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江蘇鵬飛集團股份有限公司. 2007-01-20 點擊1691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現(xiàn)了有效利用。沒有實現(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到目前濕法回收鐵的水平嗎？要實現(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。因為除了要做好鋼渣這一塊的攻關(guān)，還必須另外找到一種鐵的回收方法，要求達到或超過目前濕法回收鐵的水平。可以說，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。其中一級磨機設(shè)計為閉路流程，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（或篩機）形成閉路操作，終粉磨也為開路。如果二級磨機（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，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（終粉磨）采用閉路操作時的情況。 二級磨機（終粉磨）的選粉機只能采用高效選粉機。根據(jù)選粉機的工作原理，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?shù)倪x粉效率。換句話說，要保持相當?shù)倪x粉效率，選粉風量（選粉機規(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相當?shù)倪x粉效率，那么，鋼渣微粉擬選型的選粉機規(guī)格要多大呢？下面，我們以上述觀點來作出推算。 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)表達式，對此表達式進行積分，求得兩種粉體的顆粒數(shù)目，進而計算出顆粒數(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，選粉風量也將至少是2.4倍。以20t/h的臺時產(chǎn)量計算，水泥選粉機可選N500，而鋼渣微粉選粉機將選型為N1500。配套風機電機由37kW增至110kW（這還是比較保守的計算），選粉單耗也由3kWh/t，提高到7.5 kWh/t（假設(shè)轉(zhuǎn)子電機不變的情況下。其實電機可能要增容），凈增4.5 kWh/t。由于鋼渣微粉0.5μm以下的顆粒數(shù)遠多于水泥，實際的選粉風量可能更大，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量，鋼渣微粉也未必能達到水泥顆粒的分散效果。因為顆粒越細，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，也是不可能完全消除選粉效率下降的趨勢的。 就算選粉機達到了預(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)地進行下去。因為經(jīng)過一段時間后，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，一定的時間后，磨內(nèi)物料將全為鐵粒子。下面以靜態(tài)的方式，計算出了這個時間值。 主要計算依據(jù)：1）磨內(nèi)球料比統(tǒng)一按9kg/kg計算；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，臺時產(chǎn)量按18t/h；3）一級方案終粉磨機入磨物料含鐵1.2%，產(chǎn)品含鐵也按0.2%計，研磨體64t，臺產(chǎn)按16t/h計算。 計算的時間分別為46.3h及44.4h。實際生產(chǎn)時，持續(xù)減少喂料，這個時間有所延緩。但其實磨內(nèi)物料遠未達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。二級磨擔負的粉磨任務(wù)相對小得多，而一級方案中的磨機擔負著絕大部分的粉磨任務(wù)。因而二級磨機的過粉磨現(xiàn)象輕得多，一級方案中磨機的過粉磨狀態(tài)較為嚴重。 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，同時鋼渣粉除鐵徹底，因而細磨易于進行，微粉產(chǎn)品鐵含量極低。預(yù)粉磨出料渣、鐵基本未分離，為了保證終粉磨機的正常運行，必須適當增大磁力，以選出盡可能多的鐵（能不能達到選后鋼渣鐵含量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，選出渣鐵時已經(jīng)同時帶出了更大一部分鋼渣，帶出鋼渣的總比例將遠高于以前計算的21.9%。浪費了鋼渣粉不說，關(guān)鍵是渣鐵的品位降低了。這些渣鐵仍然需要球磨機（或鋼渣半自磨機）進行粉磨，才能提取回收粒子鐵產(chǎn)品。這增加了周轉(zhuǎn)和工序不說，入終粉磨機的鋼渣粉鐵含量較高，使過粉磨狀態(tài)本來就較為嚴重的磨機進一步浪費一定的粉磨功。 兩種方案的另外一個不同之處是，一級磨機與預(yù)粉磨機兩者的研磨體總量相差很大，一級磨機由于研磨體較多，磨損對產(chǎn)、質(zhì)量的影響較小，因而一級磨機工藝線穩(wěn)定性較好；而預(yù)粉磨機磨損件太少，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。但估計這都被終粉磨較嚴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。