水渣陳化對立磨生產帶來的影響分析

孫章權

摘要：受風吹、雨打、日曬及堆壓的影響，水渣堆放一定時間后，水渣顆粒的粒型會受到破壞，且隨時間的延長，這種現象會加重。本文通過Φ500mm×Φ500mm試驗磨數據，分析可能對立磨生產帶來的影響。

關鍵詞：水渣陳化;立磨生產;影響

引言

受市場等因素影響，礦渣粉生產企業新進水渣原料不能及時被消耗，露天歸堆存放成必然選擇。這些水渣受風吹、雨打、日曬，水渣顆粒的粒型明顯會受到破壞，且隨堆放時間的延長，這種變化會加重。為此，我們從水渣的形成機理、水渣顆粒結構以及Φ500mm×Φ500mm試驗磨數據進行分析，由此分析對立磨生產帶來的利弊。

一、水渣的形成機理及顆粒結構

我們知道，水渣又稱粒化高爐礦渣，是煉鐵時的高溫液態熔融渣經“水淬”處理而成的粒狀顆粒。其水淬效果直接受“渣水”溫度差及“渣水”接觸的充分性影響。一般來說，“液態渣和冷卻水”的溫度差越大、接觸越充分，渣的水淬效果就會越好。

水渣顆粒是由無數的晶粒及未玻璃化的粉體組成。由內到外分別是由晶核、玻璃晶粒及填充在之間的未玻璃化的粉體。當水渣的水淬效果不好時，形成水渣顆粒的晶粒間就會有充分的重排時間，其排列也會較為有序，這種狀況帶來的效果是水渣顆粒外觀整體顯得光滑、致密，晶粒間的聯接鍵（力）較強，要使用較強的外力才能將其破壞。一般來說，這種渣的晶體含量較高，玻璃體含量相對少些，渣的活性也稍差;當水渣的水淬效果較好時，晶粒排列就會雜亂無序，晶粒間交錯結成網狀結構，這種網狀結構讓水渣顆粒外觀顯得成型但內部卻疏松的狀態，晶粒間聯接鍵（力）也較弱，使用較小的外力就能將其破壞。一般來說，這種渣的玻璃體含量較高，晶體含量相對少些，渣的活性會較高。

二、水渣陳化模擬試驗（Φ500mm×Φ500mm磨試驗）

2018年下半年，我們利用化驗室小試驗磨做過水渣陳化模擬試驗，取得試驗數據如下：

備注

陳化方式：從水渣堆場一次性采取新進廠濕水渣約50KG（同一車），用內有塑料膜的編織袋裝好，每次從袋中取出試驗所需用量后再將袋口扎緊放在小磨房內。這種陳化方式的優缺點：

優點：能盡可能的保證水渣的水份含量。

缺點：是因物料的量較少，袋內物料的的溫度難于保持，且對日曬的影響僅限于環境溫度的變化。

但這種方式也是目前最接近堆場水渣的陳化條件的有效方式。

（一）數據分析：

細度、比表面積是體現礦渣易磨性的指標。從表一中不難看出，細度（0.045mm方孔篩篩余量）、比表面積在10月10日前后均有明顯的不同，特別是比表面積的變化更為明顯，到11月7日達到最大值。也就是說，當水渣存放時間30～40天左右時，水渣的易磨性可能發生了突變，在70天左右時達到拐點。下面將10月10日前后的數據分別統計如下：

從表二中看出：10月10日后細度比之前降低一個單位值;比表面積增加了約20個單位值。

分析：

（1）、細度：10月10日前，可能是水渣的顆粒形狀保持得比較完整，水渣的脆性也未發生明顯變化，而10月10后，水渣出現粉化，顆粒形狀受到破壞。

我們知道，試驗小磨（Φ500mm×Φ500mm）是完全封閉的單運轉設備。其工作原理是：物料在磨內反復? 受到鋼球的沖擊及鋼段研磨? 從而得以磨細。相同的物料，在同等條件下，物料粉化的軌跡和結果應具有相似性。

