一、前言
高爐礦渣是冶煉生鐵時(shí)從高爐中排出的一種工業(yè)廢渣，從化學(xué)成份來(lái)看是屬于硅酸鹽質(zhì)材料，主要是硅酸鹽與鋁酸鹽的熔融體，通過(guò)水淬冷卻形成的粒狀礦渣。?；郀t礦渣具有結(jié)晶相及玻璃相二重性的性質(zhì)，因此礦渣的活性既取決于析出晶體種類(lèi)及晶體的數(shù)量，又決定玻璃態(tài)數(shù)量及性能，礦渣中含有較多的鈣成分，在形成過(guò)程中生成了一些硅酸鹽、鋁酸鹽及大量含鈣的玻璃質(zhì)（如C2S、CAS2、C2AS、C3A、C2F和CaSO4等），具有獨(dú)立的水硬性，在氧化鈣與硫酸鈣的激發(fā)作用下，遇到水就能硬化，通過(guò)細(xì)磨后，則能使這個(gè)硬化過(guò)程可以大大加快。
通常礦粉在比表面積在350-5002/kg時(shí)礦渣顆粒愈細(xì)，比表面積愈大，水硬性就愈高。礦渣在細(xì)磨后不僅增加了水化表面，而且在粉磨時(shí)破壞了高爐礦渣在形成時(shí)產(chǎn)生的表面致密殼體，從而使水化進(jìn)程加快。因此當(dāng)?shù)V渣被粉磨到一定比表面積時(shí)活性才會(huì)急劇增加。但是礦粉比表面積如果>500m2/kg時(shí),由于礦粉中<3um顆粒的微粉增多,應(yīng)用于混凝土中一部分微粉與水泥微粒的水化速度不匹配,影響混凝土的質(zhì)量.
礦渣微粉具有的潛在水硬性，成為水泥或混凝土的優(yōu)質(zhì)混合、摻合材料。用礦渣微粉作為混凝土摻合料不僅可等量取代水泥，而且可使混凝土的多項(xiàng)性能得到極大改善。用部分礦渣微粉取代水泥而拌制的混凝土：泌水少，可塑性好；水化析熱速度慢，水化熱小，有利于防止大體積混凝土因內(nèi)部溫升引起的開(kāi)裂；礦渣微粉內(nèi)的鈣礬石微晶，可補(bǔ)償因混凝土中細(xì)粉過(guò)多引起的收縮；硬化混凝土具有良好的抗硫酸鹽、抗氯鹽、抗堿－活性集料反應(yīng)性能，并能使后期強(qiáng)度得以大幅提高，具有良好的耐久性。
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隨著粉磨工藝的發(fā)展及砼攪拌業(yè)的興起，礦渣微粉作為水泥混合材料和混凝土摻合料得以廣泛的應(yīng)用。自上世紀(jì)80年代以來(lái)，英、美、加、日、法、澳等國(guó)相繼制定了礦渣微粉的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，使其應(yīng)用得到了快速的發(fā)展。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，大型建設(shè)工程不斷增多，建筑物的大型化和高層化以及沿海、水、地下工程，均迫切需要耐腐蝕、高強(qiáng)型的高性能混凝土。也為礦渣微粉的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供了廣闊的市場(chǎng)。
上世紀(jì)九十年代初，在我國(guó)北京、上海，長(zhǎng)沙等城市的一些工程中也已采用了礦渣微粉。試驗(yàn)和生產(chǎn)表明，比例約為20－30%的礦渣微粉替代525P.O水泥；比例約為30－50%的礦渣微粉替代525P.H水泥，適用于配制C30－C60混凝土。
此外，用礦渣微粉和硅酸鹽水泥混合制備的新型礦渣硅酸鹽水泥，其性能與傳統(tǒng)意義上的礦渣硅酸鹽水泥有較大的不同，美國(guó)ASTMC989－94標(biāo)準(zhǔn)就規(guī)定可用礦渣微粉與硅酸鹽水泥混合生產(chǎn)符合ASTMC595的礦渣水泥。
將礦渣粉磨成比表面積在350m2/kg以上的微粉后摻入水泥，從而可以合理的控制水泥細(xì)度，實(shí)現(xiàn)硅酸鹽水泥和礦渣微粉的最佳配比。由此配制的新型礦渣硅酸鹽水泥，具有礦渣摻入量大（其摻入量可達(dá)45－65%），水泥標(biāo)號(hào)高（能滿足生產(chǎn)42.5號(hào)礦渣硅酸鹽水泥的要求），水化熱低、多項(xiàng)性能高等特點(diǎn)。
