126127政策法規(guī)政策法規(guī)Policies,RegulationsRulesPolicies,RegulationsRules中國環(huán)保產(chǎn)業(yè) 2008.2CHINA ENVIRONMENTAL PROTECTION INDUSTRY 2008.2
臥輥磨與立磨的礦渣粉磨工藝技術(shù)比較
嚴如忠1，劉懷平2 ，宋正華2，鄭兆光2
（1.江蘇省鹽城市*，江蘇 鹽城 224007；2.江蘇科行環(huán)境工程技術(shù)有限公司，江蘇 鹽城 224003）
摘要:本文以水泥行業(yè)粉磨工藝為例，介紹了幾種不同主機系統(tǒng)的粉磨工藝對礦渣水泥產(chǎn)量和生產(chǎn)能耗的影響；分析比較了臥輥磨礦渣粉磨系統(tǒng)的優(yōu)勢及經(jīng)濟、環(huán)境效益等，對水泥行業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排的目標、提高企業(yè)效益具有參考意義。
關(guān)鍵詞:臥輥磨;立磨;礦渣粉磨;礦渣水泥
中圖分類號:TQ172.6+3 文獻標志碼:A 文章編號:1006-5377（2008）03-00-00
我國是一個鋼鐵大國，礦渣資源豐富，礦渣產(chǎn)率約占鋼鐵產(chǎn)量的30％。“十五"期間我國礦渣產(chǎn)量為5.4億噸，約占礦渣產(chǎn)量的12.5％。礦渣具有諸多良好特性，經(jīng)超細粉磨后的礦渣微粉已成為一種的資源，可以用來制備多種高抗磨、抗腐蝕、高強度的特種水泥。礦渣微粉的資源屬性主要取決于微粉的礦物組成、比表面積和顆粒形貌。因此，粉磨工藝就成了礦渣微粉生產(chǎn)的關(guān)鍵。本文以水泥（混凝土）行業(yè)粉磨工藝為例，介紹了幾種不同主機系統(tǒng)的粉磨工藝對礦渣水泥產(chǎn)量和生產(chǎn)能耗的影響。這可對水泥行業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排的目標、提高企業(yè)的經(jīng)濟效益具有參考意義。
1 礦渣超細粉磨技術(shù)
1.1 球磨機超細粉磨技術(shù)
目前，礦渣微粉的制備方式主要有利用高細球磨機進行開路或閉路粉磨，其優(yōu)點是工藝簡單、維護管理方便。當粉磨系統(tǒng)在生產(chǎn)400～500m2/kg比表面積的礦渣微粉時，系統(tǒng)實際電耗在80kW·h/t以下，并能夠快捷地實現(xiàn)超細產(chǎn)品的多元化。該技術(shù)是在成熟的球磨機粉磨系統(tǒng)上進行的優(yōu)化改進，因此系統(tǒng)投資較小，生產(chǎn)控制簡單。但由于受其粉磨機理的局限，導(dǎo)致存在能量利用率低，單位成品電耗高，無法大規(guī)模生產(chǎn)等問題。
1.2 國外立磨超細粉磨技術(shù)
要實現(xiàn)礦渣微粉的規(guī)模化、集約化生產(chǎn)，當前使用成熟的制備方法是利用國外立磨和選粉機進行閉路粉磨。這種粉磨方式的優(yōu)點是集粉磨、烘干、選粉于一體，系統(tǒng)簡單、粉磨效率高、節(jié)約能耗，但其一次性投資較高。
1.3 臥輥磨超細粉磨技術(shù)
為了實現(xiàn)礦渣粉磨裝備國產(chǎn)化，國內(nèi)很多裝備制造企業(yè)都在積極研究和探索新型粉磨工藝和裝備，其中取得成功的如江蘇科行環(huán)境工程技術(shù)有限公司，通過與清華大學(xué)、武漢理工大學(xué)、鹽城工學(xué)院的合作，研究開發(fā)出了一種新型料床粉磨擠壓技術(shù)，其核心裝備是集料層擠壓粉磨功能與細粉再球化和顆粒級配調(diào)整功能于一體的臥式輥碾磨，即臥輥磨。
1.4 幾種粉磨設(shè)備的性能比較（見表1）
表1 礦渣超細粉磨設(shè)備性能比較
粉磨設(shè)備 | 技術(shù) 成熟度 | 生產(chǎn) 規(guī)模 | 產(chǎn)品比表面積（m2/kg） | 電耗 （kW·h/t） | 投資 |
球磨機（開路） | 成熟 | 很小 | 400 | 80～120 | 較小 |
球磨機（閉路） | 成熟 | 小 | 400 | 60～80 | 小 |
立磨 | 成熟 | 大 | 420 | 45～55 | 巨大 |
擠壓磨 | 較成熟 | 較大 | 450 | 40～50 | 較大 |
臥輥磨 | 較成熟 | 較大 | 420 | 36～38 | 較大 |
2 工藝比較
