TRM型立式輥磨粉磨冶金渣的現(xiàn)狀

宋留慶，聶文海，柴星騰，杜鑫

1 引言

我國冶煉固廢年排放量達(dá)5億噸左右，其中礦渣和鋼渣約3.5億噸，有色金屬冶煉渣約5 300萬噸。冶煉渣主要用作水泥混合材、混凝土礦物摻合料或生產(chǎn)礦物巖棉等，冶金渣固廢綜合利用是集約利用資源、轉(zhuǎn)變資源利用方式、建設(shè)生態(tài)文明的有效手段，是為工業(yè)又好又快發(fā)展提供資源保障的重要途徑，也是解決工業(yè)領(lǐng)域資源處置與堆存不當(dāng)所帶來的環(huán)境污染和安全隱患的治本之策。2018年1月1日我國開始實(shí)施《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)稅法》，工業(yè)固廢資源綜合利用產(chǎn)業(yè)迎來了良好的發(fā)展機(jī)遇。

2 TRM型立式輥磨的特點(diǎn)與系統(tǒng)工藝流程

2.1 TRM型立式輥磨特點(diǎn)

目前，中材（天津）粉體科技裝備有限公司已實(shí)現(xiàn)TRMS型立式輥磨系列化，產(chǎn)品涵蓋產(chǎn)量25～220t/h的不同磨機(jī)規(guī)格，其主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

（1）研磨部分采用平磨盤加錐形磨輥結(jié)構(gòu)，易形成穩(wěn)定料床；

（2）采用螺旋絞刀喂料裝置，既可保證物料的流暢喂料，又能嚴(yán)密鎖風(fēng)；

（3）成品分選部分采用動(dòng)靜態(tài)結(jié)合的組合式高效籠型選粉機(jī)；

（4）磨機(jī)烘干能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)含水率30%物料的粉磨、烘干與高效選粉；

（5）磨機(jī)機(jī)械部件耐高溫能力強(qiáng)，入磨氣體溫度可達(dá)400℃；

（6）每個(gè)磨輥可相對(duì)獨(dú)立地對(duì)磨盤上的物料施壓；（7）磨輥可以自行抬落，實(shí)現(xiàn)空載啟動(dòng)；（8）磨機(jī)操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行平穩(wěn)，振動(dòng)小；（9）成品細(xì)度控制準(zhǔn)確，調(diào)節(jié)靈敏；

（10）磨輥可以在油缸作用下翻出機(jī)殼外，維修方便；

（11）配備遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)，可對(duì)輥磨的主減速機(jī)和磨輥、分離器的軸承進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，便于設(shè)備維護(hù)和備件管理。

2.2 系統(tǒng)的工藝流程

采用單風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，工藝流程簡(jiǎn)單。針對(duì)冶金渣物料易磨性差、水分含量波動(dòng)大、金屬鐵含量高的特點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)原料輸送與喂料、系統(tǒng)除鐵、烘干工藝和成品分選等環(huán)節(jié)做了特殊改進(jìn)。具體流程見圖1。

圖1 輥磨粉磨系統(tǒng)工藝流程圖

原料由喂料皮帶經(jīng)鎖風(fēng)喂料裝置喂入磨內(nèi)，經(jīng)過下料錐落到磨盤中央，物料在磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力的作用下向邊緣流動(dòng)，同時(shí)受到磨輥擠壓而被粉碎，粉碎后的物料繼續(xù)向邊緣流動(dòng)，并越過擋料圈，被風(fēng)環(huán)處的高速熱風(fēng)帶起，粗料回落到磨盤上再粉磨，細(xì)料上升到選粉機(jī)進(jìn)行選粉，物料與熱風(fēng)充分接觸而被烘干；未被風(fēng)環(huán)處的熱風(fēng)帶起的粗料落入風(fēng)環(huán)下面的風(fēng)室，與進(jìn)入風(fēng)室的熱風(fēng)進(jìn)行熱交換之后，由刮料板刮走并從排渣口排出，通過外循環(huán)系統(tǒng)重新與新喂料一起入磨，再次進(jìn)行上述粉磨烘干過程。成品微粉隨氣流進(jìn)入收塵器，并實(shí)現(xiàn)粉料與氣流分離，收塵器捕集的成品通過空氣輸送斜槽、提升機(jī)等設(shè)備送入到成品庫中。