普通硅酸鹽水泥具有水化快（28天已水化70%－80%），早期強(qiáng)度高的特點(diǎn)，其粉磨比表面積一般控制在300－320m2/kg即可滿足使用要求。而摻入較多礦渣混合粉磨的水泥卻早期強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度較高（如180天后強(qiáng)度）。其原因是由于礦渣和硅酸鹽水泥熟料的易磨性有較大的差異，熟料與礦渣一起粉磨時(shí)，由于礦渣相對(duì)難磨，其易磨性功指數(shù)約為水泥熟料的1.4倍（有資料顯示，國(guó)內(nèi)的礦渣易磨性功指數(shù)平均值為21.3kWh/t，水泥旋窯熟料平均值為15.9kWh/t）。造成水泥中的礦渣組分比熟料組分粗，其活性難以發(fā)揮，從而影響水泥強(qiáng)度。有研究表明：傳統(tǒng)的礦渣硅酸鹽水泥比表面積為300m2/kg時(shí)，水泥中礦渣的比表面積僅約為220－230m2/kg。因此為了提高其早期強(qiáng)度，必須對(duì)其進(jìn)行高細(xì)粉磨。而傳統(tǒng)混合粉磨工藝要將摻入大量礦渣的物料粉磨至較高的比表面積時(shí)，將使磨機(jī)產(chǎn)量下降，粉磨能耗大幅增加，粉磨效率大大降低，對(duì)生產(chǎn)是十分不利的。
因此，從提高粉磨效率、節(jié)能降耗、充分利用礦渣資源、提高經(jīng)濟(jì)效益等角度考慮，單獨(dú)粉磨礦渣微粉具有十分重要的意義。
二、開(kāi)流礦渣微粉管磨機(jī)
目前，我國(guó)已成為鋼鐵生產(chǎn)大國(guó)，且分布較廣,加之受水泥行業(yè)＂上大壓小”政策的影響，礦渣資源日益增多。礦渣的價(jià)格雖隨著水泥價(jià)格上下波動(dòng)，但其價(jià)格僅約為水泥熟料價(jià)格的1/4-1/3，加工成礦渣微粉后，可等量的替代水泥使用，利潤(rùn)空間巨大，經(jīng)濟(jì)效益顯著。同時(shí)還可以減少因生產(chǎn)水泥所消耗的石灰石、粘土、燃煤、電力等資源及所造成的大氣污染，具有良好的社會(huì)效益。
目前，礦渣微粉的諸多優(yōu)良性能及良好的效益，已逐步為人們所認(rèn)識(shí)，已成為鋼鐵、水泥、建筑等行業(yè)以及中小投資者的一大商機(jī)。鋼鐵、水泥行業(yè)中實(shí)力雄厚者已捷足先登，紛紛斥巨資引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)礦渣微粉，搶占市場(chǎng)并已取得了效益。但我國(guó)地域遼闊，礦渣資源點(diǎn)多面廣，各地區(qū)、各行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展極不平衡，實(shí)力雄厚者畢竟是少數(shù)，多家企業(yè)和中小投資者還是選擇國(guó)產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)礦渣微粉，創(chuàng)造機(jī)會(huì)參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，并有燎原之勢(shì)。
（一）、國(guó)內(nèi)礦渣微粉生產(chǎn)工藝設(shè)備現(xiàn)狀
1、輥式磨終粉系統(tǒng)
主要有上海寶鋼、遼寧鞍鋼、山西長(zhǎng)（冶）鋼、湖北武鋼、安徽馬鋼、海螺水泥等近10家國(guó)內(nèi)特大型鋼鐵、水泥企業(yè)斥巨資自國(guó)外引進(jìn)的菜歇磨等輥磨終粉磨系統(tǒng)。其特點(diǎn)是：
①集烘干粉磨于一體、工藝流程簡(jiǎn)單。
②粉磨效率高，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量大（可達(dá)50－120t/h），電耗低，系統(tǒng)電耗平均約為45kWh/t。
③技術(shù)要求高，管理難度大，投資巨大，主機(jī)設(shè)備及配件依靠進(jìn)口，固定費(fèi)用高，資金回收期長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益并不顯著。
④其礦粉與球磨機(jī)生產(chǎn)的礦粉相比,由于研磨方式不同，顆粒級(jí)配范圍窄，細(xì)顆粒含量低，配制同比表面積同摻量的礦渣水泥時(shí)強(qiáng)度相差約6Mpa。
2、球磨機(jī)加選粉機(jī)組成的閉路系統(tǒng)
該系統(tǒng)全部采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備。工藝流程基本與閉路水泥粉磨系統(tǒng)相同。磨機(jī)規(guī)格有ф2.2×7m、ф2.4×(8－10)m、3.0×11m不等。其特點(diǎn)是：
①需要另配礦渣烘干系統(tǒng)。
②工藝流程復(fù)雜，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率低。
③技術(shù)管理要求及投資較高。
④礦渣微粉比表面積達(dá)4２0m2/kg時(shí)，粉磨系統(tǒng)電耗約75kWh/t。
