TRMSTRMSS60.3礦渣輥磨的技術特點及應用

蔡曉亮，劉傳勝，丁再珍，趙劍波，陳心自，高云詳，王倩

1 引言

礦渣輥磨系統近年來發展較快，工藝流程簡單，烘干、粉磨、選粉的全過程均在輥磨中完成[1]。輥磨系統基于料床粉磨原理，粉磨效率高，單位電耗低，磨內空間大，磨內溫度高，烘干能力強，非常適合粉磨水分高、難磨的礦渣，因此礦渣粉磨系統在固廢粉磨領域發展非?？?。隨著輥磨粉磨技術日趨成熟和水泥生產線規模越來越大，礦渣輥磨技術向大型化方向發展亦是必然趨勢。

中材（天津）粉體技術裝備有限公司（以下簡稱粉體公司）一直致力于為客戶提供礦渣輥磨粉磨系列化解決方案。從2005年開發的首臺國產TRMS3131礦渣輥磨投產運行以來，礦渣輥磨在大型化方面取得了很大進展，逐步開發了年產60萬噸、100萬噸、120萬噸和150萬噸及以上的礦渣輥磨，目前已經投產應用的礦渣輥磨有170多臺。

廣西省防城港源盛項目比鄰廣西盛隆冶金有限公司，配套處理該鋼廠排放的礦渣和鋼渣，實現廢渣就近處理和零排放，屬于綠色環保項目。該項目已經投產了三條礦粉生產線，分別為兩條年產150萬噸和一條年產80萬噸礦粉線，工藝系統由天津水泥工業設計研究院有限公司設計，主機設備輥磨由粉體公司提供，磨機型號為TRMS60.3和TRMS45.2。2014年10月廣西防城港源盛年產150萬噸礦渣粉生產線順利投產，各項指標達到并超過設計值。該生產線磨機的順利投產，標志著國產礦渣輥磨大型化取得了重大突破。

2 礦渣輥磨的技術特點

粉體公司設計開發的礦渣輥磨采用了多項先進技術，包括LV型高效選粉機、螺旋喂料防堵料輸送方式、在線監測及故障診斷技術等。具體特點如下：

（1）具有自動抬輥、落輥功能，可以空載啟動；

（2）采用新型磨輥密封結構，可防止漏油，保證軸承使用壽命；

（3）采用LV型高效選粉機，可提高選粉效率，保證產品質量，降低磨機阻力；

（4）采用機械限位和電器限位裝置保證設備安全；

（5）配有翻輥裝置，可將磨輥翻出磨外，便于檢修；

（6）采用螺旋喂料輸送方式，防止堵料，降低喂料高度，減少投資；

（7）設計外循環系統，便于除鐵；

（8）物料適應性強，水泥熟料和礦渣鋼渣可以實現零間隔轉換；

（9）產品實現系列化與模塊化設計，保證質量；

（10）采用在線監測及故障診斷技術，實現對磨機關鍵設備（減速機和磨輥軸承等）遠程實時監控。圖1為TRMS60.3礦渣輥磨三維模型。

3 TRMS60.3礦渣輥磨系統的工藝流程及主要參數

3.1 工藝流程

礦渣輥磨系統的工藝流程，采用單風機系統。此外，針對礦渣物料易磨性差、密度大、金屬鐵含量高等特點，著重改進了物料循環、系統除鐵、成品輸送等環節的設計，工藝流程如圖2所示。

3.2 主機參數

系統主要設備由系統風機、輥磨、袋式收塵器、熱風爐、成品和回料提升機等組成。表1為廣西防城港源盛項目礦渣粉磨系統主要參數。

4 TRMS60.3礦渣輥磨系統的運行情況

圖1 TRMS60.3礦渣輥磨三維模型圖

圖2 TRMS60.3礦渣粉磨系統工藝流程簡圖

表1 TRMS60.3礦渣粉磨系統主要參數

廣西防城港源盛礦渣粉生產線二線于2014年10月下旬一次帶料試車成功，磨機運行平穩，很快達產達標。2018年10月通過業主和粉體公司的共同努力，產量提高10%以上，電耗大幅度降低，性能指標處于國內領先。廣西防城港源盛TRMS60.3輥磨見圖3。

4.1 原料和成品

原料來源為廣西盛隆冶金有限公司的礦渣和鋼渣，開始生產時為100%純礦渣，2017年1月改為粉磨混合物料，摻加0.03%左右液體激發劑。原料情況見表2，成品情況見表3。

圖3 TRMS60.3廣西防城港源盛輥磨外觀圖

表2 原料情況

4.2 產量

圖4 TRMS60.3廣西防城港源盛二線中控畫面

表3 成品情況

該廠目前以加工混合物料為主，基本不加工純礦渣，根據統計，2018年總產量超過250萬噸，生產規模在國內同行業中位于前列。TRMS60.3礦渣輥磨年平均產量220t/h，單日產量可達到252t/h，單機能力國內領先。生產中控畫面見圖4。

