要與處理的粉料顆粒數(shù)目成正比。如果要取得與水泥選粉機(jī)相當(dāng)?shù)倪x粉效率，那么，鋼渣微粉擬選型的選粉機(jī)規(guī)格要多大呢？下面，我們以上述觀點(diǎn)來作出推算。 鋼渣微粉的比表面積為450m2/kg，假設(shè)水泥產(chǎn)品的比表面積為320 m2/kg。首先由Anslem建議式計(jì)算出各自的特征粒徑，再由RRB方程式經(jīng)推導(dǎo)和求導(dǎo)得到顆粒百分含量與粒徑的關(guān)系函數(shù)，然后得出粒徑的顆粒數(shù)表達(dá)式，對此表達(dá)式進(jìn)行積分，求得兩種粉體的顆粒數(shù)目，進(jìn)而計(jì)算出顆粒數(shù)目的比值。如表1。 表1：450 m2/kg的鋼渣微粉與320 m2/kg的水泥及380 m2/kg的礦渣粉，單位質(zhì)量的顆粒數(shù)比 均勻性系數(shù) 鋼渣微粉：1 水泥：1 礦渣粉：1 鋼渣微粉：0.95 水泥：0.95 礦渣粉：0.95 鋼渣微粉：0.9 水泥：0.95 礦渣粉：0.95 鋼渣微粉：0.9 水泥：0.9 礦渣粉：0.9 計(jì)算區(qū)間（μm） >0.5 >1 >0.5 >1 >0.5 >1 >0.5 >1 鋼渣微粉顆粒數(shù)/水泥顆粒數(shù) 3.75 2.74 3.12 2.39 2.39 1.95 2.66 2.13 鋼渣微粉顆粒數(shù)/礦渣粉顆粒數(shù) 2.97 2.29 2.54 2.04 1.95 1.66 2.23 1.85 可見，如果只計(jì)算0.5μm以上的顆粒，相同質(zhì)量的鋼渣微粉的顆粒數(shù)將至少是水泥的2.4倍。那么，選粉風(fēng)量也將至少是2.4倍。以20t/h的臺時(shí)產(chǎn)量計(jì)算，水泥選粉機(jī)可選N500，而鋼渣微粉選粉機(jī)將選型為N1500。配套風(fēng)機(jī)電機(jī)由37kW增至110kW（這還是比較保守的計(jì)算），選粉單耗也由3kWh/t，提高到7.5 kWh/t（假設(shè)轉(zhuǎn)子電機(jī)不變的情況下。其實(shí)電機(jī)可能要增容），凈增4.5 kWh/t。由于鋼渣微粉0.5μm以下的顆粒數(shù)遠(yuǎn)多于水泥，實(shí)際的選粉風(fēng)量可能更大，選粉單耗將增加更多。而且從另一方面來說，提供了足夠的選粉風(fēng)量，鋼渣微粉也未必能達(dá)到水泥顆粒的分散效果。因?yàn)轭w粒越細(xì)，越容易粘附在一起，也就越不易分散開來，選粉效率也越易下降。所以說，付出了較高的投資及電耗的代價(jià)，也是不可能完全消除選粉效率下降的趨勢的。 就算選粉機(jī)達(dá)到了預(yù)期的效果，但鐵將在磨內(nèi)快速積累，粉磨作業(yè)也將不能正常連續(xù)地進(jìn)行下去。因?yàn)榻?jīng)過一段時(shí)間后，研磨體之間的大部分空間被鐵粒子所占據(jù)，研磨體越來越難以接觸到越來越少的鋼渣顆粒以實(shí)施粉磨作用。第二級閉路作業(yè)、一級方案終粉磨閉路作業(yè)時(shí)，一定的時(shí)間后，磨內(nèi)物料將全為鐵粒子。下面以靜態(tài)的方式，計(jì)算出了這個(gè)時(shí)間值。 主要計(jì)算依據(jù)：1）磨內(nèi)球料比統(tǒng)一按9kg/kg計(jì)算；2）第二級入磨物料含鐵0.8%，產(chǎn)品含鐵0.2%，磨內(nèi)研磨體45t，臺時(shí)產(chǎn)量按18t/h；3）一級方案終粉磨機(jī)入磨物料含鐵1.2%，產(chǎn)品含鐵也按0.2%計(jì)，研磨體64t，臺產(chǎn)按16t/h計(jì)算。 計(jì)算的時(shí)間分別為46.3h及44.4h。