3、開(kāi)流管磨機(jī)系統(tǒng)
該系統(tǒng)與開(kāi)流水泥粉磨系統(tǒng)基本相同。主要有普通管磨機(jī)，高效磨，高細(xì)磨等。磨機(jī)規(guī)格有：ф1.83×7m、ф2.2×7m、ф2.4×(8－11)m、ф3.0×11m等。其特點(diǎn)是：
①需另配烘干系統(tǒng)，且對(duì)入磨礦渣水份要求嚴(yán)格。
②工藝流程簡(jiǎn)單，操作管理方便，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率高。
③投資低，電耗高。
④礦渣微粉比表面積達(dá)到4２0m2/kg時(shí)，粉磨系統(tǒng)電耗約為75kWh/t。
４、輥壓機(jī)、分級(jí)機(jī)加開(kāi)路篩分磨系統(tǒng)
①需另配烘干系統(tǒng)，且對(duì)入磨礦渣水份要求嚴(yán)格。
②工藝流程復(fù)雜，操作管理要求高。
③投資高，電耗低。
④礦渣微粉比表面積達(dá)到4２0m2/kg時(shí)，粉磨系統(tǒng)電耗約為55kWh/t。
5、立式磨加開(kāi)路篩分磨系統(tǒng)
①集烘干、預(yù)粉磨于一體、工藝流程復(fù)雜，操作管理要求高。
②投資較高，電耗適中。
③礦渣微粉比表面積達(dá)到4２0m2/kg時(shí)，粉磨系統(tǒng)電耗約為60kWh/t。
（二）開(kāi)流礦渣微粉管磨機(jī)
由于目前國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)礦渣粉磨特性及產(chǎn)品要求而開(kāi)發(fā)的粉磨設(shè)備及工藝。按水泥生產(chǎn)方式粉磨礦渣，電耗偏高，影響了效益的發(fā)揮。
因此我院歷時(shí)兩年，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，終于開(kāi)發(fā)研制出適合市場(chǎng)需要，專(zhuān)門(mén)針對(duì)礦渣粉磨特性及礦渣微粉要求的投資少、電耗低、見(jiàn)效快的礦渣微粉生產(chǎn)系列設(shè)備—開(kāi)流礦渣微粉磨機(jī)。
開(kāi)流礦渣微粉磨機(jī)是在我院開(kāi)流高產(chǎn)高細(xì)水泥管磨機(jī)的基礎(chǔ)上，專(zhuān)門(mén)針對(duì)礦渣粉磨特性及產(chǎn)品質(zhì)量要求，以最大限度的挖掘磨機(jī)的研磨能力為目標(biāo)，通過(guò)設(shè)置合理的倉(cāng)數(shù)、倉(cāng)長(zhǎng)比及內(nèi)篩分裝置，調(diào)節(jié)、平衡各倉(cāng)的能力和篩分效率；重新設(shè)計(jì)各倉(cāng)的襯板結(jié)構(gòu)，調(diào)整磨機(jī)的破碎、研磨能力；全部以中、小型鋼段作研磨體，增大研磨體比表面積；采用溢流型出料篦板，提高料段比，延長(zhǎng)物料的研磨時(shí)間等多項(xiàng)措施，以實(shí)現(xiàn)提高磨機(jī)粉磨效率和礦渣微粉質(zhì)量、增產(chǎn)降耗的目的。
自2002年以來(lái)，我們先后利用該技術(shù)對(duì)?1.83?6.4m、?1.83?7m、?2.2?7m、?2.2?11m、?2.4?8m、?2.4?11m、?2.4?13m、?2.6?13m、?3?9m、?3?13m、?3.2?13m等近50臺(tái)開(kāi)流管磨機(jī)上進(jìn)行了改造，均取得了成功，為用戶創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，也使此項(xiàng)技術(shù)日臻完善。尤其是在江蘇楊中大地水泥有限公司全新的?2.4?13m開(kāi)流礦渣微粉管磨機(jī)上，應(yīng)用了上述全部技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)含15%粉煤灰、比表面積487m/kg、45?m篩余?2.5%的礦渣微粉13.43t/h, 磨機(jī)粉磨電耗53.097KWH/t的良好效果。并通過(guò)省級(jí)科技成果鑒定，與會(huì)專(zhuān)家對(duì)此項(xiàng)技術(shù)給予了高度評(píng)價(jià)：“經(jīng)科技查新和專(zhuān)家討論認(rèn)為；該磨機(jī)的一倉(cāng)使用中鋼段，磨內(nèi)襯板的設(shè)計(jì)與使用和溢流型出口篦板的使用屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在同類(lèi)型管磨系統(tǒng)中居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。為礦渣粉磨提供了一種經(jīng)濟(jì)、可靠的設(shè)備，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，可廣泛推廣應(yīng)用。”
