钢渣是转炉炼钢和电弧炉炼钢产生的以硅酸钙、铁酸钙等为主要成分的工业固废,将钢渣磨细作为水泥混合材或混凝土掺合料是实现钢渣高附加值利用的重要途径。近年来,钢渣粉磨新工艺和新设备的应用日益广泛,在传统的球磨机基础上,国内已相继开发出了技术指标更先进的辊压机半终粉磨、辊压机终粉磨、立式磨、卧式辊磨等技术和装备。
球磨机研磨体规格及材料能根据物料性能做出相应调整,这使得球磨机也能粉磨硬度大的钢渣。但球磨机能耗大,粉磨损耗严重等缺点,限制了球磨机在粉磨钢渣领域的发展。近年来,在利用球磨机作为终粉磨的基础上,杭钢采用振动磨作为预粉磨设备,马钢开发出辊压机为预粉磨设备,大大提高了钢渣粉磨效率。辊压机与球磨机相比,具有增产节能、噪音小、钢材损耗小等优点,经辊压机挤压后的物料颗粒易磨性大为改善,进而大幅度降低了整个粉磨系统的能耗,既适用于新厂建设,也能用于老厂技术升级改造。在辊压机与球磨机联合粉磨系统中,钢渣经辊压机挤压,通过兼烘干及选粉功能的选粉机,选出规定细度的微粉进球磨机粉磨成成品,粗粉回辊压机再次挤压。钢渣经由辊压机辊压后,颗粒表面出现裂纹,有助于提高终粉磨设备的粉磨效率、降低能耗。要注意的是,钢渣在炼钢过程中内部包裹有相当数量的小颗粒金属铁,因此,粉磨时除铁是关键。首先要最大限度将金属铁从钢渣中提取出来进行回收利用,有效除铁可减少粉磨过程铁对设备的磨损并提高粉磨效率。在外循环系统中增加多个除铁设备,可降低钢渣粉中的含铁量,保护粉磨设备。辊压机与球磨机联合粉磨能耗低于单独使用球磨机粉磨系统。粉磨400m2/kg比表面积钢渣粉的单位电耗为80kW·h/t左右。该系统目前仍存在一些制约连续生产的问题,如金属铁富集、烘干效率及选粉分级效率低,辊压机喂料控制等问题,但这也证明在钢渣粉磨方面联合粉磨技术较单一终粉磨技术更有优势。鞍钢矿渣公司采用高压辊压机作为钢渣粉终粉磨设备。高压辊压机的特点是使用寿命长,设备运转率高,易于维修和能耗低。与传统的球磨机相比,高压磨辊研磨过程中主要是利用两个反向旋转的辊来挤压料层,由于料层是由许多连结在一起的粒子组成,所施加的压力造成颗粒间强烈的相互挤压和破碎,颗粒间破碎粉磨,大大提高了研磨效率。高压辊压机节能主要体现在闭合回路研磨使原料直接成为合格成品。与普通球磨机系统相比,高压辊压机粉磨系统的节能效果达到50%以上。粉磨400m2/kg比表面积钢渣粉的单位电耗约为50kW·h/t。但由于经辊压机挤压粉磨的物料中细粉含量相对较少,因而循环负荷很大,一般在8倍喂料量以上,成品中微粉量不够,成品质量虽能满足要求,但相同比表面积的产品质量比球磨机粉磨的产品质量差。此外,单机生产能力仍然较小。与球磨相比,立式磨一直以粉磨效率高、能耗低著称,但一般认为钢渣中含铁量高,产品要求细度高,不易使用立磨粉磨。目前,国内外还没有成熟的生产线投入使用,但业内一直没有停止采用立式磨粉磨钢渣的尝试,合肥水泥研究设计院通过研磨组件配合、新型耐磨材料使用、系统和磨内除铁、钢渣粉分选方面创新,在立式磨中分别针对未热闷处理的钢渣和热闷处理后的钢渣进行了试生产,表明粉磨钢渣产量比矿渣低29.85%,粉磨100%未经热闷钢渣磨机产量比粉磨100%热闷钢渣降低19.98%,可见钢渣的处理方式对易磨性影响也很大,另外钢渣粉磨对除铁的要求更严格,要求磨前设计3道除铁措施,磨机排渣与外循环提升机之间设计二道除铁,以便有效去除钢渣中的铁,保证系统设备运行的稳定,从而降低设备的磨耗和系统的能耗。卧式辊磨,也称筒辊磨,是以料层间挤压为粉磨原理,采用中等压力、多次挤压方式进行物料粉碎。卧式辊磨机具有运行稳定、操作灵活、产量在线可调、可控性较强、磨耗及电耗较低的优点,粉磨钢渣粉时粉磨至400m2/kg主机电耗约45kW·h/t。现在全球大约有30余台法国FCB公司的卧式辊磨投入运行。最大台时产量生料达225t/h,水泥达130t/h。我国牡丹江水泥厂、汉中水泥厂、日照京华新型建材有限公司、九江中冶环保资源开发有限公司和新余中冶环保资源开发有限公司也引进该公司卧式辊磨用于粉磨水泥和钢渣粉,国内的部分设备制造企业也正在开发这种新型节能粉磨设备。
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