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，持續(xù)減少喂料，這個(gè)時(shí)間有所延緩。但其實(shí)磨內(nèi)物料遠(yuǎn)未達(dá)到全為鐵粒子的狀態(tài)之前，已經(jīng)完全無法正常生產(chǎn)，需要停車排除故障了。況且停車之前的持續(xù)減少喂料，本身也不是正常的生產(chǎn)操作狀態(tài)！ 不論是兩級粉磨還是預(yù)粉磨一級粉磨，終粉磨宜用開路流程，這一點(diǎn)已經(jīng)明確了。但雖然同為開路作業(yè)，兩種方案仍存在較大的差異。主要是作業(yè)量大有不同。二級磨擔(dān)負(fù)的粉磨任務(wù)相對小得多，而一級方案中的磨機(jī)擔(dān)負(fù)著絕大部分的粉磨任務(wù)。因而二級磨機(jī)的過粉磨現(xiàn)象輕得多，一級方案中磨機(jī)的過粉磨狀態(tài)較為嚴(yán)重。 兩級粉磨與一級方案的不同之處還在于，一級磨與預(yù)粉磨的出磨物料完全不同。一級磨出料渣、鐵完全分離，直接提取回收粒子鐵，同時(shí)鋼渣粉除鐵徹底，因而細(xì)磨易于進(jìn)行，微粉產(chǎn)品鐵含量極低。預(yù)粉磨出料渣、鐵基本未分離，為了保證終粉磨機(jī)的正常運(yùn)行，必須適當(dāng)增大磁力，以選出盡可能多的鐵（能不能達(dá)到選后鋼渣鐵含量1%左右，很成問題！）。這將帶起不少的鋼渣粉；由于渣、鐵基本未分離，選出渣鐵時(shí)已經(jīng)同時(shí)帶出了更大一部分鋼渣，帶出鋼渣的總比例將遠(yuǎn)高于以前計(jì)算的21.9%。浪費(fèi)了鋼渣粉不說，關(guān)鍵是渣鐵的品位降低了。這些渣鐵仍然需要球磨機(jī)（或鋼渣半自磨機(jī)）進(jìn)行粉磨，才能提取回收粒子鐵產(chǎn)品。這增加了周轉(zhuǎn)和工序不說，入終粉磨機(jī)的鋼渣粉鐵含量較高，使過粉磨狀態(tài)本來就較為嚴(yán)重的磨機(jī)進(jìn)一步浪費(fèi)一定的粉磨功。 兩種方案的另外一個(gè)不同之處是，一級磨機(jī)與預(yù)粉磨機(jī)兩者的研磨體總量相差很大，一級磨機(jī)由于研磨體較多，磨損對產(chǎn)、質(zhì)量的影響較小，因而一級磨機(jī)工藝線穩(wěn)定性較好；而預(yù)粉磨機(jī)磨損件太少，因而磨損的相對速度快，對產(chǎn)、質(zhì)量的影響較大，所以預(yù)粉磨的工藝穩(wěn)定性較差。特別是影響到終粉磨，難以調(diào)整并保持在較佳的工藝操作狀態(tài)。 唯一的顯示預(yù)粉磨方案優(yōu)越性的不同之處是，預(yù)粉磨采用不同于球磨機(jī)粉磨方式的擠碾壓方式粉碎物料。節(jié)省了一定的能量，也可能使粉碎物料的易磨性有所改善。但估計(jì)這都被終粉磨較嚴(yán)重的過粉磨過程所抵消，甚至透支。 這么說來，預(yù)粉磨一級粉磨方案，雖然也是有可行性的方案，但兩級粉磨方案與之相比具有多方面的優(yōu)越性。在常規(guī)水泥粉磨中，兩級工藝比一級工藝，單耗略有提高。顯然，粉磨320 m2/kg的水泥，一級工藝是最佳的選擇。但當(dāng)一級工藝擔(dān)負(fù)450 m2/kg的粉磨任務(wù)時(shí)，由于450 m2/kg比320 m2/kg高出許多，情況發(fā)生了較大的變化。一級工藝不在最佳狀態(tài)是不容置疑的，可能根本上就是在勉為其難。當(dāng)由兩級工藝來承擔(dān)450 m2/kg的粉磨任務(wù)時(shí)，各級的粉磨任務(wù)都相當(dāng)于生料或水泥粉磨，看來更適宜一些。彼消此長，對于鋼渣微粉來說，兩級工藝與一級工藝的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對比情況，與水泥粉磨時(shí)的情形相對照，已經(jīng)發(fā)生了根本性的改變。