從目前近40臺(tái)開(kāi)流礦渣微粉磨機(jī)的運(yùn)行情況，無(wú)論從工藝流程、操作管理、產(chǎn)品質(zhì)量、電力消耗、建設(shè)投資來(lái)看，磨機(jī)的性能與礦渣的粉磨特性相匹配，各項(xiàng)綜合指標(biāo)絕不亞于進(jìn)口設(shè)備，廣泛推廣后必將產(chǎn)生巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
另在此值得一提的是：開(kāi)流礦渣微粉管磨機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其只要通過(guò)調(diào)整倉(cāng)位、篩分裝置和研磨體級(jí)配，就可成為理想的開(kāi)流高細(xì)粉煤灰微粉管磨機(jī)，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量是礦渣微粉管磨機(jī)的3倍；或成為理想的開(kāi)流高細(xì)鋼渣水泥管磨機(jī)，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量是礦渣微粉管磨機(jī)的2倍。這兩種磨機(jī)也必將為投資者帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。
三、開(kāi)流礦渣微粉管磨機(jī)的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)特征
開(kāi)流管磨機(jī)自發(fā)明以來(lái)，通過(guò)不斷的改進(jìn)、完善，至今已使用100多年，以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、操作方便、工作穩(wěn)定等特點(diǎn)，被人們所青睞，并一直應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的粉磨工藝中。近些年來(lái)雖然隨著社會(huì)及技術(shù)發(fā)展，出現(xiàn)了多種新型的粉磨設(shè)備及工藝。但使用廣泛的仍然是開(kāi)流管磨機(jī)。
在我國(guó)，尤其是上世紀(jì)八十年代中期以來(lái)，以我院著名粉磨專(zhuān)家蔣玉燦先生為首的工程技術(shù)人員，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期、艱苦、細(xì)致的研究，發(fā)現(xiàn)了開(kāi)流管磨機(jī)粉磨效率不高的主要原因是在粉磨過(guò)程中，磨機(jī)內(nèi)的物料雖然在沿著磨機(jī)從磨頭到磨尾的縱長(zhǎng)方向上的細(xì)度是由粗到細(xì)，直至出磨為合格料，似乎形成了一個(gè)合理的細(xì)度梯度。但從縱向的每一點(diǎn)的橫截面來(lái)看，物料的粒度粗細(xì)懸殊，極不均勻。有的大到5－10mm，這些大顆粒，一旦進(jìn)入研磨倉(cāng)，要磨至合格的細(xì)度，必須有一定的時(shí)間；另一方面，在磨內(nèi)沿著磨機(jī)縱向的粉磨物料，在細(xì)度的發(fā)展方向上，不斷地被粉磨為合格料，卻不能及時(shí)的排出磨外，且自磨頭至磨尾的百分比含量越積越高，但非要等到全部粉磨物料達(dá)到合格后，才能排出磨外。即因少量的粗顆粒過(guò)早的與細(xì)物料一起混入研磨倉(cāng)，而耗費(fèi)大量的研磨時(shí)間；合格的物料不能及時(shí)的排出磨外，而消耗大量的能量。因此發(fā)明了設(shè)置在磨內(nèi)適當(dāng)位置的磨內(nèi)篩分裝置，從而有效的實(shí)現(xiàn)物料的粗細(xì)分離，縮短了物料的粉磨時(shí)間，使開(kāi)流管磨機(jī)的粉磨效率提高30%以上，成為開(kāi)流高細(xì)高產(chǎn)管磨機(jī)，并將開(kāi)流管磨機(jī)的應(yīng)用推向了高潮。筆者作為開(kāi)流高細(xì)高產(chǎn)管磨機(jī)的研究者之一，認(rèn)為開(kāi)流高細(xì)高產(chǎn)管磨機(jī)的技術(shù)原理同樣可以應(yīng)用于開(kāi)流礦渣微粉管磨機(jī)，但必須針對(duì)礦渣的粉磨特性及礦渣微粉的質(zhì)量要求有全面的突破，才能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。