（1）礦渣立磨工藝
礦渣立磨工藝流程見圖1：
圖1 礦渣立磨工藝流程
目前國內(nèi)采用立磨來粉磨超細礦渣粉的工藝很多。如四川省重龍水泥公司星船城水泥廠年產(chǎn)100萬噸水泥粉磨生產(chǎn)線設(shè)計中，采用單臺立磨分時段分別粉磨礦渣和熟料，然后用攪拌機混合配制成不同品種的礦渣水泥，所得產(chǎn)品成分穩(wěn)定、比表面積高、節(jié)能、系統(tǒng)效率高。武鋼華新水泥粉磨工廠進口日本川崎公司兩臺立磨，生產(chǎn)的礦渣粉用來與華新水泥公司生產(chǎn)的高標號水泥進行混合生產(chǎn)礦渣水泥。立磨用于礦渣粉磨，烘干能力強。這些系統(tǒng)中立磨進口煙氣溫度約在250℃，出口廢氣溫度為100℃，可烘干水分為8％的礦渣。立磨系統(tǒng)產(chǎn)量高，單機年生產(chǎn)能力可達100萬噸以上的規(guī)模。由于立磨可以對礦渣的玻璃體進行料層間擠壓粉碎，因此能量利用率得到了較大的提高。一般來說這種系統(tǒng)將礦渣粉磨到400m2/kg比表面積時的單位電耗為45～55kW·h/t，粉磨電耗低，對于降低生產(chǎn)成本非常有利。
立磨在使用中優(yōu)勢明顯，但也存在不足，如投資規(guī)模巨大，一般企業(yè)難以承受，主機的維修費用昂貴，對材質(zhì)、生產(chǎn)管理要求很高，難以適應(yīng)中國國情；立磨系統(tǒng)難以實現(xiàn)高等級礦渣微粉的生產(chǎn)，同時在超細礦渣的粒度分布控制上也尚待優(yōu)化。
（2）礦渣臥輥磨工藝
礦渣臥輥磨工藝流程與球磨機閉路粉磨工藝流程相似，臥輥磨是基于料床粉碎工作原理設(shè)計的，巧妙地結(jié)合了球磨機和輥壓機的基本思路，利用中等的擠壓力，將物料一次喂入設(shè)備內(nèi)從而實現(xiàn)多次擠壓粉磨，避免了在立磨和輥壓機上存在的各種工藝問題，找到了較立磨和輥壓機更能充分發(fā)揮節(jié)能潛力的新途徑。臥輥磨閉路粉磨系統(tǒng)工藝中的主要設(shè)備包括出磨提升機、選粉機和除塵器及回粉輸送設(shè)備。這種工藝流程簡單，設(shè)備布置緊湊流暢，低噪聲、低磨耗、低故障率，對生產(chǎn)和市場具有高適應(yīng)性且操作維護簡單、方便，因而備受關(guān)注。
礦渣臥輥磨工藝流程示意見圖2：
1.礦渣庫、2.提升機、3.風(fēng)機、4.除塵器、
5.礦渣選粉機、6.輸送斜槽、7.提升機、8.成品庫、
9.皮帶輸送機、10.除鐵器、11.臥輥磨、12.提升機、13.除鐵器
圖2 礦渣臥輥磨工藝流程
3 臥輥磨礦渣粉磨系統(tǒng)優(yōu)勢分析
3.1 臥輥磨與立磨系統(tǒng)的比較
兩種礦渣粉磨系統(tǒng)的比較見表2。
表2 兩種礦渣粉磨系統(tǒng)的比較
項目 | 立磨系統(tǒng) | 臥輥磨系統(tǒng) |
生產(chǎn)能力（t/h） | 50 | 50～60 |
比表面積（m2/kg） | 420 | 420 |
系統(tǒng)主機設(shè)備 | CK-260立磨 1800kW | KHM3000臥輥磨 1600kW |
CKS-460選粉機 120kW | K-2500K礦渣選粉機 110kW |
風(fēng)機 171000m3/h 470kW | 風(fēng)機 150000m3/h 560kW |
設(shè)備重量（t） | 300 | 280 |
主機裝機容量（kw） | 2390 | 2270 |
單產(chǎn)電耗（kW·h/t） | 44.0 | 38.0 |
系統(tǒng)設(shè)備投資（萬元） | 3000.0 | 2000.0 |
建筑工程費（萬元） | 300.0 | 120.0 |
臥輥磨為礦渣粉磨系統(tǒng)的關(guān)鍵主機設(shè)備,目前該設(shè)備成套裝備技術(shù)已在設(shè)計的參數(shù)化、產(chǎn)品系列化、規(guī)格大型化、控制智能化等方面取得很大進展，與立磨礦渣粉磨系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)勢：
（1）實行中壓連續(xù)擠壓，能量利用率明顯高于立磨系統(tǒng)；
（2）具有投資低的優(yōu)勢，其單位投資只有進口立磨系統(tǒng)的70%；
（3）具有良好的環(huán)保效應(yīng)，系統(tǒng)粉塵排放濃度遠低于立磨系統(tǒng)，噪音遠小于85dB（A），也低于立磨系統(tǒng)；