我們的觀點(diǎn)是，這時(shí)兩級工藝將優(yōu)于一級工藝。我們以為持此觀點(diǎn)不會產(chǎn)生大的差錯(cuò)。粉磨需要兩級工藝，而其中的一級符合除鐵的要求。既然兩方面的工藝任務(wù)同時(shí)得以滿足，于是，我們將兩級粉磨方案確立為鋼渣微粉工藝的首選方案。 預(yù)粉磨一級粉磨方案只能采用開路流程，產(chǎn)量低、能耗高，經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平低；兩級粉磨方案不僅是粉磨及除鐵進(jìn)程的需要，而且巧妙地采用了閉路工藝，大大提高了工藝技術(shù)水平，其思路是方案設(shè)計(jì)的精華之所在。而且還有，選粉機(jī)使一級磨機(jī)除鐵和粉磨兩方面作用相互促進(jìn)、相得益彰；而從全局來看呢，則有回收鐵、提高產(chǎn)量、節(jié)能降耗三方面的優(yōu)勢。這樣一來，一級磨機(jī)閉路系統(tǒng)部分，實(shí)在是鋼渣微粉工藝設(shè)計(jì)中的經(jīng)典之筆。 在前面的論述中，我們將兩級粉磨方案確立為鋼渣微粉的首選工藝時(shí)，實(shí)際上是在假設(shè)一級磨機(jī)為球磨機(jī)或鋼渣半自磨機(jī)的情況下進(jìn)行的。其他的磨機(jī)，如進(jìn)口及引進(jìn)國產(chǎn)立磨，作為一級磨機(jī)時(shí)，出磨物料雖然比“渣鐵基本未分離”的情況好一些，但分離的效果實(shí)在也是很差的。而且極易出現(xiàn)過負(fù)荷，產(chǎn)生操作波動(dòng)、磨機(jī)震動(dòng)，故障率太高，磨輥及磨盤磨損也較大。雖然理論上較為節(jié)能，但從可行性方面來說，不能選用。至于華式立磨、柱磨機(jī)、輥壓機(jī)、環(huán)輥磨以及鼎盛PCF細(xì)碎機(jī)等已被列為預(yù)粉磨主機(jī)。而且推薦技術(shù)相對成熟的華式立磨、柱磨機(jī)、輥壓機(jī)等設(shè)備，這些主機(jī)的出料都是可以由V型選粉機(jī)分選的。 至此，我們討論的兩級粉磨方案實(shí)際上已將一級磨機(jī)選定為球磨機(jī)或鋼渣半自磨機(jī)，而二級磨機(jī)當(dāng)然都是管磨機(jī)，并且后者管磨機(jī)的長徑比要大一些。這兩個(gè)兩級粉磨方案，球磨機(jī)技術(shù)更成熟，因此球磨機(jī)–管磨機(jī)系統(tǒng)是第一方案；而鋼渣半自磨機(jī)–管磨機(jī)系統(tǒng)是第二方案。在討論的所有可行性方案中，華式立磨–長管磨被我們確立為預(yù)粉磨一級方案中的第一方案（因?yàn)槲覀冇盟鲞^鋼渣粉磨的工業(yè)試驗(yàn)），因而是鋼渣微粉工藝的第三方案。 下面我們不妨著重對球磨機(jī)–管磨機(jī)兩級方案的技術(shù)特點(diǎn)，簡要地加以補(bǔ)充說明。 一級球磨機(jī)出料細(xì)度設(shè)計(jì)為30~50%，容易達(dá)到，這時(shí)選粉機(jī)的粗粉細(xì)度為60~80%，方便了磁選作業(yè)的正常高效。再細(xì)，不利于磁選。粗一些的話，沒能分離更細(xì)小的鐵，不利于除鐵；而且二級磨機(jī)粉磨任務(wù)重，綜合能耗上升。所以說，一級磨機(jī)的出料細(xì)度具有雙重意義。既決定著磁選作業(yè)是否正常，又決定著兩級磨機(jī)的粉磨任務(wù)分配，從而左右整個(gè)粉磨過程的技術(shù)水平。在保證磁選作業(yè)簡便高效的前提條件下，在一系列磁選工業(yè)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將一級磨機(jī)的出料細(xì)度盡量降低是我們設(shè)計(jì)的宗旨。 