礦渣具有粒度小、脆性大、易破碎、難研磨的特點(diǎn)，《用于水泥中的?；郀t礦渣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定“大于10mm顆粒含量（以重量計(jì)）合格品不大于8%，優(yōu)等品不大于3%”。而平均粒徑僅2－3mm。因含有較多的結(jié)晶相及玻璃相導(dǎo)致其易破碎、難研磨。且礦渣微粉比表面積要求高（生產(chǎn)企業(yè)為了追求礦渣微粉的活性及增摻粉煤灰，一般均要求比表面積＞420m2/kg甚至更高）。因此應(yīng)盡一切可能調(diào)整磨機(jī)的破碎能力，增強(qiáng)磨機(jī)的研磨能力，只有這樣的開(kāi)流礦渣微粉管磨機(jī)才是真正意義上礦渣粉磨專(zhuān)用設(shè)備。
圍繞這一目標(biāo)，我們?cè)谀C(jī)內(nèi)主要做了以下幾方面的工作：
1、磨機(jī)的倉(cāng)數(shù)及倉(cāng)長(zhǎng)比：
針對(duì)入磨礦渣粒度小，易破碎、難研磨、水份要求略高及產(chǎn)品要求細(xì)等特點(diǎn)，磨機(jī)確定為兩倉(cāng)磨。一倉(cāng)為細(xì)碎倉(cāng)，二倉(cāng)為研磨倉(cāng)。并做到在保證礦渣在一倉(cāng)內(nèi)能得到充分細(xì)碎并穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的同時(shí)，盡可能的調(diào)整二倉(cāng)的長(zhǎng)度，以延長(zhǎng)礦渣在二倉(cāng)的研磨時(shí)間。
由于礦渣易磨性差，產(chǎn)品要求細(xì)，入磨粒度小，產(chǎn)量?jī)H為同細(xì)度水泥的1/2強(qiáng)。由于磨內(nèi)物料變少，研磨體之間的摩擦力加大，磨內(nèi)溫度升高，礦渣在研磨過(guò)程中流速過(guò)快容易跑粗。因此為了確保磨機(jī)產(chǎn)量的穩(wěn)定和研磨能力的發(fā)揮，磨機(jī)倉(cāng)長(zhǎng)比的必須合理。
2、研磨體及其級(jí)配
一般的開(kāi)流管磨機(jī)在細(xì)碎倉(cāng)內(nèi)均采用鋼球?yàn)檠心ンw，平均球徑視入磨物料的粒度，水分來(lái)確定。而針對(duì)礦渣粒度小，易破碎、難研磨等特點(diǎn)，必需調(diào)整破碎能力，強(qiáng)化研磨能力。因此要根據(jù)磨機(jī)的襯板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇合適的研磨體，以保證在細(xì)碎倉(cāng)的既破碎又兼粗磨的功能實(shí)現(xiàn)。
在磨機(jī)的研磨倉(cāng)我們?nèi)坎捎梦⑿弯摱?，通過(guò)增加研磨體比表面積的方式，達(dá)到提高研磨能力的目的。
3、內(nèi)篩分裝置
使磨機(jī)研磨倉(cāng)內(nèi)的微型研磨體發(fā)揮最大研磨能力的前提是必須將其所研磨的礦渣粒度限制在一定范圍之內(nèi)，如顆粒過(guò)大，微型研磨體將無(wú)能為力。而所擔(dān)當(dāng)這一任務(wù)的，就是我院“新型高細(xì)磨”技術(shù)的核心－磨內(nèi)弧型篩分裝置。但這一弧型篩分裝置也必須根據(jù)物料在破碎倉(cāng)的篩余曲線、物料的水分、產(chǎn)質(zhì)量要求以及安裝時(shí)與磨機(jī)配套性來(lái)確定并重新設(shè)計(jì)。因此我們根據(jù)磨機(jī)的規(guī)格，礦渣在細(xì)碎倉(cāng)內(nèi)的細(xì)度，礦渣水分、產(chǎn)、質(zhì)量要求等設(shè)計(jì)了與之相應(yīng)的篩分裝置，以確保研磨倉(cāng)內(nèi)微型鋼段研磨能力的發(fā)揮及產(chǎn)、質(zhì)量達(dá)標(biāo)。
4、磨機(jī)襯板
針對(duì)礦渣的特性及產(chǎn)品的質(zhì)量要求，要達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、高效的目的，必須挖掘磨機(jī)的潛在能力，而在磨機(jī)功率、研磨體形式、裝載量、級(jí)配等確定后，對(duì)磨機(jī)的襯板進(jìn)行與之相應(yīng)的重新設(shè)計(jì)十分必要。