熱風(fēng)爐提供的熱風(fēng)與循環(huán)風(fēng)混合后，從磨機(jī)的進(jìn)風(fēng)口入磨，經(jīng)風(fēng)室、風(fēng)環(huán)、磨機(jī)中殼體、選粉機(jī)、磨機(jī)出口、袋收塵器實(shí)現(xiàn)了與微粉產(chǎn)品的分離，分離后的混合風(fēng)由主排風(fēng)機(jī)排出，一部分排到大氣中，一部分作為循環(huán)風(fēng)與熱風(fēng)混合再度入磨。在輥磨中物料水分被熱風(fēng)逐級(jí)烘干。

冶金渣中含有一定量的金屬鐵，會(huì)加劇磨內(nèi)結(jié)構(gòu)磨損，因此，我們?cè)谳伳シ勰スに嚵鞒讨袑?duì)除鐵工藝做了優(yōu)化設(shè)計(jì)，做到除鐵及時(shí)、徹底。在原料輸送皮帶上方懸掛皮帶式除鐵器，防止鐵質(zhì)異物進(jìn)入磨內(nèi)，破壞磨機(jī)碾磨構(gòu)件；原料皮帶和外循環(huán)皮帶的頭輪均采用磁滾筒，能夠有效磁選含鐵物質(zhì)；外循環(huán)物料經(jīng)振動(dòng)給料機(jī)喂入磁選機(jī)或強(qiáng)磁性管道除鐵器，可有效去除物料中的金屬鐵，延長磨機(jī)輥套和襯板的使用壽命，提高系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。

總之，TRM輥磨集粉磨、烘干、成品分選等功能于一體，能夠滿足不同易磨性和水分條件的物料粉磨。磨機(jī)采用水平磨盤和錐形磨輥，能夠保證物料形成穩(wěn)定的料床，磨機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定且電耗低。特殊設(shè)計(jì)的除鐵裝置能夠及時(shí)去除冶金渣中的金屬鐵，避免鐵質(zhì)富集造成磨損，大大延長了耐磨部件的使用壽命。新型高效籠形轉(zhuǎn)子選粉機(jī)可靈活調(diào)節(jié)成品比表面積和細(xì)度。

3 TRM型輥磨粉磨冶金渣現(xiàn)狀

3.1 TRMS型礦渣輥磨應(yīng)用現(xiàn)狀

礦渣（簡(jiǎn)稱水渣）是煉鐵時(shí)排出的、以硅酸鈣和硅鋁酸鈣為主要成分的熔融物，是一種經(jīng)水淬而形成的粒狀活性材料，呈棕黃色、灰白色、黑褐色；多孔、疏散；粒徑一般在10mm以下；松散容重為400～800kg/m3；自然含水率為5%～18%；其主要化學(xué)成分為CaO、SiO2、Al2O3、FeO、MnO等[1]。

輥磨在礦渣粉磨領(lǐng)域得到了極其廣泛的應(yīng)用，自2005年公司開發(fā)的第一臺(tái)TRMS32.2礦渣輥磨投產(chǎn)至今，我們已陸續(xù)開發(fā)出多種不同規(guī)格的輥磨，產(chǎn)量在25～230t/h。幾種常見磨機(jī)的規(guī)格及其在典型項(xiàng)目上的運(yùn)行工況見表1。

目前國內(nèi)最大規(guī)格的輥磨是TRMS60.3，可實(shí)現(xiàn)單系統(tǒng)年產(chǎn)量120萬噸以上，該粉磨系統(tǒng)主機(jī)配置見表2，系統(tǒng)工況運(yùn)行數(shù)據(jù)見表3。

表1 TRMS礦渣輥磨常用規(guī)格和運(yùn)行情況

表2 TRMS60.3礦渣粉磨系統(tǒng)主機(jī)配置

3.2 TRMG型鋼渣輥磨應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)鋼渣的資源化利用做了大量研究，認(rèn)為鋼渣超細(xì)粉磨后，作為水泥的混合材用來生產(chǎn)鋼渣水泥，或用作混凝土的活性摻合料來配制高性能混凝土，是鋼渣粉高附加值利用的有效途徑[2]。鋼渣易磨性差、生產(chǎn)成本高、市場(chǎng)接受程度低，因此鋼渣粉磨并未大面積應(yīng)用。我公司研究團(tuán)隊(duì)對(duì)國內(nèi)外不同鋼渣粉磨技術(shù)進(jìn)行了調(diào)研和分析[3]，結(jié)果見表4。