一級球磨機(jī)為單倉，出料篦縫12~20mm，比喂料最大粒徑大，避免了分離出的鐵引起的堵塞，有效地保證了磨內(nèi)料流通暢。同時(shí)由于篦縫不是太大，因而可以配入一定量的小規(guī)格研磨體，保證了足夠的研磨能力從而保證了足夠的出料細(xì)度。 一級球磨機(jī)與旋風(fēng)式選粉機(jī)組成閉路流程。選粉機(jī)除了前述報(bào)告中論述的除鐵優(yōu)勢外，更具有的粉體分級本色功能，使一級磨機(jī)產(chǎn)量提高，單耗降低；同時(shí)使二級磨機(jī)入料更細(xì)更均勻，減輕了二級磨機(jī)的過粉磨現(xiàn)象。根據(jù)閉路系統(tǒng)產(chǎn)量提高20%，單耗降低15%的一般統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一級磨機(jī)采用閉路流程后，鋼渣微粉的粉磨電耗估計(jì)節(jié)省量為（15*E）%。顯然，一級磨機(jī)吸收的功率越多（也就是出料越細(xì)），節(jié)能越多。比如，一級磨機(jī)吸收50%的粉磨功，則整個(gè)粉磨過程的單耗節(jié)省7.5%。另外，由于采用了一級球磨機(jī)閉路工藝，二級磨機(jī)的喂料已經(jīng)很細(xì)，篦縫可以設(shè)計(jì)的很小，有利于細(xì)粉磨的進(jìn)程。也同時(shí)使二級磨機(jī)采用合肥院高細(xì)高產(chǎn)磨有了可能。如果采用高細(xì)高產(chǎn)磨，增產(chǎn)、節(jié)能將達(dá)到最佳效果，而工藝也將是十分優(yōu)秀的。 關(guān)于鋼渣礦渣復(fù)合粉提案，鋼渣、礦渣混合入磨不是好的工藝路線。由于粉磨特性不同，分別設(shè)計(jì)不同的生產(chǎn)線才能實(shí)現(xiàn)最高的節(jié)能目標(biāo)。適于礦渣粉磨的流行方案是進(jìn)口及引進(jìn)國產(chǎn)立磨終粉磨系統(tǒng)，磨內(nèi)烘干，不單獨(dú)設(shè)置烘干工序。雖然目前還存在一些技術(shù)問題，但基本上是成功的。定論的方案是立磨（或輥壓機(jī)）預(yù)粉磨管磨機(jī)終粉磨系統(tǒng)，也可以不單獨(dú)設(shè)置烘干工序。這些都是節(jié)能幅度較大的優(yōu)秀方案。 如果以鋼渣微粉工藝線在不同的時(shí)段分別粉磨鋼渣微粉及礦渣粉，再配制生產(chǎn)復(fù)合粉，情況又如何呢？ 假設(shè)礦渣粉細(xì)度為380 m2/kg，相對易磨性指數(shù)為0.65；鋼渣微粉細(xì)度450 m2/kg，相對易磨性指數(shù)0.8；常規(guī)水泥細(xì)度假設(shè)為320 m2/kg。根據(jù)水泥磨機(jī)單耗與比表面積的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，推導(dǎo)并計(jì)算出三種產(chǎn)品的單位粉磨電耗。如表2。 表2：礦渣粉、鋼渣微粉、水泥單位粉磨電耗計(jì)算值 粉磨產(chǎn)品 礦渣粉 鋼渣微粉 水泥 單耗（kWh/t） 64.2 65.0 33.4 可見，從粉磨單耗方面來說，礦渣粉其實(shí)需要與鋼渣微粉同樣的粉磨進(jìn)程才可以制成，它們的粉磨任務(wù)幾乎都是水泥的兩倍，所以用兩級水泥磨機(jī)串聯(lián)生產(chǎn)再合適不過，也就是說兩級粉磨比一級方案其實(shí)更適合于它們，正如前面所說的那樣。但從磨內(nèi)物料的顆粒分布方面來看，礦渣粉與鋼渣微粉的粉磨進(jìn)程還是存在一定的差別的。 下表是假設(shè)礦渣粉、鋼渣粉、水泥的均勻性系數(shù)分別為0.92、0.90、0.95時(shí)，計(jì)算的三種粉體各粒徑區(qū)間的顆粒數(shù)。圖1將它們的顆粒分布以平滑曲線來表示。