傳統(tǒng)的襯板（最常用的如階梯、大波紋、小波紋等）是根據(jù)水泥熟料的易磨性，常規(guī)的入磨粒度和研磨體及水泥的產(chǎn)質(zhì)量要求設(shè)計(jì)并與之相適應(yīng)的。而對(duì)于礦渣的特性、產(chǎn)、質(zhì)量要求以及研磨體的形式、級(jí)配則明顯不足，應(yīng)有所改變。
在細(xì)碎倉(cāng)，如果采用常規(guī)形式的襯板，如階梯、小波紋等。由于階梯襯板對(duì)于鋼段提升的高度過(guò)高，則使鋼段無(wú)法拋落在物料聚集的部位；而小波紋襯板又帶段能力不足，鋼段提升高度不夠，均影響破碎效率。因此，為了使這一級(jí)配的鋼段實(shí)現(xiàn)既能破碎又兼粗磨的功能，我們重新設(shè)計(jì)了提升能力介于階梯式和小波紋襯板之間的新型襯板，較好解決了在細(xì)碎倉(cāng)使用鋼段擔(dān)當(dāng)破碎又兼粗磨的問(wèn)題。
在研磨倉(cāng)的襯板，為了提高微段的研磨效率，必須適當(dāng)?shù)募哟髱Ф文芰Γ黾游⒍蔚膭?dòng)能及運(yùn)動(dòng)范圍，因此設(shè)計(jì)出加大帶段能力的新型襯板。提高了微段的研磨效率，效果良好。
另外，為了克服因研磨倉(cāng)加長(zhǎng)，鋼段段徑減小可能導(dǎo)致的鋼段運(yùn)動(dòng)中的“渦流”現(xiàn)象，我們?cè)O(shè)計(jì)了高效“活化襯板”和溢流檔料環(huán)，使其均布在研磨倉(cāng)內(nèi)，減緩“渦流”現(xiàn)象的產(chǎn)生，擴(kuò)大微段的運(yùn)動(dòng)范圍，增加物料的研磨機(jī)會(huì)，最大限度的提高磨機(jī)的研磨效率。
結(jié)果表明，新設(shè)計(jì)的各種襯板達(dá)到了預(yù)期的目的。
5、出料篦板
為了達(dá)到提高研磨效率的目的，除了增加研磨體的研磨面積和增大研磨體的動(dòng)能外，還要設(shè)法延長(zhǎng)礦渣在研磨倉(cāng)內(nèi)的停留時(shí)間，提高料段比，加大研磨機(jī)會(huì)。
為了減緩礦渣在研磨倉(cāng)內(nèi)的流動(dòng)速度，增加研磨時(shí)間，我們對(duì)出料篦板根據(jù)礦渣微粉的產(chǎn)質(zhì)量要求，設(shè)計(jì)了強(qiáng)溢流型出料篦板，通過(guò)精密的加工和安裝，達(dá)到控制料段比，延長(zhǎng)礦渣在研磨倉(cāng)內(nèi)的停留時(shí)間，加大研磨機(jī)會(huì)，提高產(chǎn)品比表面積的目的。
綜上所述，我們始終圍繞著礦渣的粉磨特性及礦粉的產(chǎn)、質(zhì)量要求，有針對(duì)性的對(duì)磨機(jī)內(nèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了改進(jìn)。幾乎可以說(shuō)，除了磨機(jī)筒體，磨頭襯板、及襯板螺栓外，磨內(nèi)所需的一切配件都重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)和改進(jìn)，達(dá)到并超過(guò)了預(yù)期的效果。開(kāi)發(fā)出了真正意義的“開(kāi)流礦渣微粉管磨機(jī)”。
磨機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
開(kāi)流礦渣微粉管磨機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如下：
本磨機(jī)為兩倉(cāng)磨。一倉(cāng)是細(xì)碎倉(cāng)。隔倉(cāng)板是內(nèi)含弧型篩分裝置的雙層隔倉(cāng)板。二倉(cāng)是研磨倉(cāng)。二倉(cāng)均布多排激活、溢流構(gòu)件。出料端為溢流型篦板。
礦渣和粉煤灰等物料在磨外經(jīng)電子計(jì)量秤后喂入磨機(jī)的一倉(cāng)，經(jīng)中鋼段細(xì)碎后，通過(guò)一倉(cāng)篦板進(jìn)入內(nèi)篩分裝置進(jìn)行篩分，合格料過(guò)篩進(jìn)入研磨倉(cāng)，不合格料經(jīng)返料板導(dǎo)回一倉(cāng)繼續(xù)細(xì)碎；進(jìn)入二倉(cāng)的物料經(jīng)微段充分研磨合格后，經(jīng)出料篦板排出磨外，成為產(chǎn)成品入庫(kù)。
四、磨機(jī)運(yùn)行實(shí)際效果舉例