但當一級工藝擔負450 m2/kg的粉磨任務(wù)時，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。當由兩級工藝來承擔450 m2/kg的粉磨任務(wù)時，各級的粉磨任務(wù)都相當于生料或水泥粉磨，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)濟技術(shù)指標對比情況，與水泥粉磨時的情形相對照，已經(jīng)發(fā)生了根本性的改變。我們的觀點是，這時兩級工藝將優(yōu)于一級工藝。我們以為持此觀點不會產(chǎn)生大的差錯。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)濟技術(shù)水平低；兩級粉磨方案不僅是粉磨及除鐵進程的需要，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)計的精華之所在。而且還有，選粉機使一級磨機除鐵和粉磨兩方面作用相互促進、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，一級磨機閉路系統(tǒng)部分，實在是鋼渣微粉工藝設(shè)計中的經(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，實際上是在假設(shè)一級磨機為球磨機或鋼渣半自磨機的情況下進行的。其他的磨機，如進口及引進國產(chǎn)立磨，作為一級磨機時，出磨物料雖然比“渣鐵基本未分離”的情況好一些，但分離的效果實在也是很差的。而且極易出現(xiàn)過負荷，產(chǎn)生操作波動、磨機震動，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、輥壓機、環(huán)輥磨以及鼎盛PCF細碎機等已被列為預(yù)粉磨主機。而且推薦技術(shù)相對成熟的華式立磨、柱磨機、輥壓機等設(shè)備，這些主機的出料都是可以由V型選粉機分選的。 至此，我們討論的兩級粉磨方案實際上已將一級磨機選定為球磨機或鋼渣半自磨機，而二級磨機當然都是管磨機，并且后者管磨機的長徑比要大一些。這兩個兩級粉磨方案，球磨機技術(shù)更成熟，因此球磨機–管磨機系統(tǒng)是第一方案；而鋼渣半自磨機–管磨機系統(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（因為我們用它做過鋼渣粉磨的工業(yè)試驗），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–管磨機兩級方案的技術(shù)特點，簡要地加以補充說明。 一級球磨機出料細度設(shè)計為30~50%，容易達到，這時選粉機的粗粉細度為60~80%，方便了磁選作業(yè)的正常高效。再細，不利于磁選。粗一些的話，沒能分離更細小的鐵，不利于除鐵；而且二級磨機粉磨任務(wù)重，綜合能耗上升。所以說，一級磨機的出料細度具有雙重意義。既決定著磁選作業(yè)是否正常，又決定著兩級磨機的粉磨任務(wù)分配，從而左右整個粉磨過程的技術(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)試驗的基礎(chǔ)上，將一級磨機的出料細度盡量降低是我們設(shè)計的宗旨。 一級球磨機為單倉，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度。 一級球磨機與旋風式選粉機組成閉路流程。選粉機除了前述報告中論述的除鐵優(yōu)勢外，更具有的粉體分級本色功能，使一級磨機產(chǎn)量提高，單耗降低；同時使二級磨機入料更細更均勻，減輕了二級磨機的過粉磨現(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)計經(jīng)驗，一級磨機采用閉路流程后，鋼渣微粉的粉磨電耗估計節(jié)省量為（15*E）%。顯然，一級磨機吸收的功率越多（也就是出料越細），節(jié)能越多。比如，一級磨機吸收50%的粉磨功，則整個粉磨過程的單耗節(jié)省7.5%。另外，由于采用了一級球磨機閉路工藝，二級磨機的喂料已經(jīng)很細，篦縫可以設(shè)計的很小，有利于細粉磨的進程。也同時使二級磨機采用合肥院高細高產(chǎn)磨有了可能。如果采用高細高產(chǎn)磨，增產(chǎn)、節(jié)能將達到最佳效果，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)計不同的生產(chǎn)線才能實現(xiàn)最高的節(jié)能目標。適于礦渣粉磨的流行方案是進口及引進國產(chǎn)立磨終粉磨系統(tǒng)，磨內(nèi)烘干，不單獨設(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）預(yù)粉磨管磨機終粉磨系統(tǒng)，也可以不單獨設(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)礦渣粉細度為380 m2/kg，相對易磨性指數(shù)為0.65；鋼渣微粉細度450 m2/kg，相對易磨性指數(shù)0.8；常規(guī)水泥細度假設(shè)為320 m2/kg。根據(jù)水泥磨機單耗與比表面積的經(jīng)驗關(guān)系式，推導(dǎo)并計算出三種產(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，礦渣粉其實需要與鋼渣微粉同樣的粉磨進程才可以制成，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，計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。