4.3 用電量分布情況

2018年10月29日，對二線磨機進行了電量統計，期間干基產量239t/h，平均比表面積437m2/kg；12月干基產量215t/h，平均比表面積420m2/kg。表4給出了單日和月度電耗情況。

表4 礦渣磨系統電耗統計記錄表（折算420m2/kg）*，kWh/t

根據電耗統計情況看，該磨機粉磨混合物料系統電耗在34kWh/t以內，單日較好指標折算后可達到32kWh/t，處于同行業內先進水平。

4.4 運轉率

TRMS60.3礦渣輥磨配套采用國內品牌減速機，液壓系統關鍵件采用國外品牌，在業主的精心維護下，礦渣輥磨系統生產運行穩定，設備故障率低，年運轉率達到95%以上。

4.5 煤耗

采用沸騰爐為熱源提供熱風，礦渣原料的水分一般在9%～12%，磨內基本不噴水。使用熱值為16 720～18 810kJ/kg的煤，煤耗大約18～21kg/t，煤耗較低。

4.6 輥套和襯板磨損

根據堆焊廠家的統計情況，粉磨純礦渣，輥套和襯板的礦粉噸磨耗不超過5g；粉磨混合物料，輥套和襯板的礦粉噸磨耗明顯增加，達到6.5～7g。由此可見，鋼渣鎳渣等磨蝕性強的物料對輥套和襯板的磨損大大增加。

5 TRMS60.3礦渣輥磨系統的運行參數

5.1 擋料圈及料層

磨輥和磨盤、擋料圈的相對位置、幾何尺寸及輥套和襯板的耐磨材質不同，產生不同的摩擦系數，直接影響磨機的穩定性、料層及粉磨的效率。TRMS60.3礦渣輥磨采用新型擋料圈，能很好地控制物料的壓實和排出，更好地發揮磨機的粉磨能力，減少物料過粉磨，大大提高粉磨效率，降低粉磨電耗，給業主帶來更好的經濟效益。

5.2 研磨壓力

粉磨力直接影響到磨機能力的高低，在磨機穩定的情況下，通過調整油缸壓力可改變磨輥傳遞給物料的壓力。根據成品情況，確定油缸的參數、適合的壓力，決定磨機的產量、效率和能耗是否最佳。

5.3 選粉機與轉速

磨機采用SLKS6234 LV型高效選粉機，該選粉機的理念是通過優化氣流在磨機內部的合理分布，設計特殊結構的靜葉片和動葉片，通過靜葉片進行初選提高動葉片選粉效率，達到壓力損失最小、轉子葉片減少誤傷合格品的目的。其特點是，采用“LV氣室”特殊結構形式的靜葉片（圖5），使得“粗粉中無細粉，細粉中無粗粉”成為可能。返回磨盤的粗粉中含有更少的細粉，使料層更穩定，磨機振動減少。現場使用表明，新型高效選粉機阻力較小，產品性能穩定，比表面積和篩余控制靈活，可粉磨500m2/kg超細粉。選粉機運行情況見表5。

圖5 靜葉片結構

表5 選粉機運行情況

5.4 遠程在線監測及故障診斷系統

磨機配套振動傳感器、速度傳感器，組成數據采集系統采集數據，數據采集系統提供以太網接口，通過互聯網將數據發送至地面控制室的服務器，可進行遠程訪問。

通過在線監測系統可以監測到減速機齒輪、齒輪軸出現的嚙合以及齒輪出現的永久性變形、點蝕、剝落、斷齒等問題，還有磨輥軸承出現的點蝕、剝落、磨損，內外圈磨損、開裂，保持架斷裂，滾珠脫落等問題；在線測量磨輥實時轉速，對應生產數據，及時調整操作。輥磨在線監測系統見圖6。

圖6 輥磨在線監測系統

5.5 風量和風壓

保證輥磨粉磨系統磨機穩定生產的重要參數之一就是風量和風壓。風量過大，會使礦粉中較粗的顆粒被帶起來，流體中的含塵濃度增加，產品比表面積變小，磨機阻力加大；風量過低，磨機產量降低，比表面積變大，增加回料[2]，磨機穩定性變差。該項目系統使用的風機風壓～4 800Pa，磨機的壓差～2 900Pa，循環風用量較大，系統通風情況較好。

6 結語

礦渣輥磨是集機械、液壓、電氣自動化于一體的設備，操作相對于其他設備較復雜，每臺新投產的礦渣輥磨根據物料情況需要一段時間進行調整。廣西防城港源盛公司使用的兩臺TRMS60.3輥磨自投產以來，經過生產實踐，礦粉質量性能指標達到國家標準中S95級及以上礦渣粉技術要求。在廣西防城港源盛公司和粉體公司共同努力下，該礦渣粉磨系統設備及工藝參數不斷優化，生產運行指標日趨良好。根據生產需要，不僅可以粉磨高比表面積的產品，還可協同處理鋼渣、鎳渣等難磨物料，摻加量10%～20%，粉磨混合物料系統電耗＜34kWh/t，指標先進，符合國家節能減排和低碳環保產業政策，大型礦渣輥磨必將得到更為廣泛的應用。