1、江蘇省揚(yáng)中市大地水泥有限公司
該公司位于長(zhǎng)江之中的揚(yáng)中市沙家港，緊靠長(zhǎng)江，原、燃料運(yùn)輸便利，運(yùn)費(fèi)低廉?，F(xiàn)有2條機(jī)立窯生產(chǎn)線，年產(chǎn)水泥約30萬(wàn)噸，主要供應(yīng)揚(yáng)中市的建筑市場(chǎng)。由于政策、環(huán)保、場(chǎng)地、市場(chǎng)等因素限制，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模已不可能。為了降低生產(chǎn)成本，改善產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。公司決策層經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)研、試驗(yàn)，決定新上一臺(tái)ф2.4×13m的開(kāi)流礦渣微粉管磨機(jī)，單獨(dú)生產(chǎn)450m2/kg比表面積以上的礦渣微粉，摻入水泥中銷(xiāo)售。
該公司的礦渣來(lái)自南京鋼鐵有限公司，水運(yùn)進(jìn)廠烘干入磨。粉煤灰來(lái)自當(dāng)?shù)仉姀S。
φ2.4×13m開(kāi)流礦渣微粉管磨機(jī)是由新購(gòu)進(jìn)的普通管磨機(jī)，按我院提供的磨內(nèi)全套圖紙改造而成。自2004年3月下旬投運(yùn)以來(lái)，在公司的技術(shù)和操作人員的精心操作下，磨機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，生產(chǎn)含15%粉煤灰的礦渣微粉，產(chǎn)、質(zhì)量均超過(guò)預(yù)期的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。由生產(chǎn)車(chē)間4月1日至4月26日的生產(chǎn)記錄顯示：磨機(jī)共運(yùn)行552小時(shí)，生產(chǎn)礦渣微粉6861.38噸。經(jīng)合肥水泥研究設(shè)計(jì)院粉磨所粉體檢測(cè)中心抽樣測(cè)試比表面積及顆粒級(jí)配，所測(cè)結(jié)果為:比表面積的平均值487.7m2/kg ; 粒度平均值17.51μm、中值12.36μm、峰值24.80μm (見(jiàn)附件)。
所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)匯總?cè)缦拢?
1、45μm篩篩余：≤2.5%
2、產(chǎn)品比表面積：≥450m2/kg
3、臺(tái)時(shí)產(chǎn)量：13.43t
4、磨機(jī)粉磨電耗：53.097kWh/t
經(jīng)濟(jì)效益分析如下：（2004年）
1、初步測(cè)算礦渣微粉的生產(chǎn)成本比水泥生產(chǎn)成本低55元/噸，全部摻入水泥中銷(xiāo)售，按全年生產(chǎn)礦渣微粉8.64萬(wàn)噸計(jì)算，僅降低水泥生產(chǎn)成本一項(xiàng)就達(dá)55×8.64＝475.2萬(wàn)元。
2、由于摻入礦渣微粉后，使水泥總產(chǎn)量增加8.64萬(wàn)噸，按每噸水泥年平均利潤(rùn)10元計(jì)算，增產(chǎn)水泥8.64萬(wàn)噸新增利潤(rùn)10×8.64＝86.4萬(wàn)元。
僅上述兩項(xiàng)經(jīng)濟(jì)效益合計(jì)，采用開(kāi)流礦渣微粉管磨機(jī)后，公司年可獲效益475.2＋86.4＝561.6萬(wàn)元。
本項(xiàng)目共投資約380萬(wàn)元。
資金回收期（月）＝380÷561.6×12＝8.12（月）。
另自水泥中摻入30%的礦渣微粉后，過(guò)去偶爾出現(xiàn)安定性不良的情況得到徹底根除，水泥質(zhì)量較以前有很大提高，更受用戶歡迎。
在社會(huì)效益方面，年產(chǎn)8.64萬(wàn)噸礦渣微粉，摻入水泥中銷(xiāo)售，可減少生產(chǎn)該水泥所消耗的石灰石、粘土、燃煤等一次性資源，節(jié)約電力及運(yùn)輸用油等資源，同時(shí)也減少生產(chǎn)水泥所造成的大氣污染，社會(huì)效益顯著。
2、杭州高強(qiáng)微粉有限公司
該公司位于杭州市平康橋杭州半山發(fā)電有限公司旁邊，距杭州鋼鐵有限公司礦渣堆場(chǎng)較近，物料均采用汽車(chē)運(yùn)輸。該公司主要利用上述兩家公司的礦渣及粉煤灰，生產(chǎn)銷(xiāo)售摻加20%粉煤灰，45μm篩篩余小于3%，比表面積≥460m2/kg的礦渣微粉，供應(yīng)杭州及鄰近城市的混凝土攪拌站使用。