水渣中，由于含有少量的晶體（晶粒排列整齊、致密），在小試驗磨中很難將其進一步磨細，因此，當物料在磨內運行一定時間后，粉體的篩余量（細度）將不再會有明顯的變化。

從數據看，10月10日前（除9月12日外）均保持在4.5%左右，10月10日后基本保持在3.0%。因此，我們有理由相信，30～40天左右時間，水渣易磨性發生突變。

（2）、比表面積：10月10日前，比表較為平穩，在450（m²/kg）左右小幅震蕩，在10月10日后，突然躍升，在11月7日達到最大值，往后有小幅下挫。從以上這段描述來看，比表面積的變化可能劃分為三個階段，兩個突變點較為合適。但總體來看，比表面積的變化突變節點與細度的一致。

水渣在小試驗磨中是因：反復? 受到鋼球的沖擊及鋼段的相互位移產生的摩擦作用? 而得以研細，當水渣被磨細到一定程度后，不能及時被排出，而繼續停留在磨內，微細顆粒將會產生靜電，微細顆粒間又會相互? 吸? 在一起，這就是“過粉磨現象”。這時，如果物料繼續粉磨下去，比表面積的? 表觀值? 不會增加，反而會有一定幅度降低。介于此，我們可作出如下適當推理：在11月7日（70天左右）這個時間節點，水渣的粉化可能已達最大值，這時，水渣的易磨性也是最好的，因為此時水渣更易磨到更細，更易產生“過粉磨現象”。

（二）、水渣陳化分析

由于受風吹、雨打、日曬的作用，水渣堆內形成“溫熱效應”。水渣顆粒內? 晶粒間的聯接鍵? 被破壞，水渣顆粒的網狀結構崩塌，分離形成更小顆粒，粉化加重。這種變化的直接結果是水渣的細顆粒含量大量增加，大顆粒的含量明顯降低，且粒徑大幅降低。

當這些水渣進入磨內后，其粉磨過程為：由原來的“先細碎再研磨”變化到以“以研磨為主”。因此，物料得以充分的研磨，粉體的比表面積也相應增加。這與小試驗磨的數據分析結果是相一致的。

綜上可知，當水渣陳化30～40天左右，是水渣的易磨性發生突變第一時間點，當陳化70天左右時，易磨性達到最好值。

三、水渣陳化對立磨生產的影響

（一）立磨工作原理

1、磨盤中央的物料受離心力作用下，向磨盤邊緣移動，從而被磨輥碾壓而得以粉碎;

2、受磨輥與磨盤的剪切力作用，產生一定的研磨效果;

3、粉碎后的物料從磨盤邊緣溢出，同時被來自噴嘴環（風環）高速向上的熱氣流帶至選粉機，合格細粉被選出，不合格細粉進入立磨再粉磨。

（二）水渣的立磨生產

在小試驗磨中，因反復的研磨作用，“過粉磨現象”會較為突顯。也就是說，當研磨到一定程度后，比表不會再增加，反而會有所降低;而細度則會將磨機的能力值發揮到極致（細度不會再發生明顯變化）。與試驗磨不同的是，水渣在立磨生產中，主要受到磨輥的碾壓得以細碎，由于選粉機能及時將細粉選出，“過粉磨現象”表現會較為平淡，反而是陳化導致的粉化會在磨輥下形成的“棉墊效應”，緩沖了磨輥對水渣的碾壓，使其粗顆粒的細碎效果降低。這時，粉體的比表面積會有一定幅度的提升，但細度（0.045方孔篩篩余量）反而會升高。

因此，當對篩余要求較低，而又對比表面積要求較高時，進廠的水渣原料完全可以先堆放40 ～70天再入磨粉磨（場地允許時），可以提高產量，從而降低能耗。

（備注：由于水渣的玻璃體含量大多在95%以上，水渣在陳化期間礦物組份的水化對水渣的活性影響較為有限，因此，對礦粉產品的品質應不會有大的影響）

四、結論

（一）水渣陳化30～40天左右，是水渣的易磨性發生突變第一時間點，當陳化70天左右時，易磨性達到最好值。

（二）當對細度要求較低，對比表要求較高時，水渣陳化可以提高立磨產量，降低能耗。

（作者單位：廣東韶鋼嘉羊新型材料有限公司）