從表4對(duì)比中可以看出，以不同粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)來看，輥磨、輥壓機(jī)終粉磨、筒輥磨等具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì)；以不同粉磨系統(tǒng)的主機(jī)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性和運(yùn)轉(zhuǎn)率來看，球磨機(jī)和輥磨運(yùn)行穩(wěn)定性較好；此外，輥磨系統(tǒng)烘干能力強(qiáng)，對(duì)原料粒度適應(yīng)性最好；綜合多方面比較，以輥磨終粉磨系統(tǒng)最優(yōu)，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景[4]。

TRMG32.2鋼渣輥磨分別于2013年和2014年在山西呂梁和江蘇南通相繼投產(chǎn)，經(jīng)過短期調(diào)試后均達(dá)到了較為理想的使用效果。從磨機(jī)長時(shí)間的運(yùn)行情況來看，產(chǎn)量可達(dá)40～47t/h，磨機(jī)壓差2 800～3 000Pa，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，振動(dòng)值小，垂直振動(dòng)1.2～1.5mm/s，除鐵效果和設(shè)備磨損情況較理想。TRMG32.2鋼渣粉磨系統(tǒng)主機(jī)配置見表5，運(yùn)行參數(shù)見表6，除鐵效果見表7。

從表7中可以看出，外循環(huán)皮帶永磁滾筒處除鐵料含鐵量高，鋼渣中鐵除盡率高達(dá)80%，回收鐵的經(jīng)濟(jì)效益可觀。

3.3 TRM型鎳鐵渣輥磨應(yīng)用現(xiàn)狀

鎳鐵渣按鎳鐵冶煉工藝分為電爐鎳鐵渣和高爐鎳鐵渣，其中，電爐鎳鐵渣一般為冶煉鎳含量10%以上的高品位鎳鐵時(shí)產(chǎn)生的廢渣，冶煉溫度一般在1 400～1 600℃，該類型鎳鐵渣的活性指數(shù)一般，易磨性較差；高爐鎳鐵渣是冶煉鎳含量4%以下的低品位鎳鐵時(shí)產(chǎn)生的廢渣，冶煉溫度一般在2 000～2 200℃，鎳鐵渣的活性指數(shù)較高，但易磨性更差。TRM型鎳鐵渣輥磨分別于2013年和2016年在山東濱州的電爐鎳鐵渣項(xiàng)目和廣西玉林的高爐鎳鐵渣項(xiàng)目投產(chǎn)。鎳鐵渣粉磨系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)見表8。系統(tǒng)生產(chǎn)能力、電耗和原料要求見表9。

表4 不同鋼渣粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

表5 TRMG32.2鋼渣粉磨系統(tǒng)主機(jī)配置

表6 TRMG32.2鋼渣粉磨系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)

表7 磁選系統(tǒng)的除鐵效果

表8 TRM鎳鐵渣粉磨系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)

表9 系統(tǒng)生產(chǎn)能力、電耗和原料要求

長期生產(chǎn)實(shí)踐證明，TRM型鎳鐵渣輥磨具有運(yùn)行穩(wěn)定、振動(dòng)小、成品質(zhì)量易控制等優(yōu)點(diǎn)，輥磨系統(tǒng)的高效烘干能力尤其適用于高水分鎳鐵渣粉磨，可將水分含量高達(dá)25%以上的原料烘干至水分含量為0.2%。由于鎳鐵渣的易磨性較鋼渣、礦渣等物料差，生產(chǎn)電耗明顯增加。

4 結(jié)語

生產(chǎn)實(shí)踐證明，TRM輥磨采用“料床粉磨”原理粉磨冶煉渣制備微粉，具有粉磨電耗低、烘干能力強(qiáng)、系統(tǒng)除鐵工藝效果佳等諸多優(yōu)勢(shì)，可極大提高輥磨粉磨系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，具有廣泛的應(yīng)用前景。