（4）質(zhì)量和磨耗明顯優(yōu)于立磨系統(tǒng)。臥輥磨系統(tǒng)粉磨礦渣的細粉產(chǎn)品顆粒圓形度系數(shù)為0.7，比現(xiàn)有立磨高5%，比擠壓磨平均高15%；磨耗＜15g/t，比現(xiàn)有立磨平均水平低3g/t。
3.2 效益分析
（1）經(jīng)濟效益
投資 1 套KHM3000臥輥磨礦渣粉磨系統(tǒng)：系統(tǒng)裝備功率2700kW，系統(tǒng)產(chǎn)量60t/h，則單位電耗為2700（kW）×0.85÷60（t/h）=38.25（KW·h/t）。
以每度電0.5元計算，噸礦渣粉電費約為20.0元；礦渣到廠價應(yīng)為20元/t，人員工資10元/t，烘干成本20元/t，電費為20元/t，其他費用20元/t，則礦渣粉生產(chǎn)成本為90元/t；礦渣粉正常售價為120元/t；每噸利潤即為30元。系統(tǒng)礦渣粉年產(chǎn)量為60t/h×7000h=42萬噸，則年利潤為42萬t×30元/t=1260萬元。兩年半即可收回投資。
目前全國年產(chǎn)廢渣約1.5億噸，若按其70％生產(chǎn)礦渣微粉計算，則全國生產(chǎn)礦渣微粉的企業(yè)合計每年可產(chǎn)生近32億元的凈利潤。
（2）環(huán)境效益
若將1億噸礦渣微粉應(yīng)用到建材行業(yè)，可等量替代1億噸的水泥熟料，節(jié)約1.5億噸石灰石，節(jié)煤1800萬噸，相當于兩個海螺水泥集團2005年的熟料產(chǎn)量和燃煤量，可淘汰目前我國1/10的水泥產(chǎn)能，不僅經(jīng)濟效益十分可觀，而且環(huán)境效益也相當明顯，可減少6600萬噸CO2排放量、50萬噸SO2排放量。
4 結(jié)語
臥輥磨系統(tǒng)不僅粉磨效率高于立磨，而且此系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)具有自主知識產(chǎn)權(quán)，是可用以淘汰國內(nèi)傳統(tǒng)工藝粉磨系統(tǒng)和替代進口立磨系統(tǒng)的新型粉磨裝備，在經(jīng)濟效益與環(huán)境效益方面的作用都十分明顯。
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Comparison of Horizontal Rolling Grinding with Vertical Grinding in Grinding Powder Technology of Slag
YAN Ru-zhong1, LIU Huai-ping2, SONG Zheng-hua2, ZHENG Zhao-guang2
1. Jiangsu Yancheng Bureau of Environmental Protection, Yancheng Jiangsu 224007;
2.Jiangsu Kehang Environment Engineering Technology Co., LTD, Yancheng Jiangsu 224003, China
Abstract: The paper takes grinding powder technology of cement industry as an example, introduces the impact of grinding powder technology of different mainframe systems on output of slag cementenergy consumption of production, analyses the superiorityeconomic benefitsenvironmental benefits of slag grinding powder system of horizontal rolling grinding. It bears the significance for realization of energy conservationemission reductionan increase in enterprise benefits of cement industry.
Keywords: horizontal rolling grinding; vertical grinding; slag grinding powder; slag cement