該公司2002年前，陸續(xù)建設(shè)了ф1.83×7m、ф2.2×7m三條普通開(kāi)流管磨機(jī)礦渣微粉生產(chǎn)系統(tǒng)。產(chǎn)品銷(xiāo)路較好，售價(jià)隨水泥價(jià)格的波動(dòng)而波動(dòng)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。為了進(jìn)一步節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，2002年春決定采用我院開(kāi)流礦渣微管磨機(jī)技術(shù)對(duì)三臺(tái)磨機(jī)進(jìn)行改造后，磨機(jī)產(chǎn)量立即提高了20%以上,ф1.83×7m磨機(jī)產(chǎn)量達(dá)到3.6-3.8t/h。ф2.2×7m磨機(jī)產(chǎn)量達(dá)到5.8t/h，每噸礦渣微粉節(jié)省電費(fèi)約6元。該廠年產(chǎn)礦渣微粉11萬(wàn)噸，每年可節(jié)約電費(fèi)66萬(wàn)元以上。同時(shí)通過(guò)提高產(chǎn)量，年可多產(chǎn)礦渣微粉1.45萬(wàn)噸，新增利潤(rùn)1.45×40＝58萬(wàn)元。3臺(tái)磨機(jī)的改造費(fèi)用9萬(wàn)元，改造時(shí)間共7天，不到一個(gè)月就可收回改造費(fèi)用。
3、南通寶中建材有限公司
該公司位于南通市如皋縣九華鎮(zhèn)長(zhǎng)江村。建有一條ф2.4×11m“開(kāi)流高細(xì)磨”的礦渣微粉生產(chǎn)線。緊靠長(zhǎng)江，水路交通便利，且運(yùn)費(fèi)低廉。礦渣主要來(lái)自張家港和南京兩家鋼鐵公司，生產(chǎn)銷(xiāo)售80μm篩余小于1%，比表面積≥370m2/kg的純礦渣微粉，產(chǎn)品全部供應(yīng)上海建筑市場(chǎng)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。當(dāng)?shù)弥獡P(yáng)中大地水泥有限公司開(kāi)流礦渣微粉管磨機(jī)運(yùn)行情況后，于2004年6月采用開(kāi)流礦渣微粉管磨機(jī)技術(shù)對(duì)該磨機(jī)進(jìn)行改造，磨機(jī)產(chǎn)量由10.5t/h提高到12.5t/h以上，粉磨電耗下降約10千瓦時(shí)/噸。全年可節(jié)電80萬(wàn)千瓦時(shí)、增產(chǎn)礦渣微粉近萬(wàn)噸、可新增經(jīng)濟(jì)效益100萬(wàn)元以上。
4、華西超細(xì)礦粉有限公司
該公司位于江陰市華西村，隸屬于華西實(shí)業(yè)總公司。礦渣及粉煤灰均來(lái)自總公司內(nèi)部。2004年8月開(kāi)工建設(shè)2條ф2.4×13m開(kāi)流礦渣微粉管磨生產(chǎn)線，2005年1月8日投產(chǎn)。生產(chǎn)含7%粉煤灰的礦渣微粉，比表面積≥420m2/kg時(shí)產(chǎn)量≥12.5t/h.由于使用自產(chǎn)資源，礦粉/噸純利潤(rùn)50元以上，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益明顯，又于2005年6月8日開(kāi)工建設(shè)第3條ф2.4×13m開(kāi)流礦渣微粉管磨生產(chǎn)線，2005年10月建成投產(chǎn)，生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低。近日又準(zhǔn)備上第四條礦渣微粉管磨生產(chǎn)線，消滅掉剩余的全部礦渣。
5、湘潭華強(qiáng)新型建材有限公司
該公司位于湘潭市板塘區(qū)荷塘鄉(xiāng)，2005年春建設(shè)1條ф2.4×13m、功率1000KW的開(kāi)流礦渣微粉管磨生產(chǎn)線，由于磨機(jī)功率加大，填充率提高，生產(chǎn)含7%粉煤灰的礦渣微粉，比表面積≥420m2/kg時(shí)產(chǎn)量≥15t/h，磨機(jī)投資節(jié)省20多萬(wàn)元。目前產(chǎn)品供不應(yīng)求，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益可觀。
綜上所述，使用開(kāi)流礦渣微粉管磨機(jī)技術(shù)，一般較普通的開(kāi)流管磨機(jī)提高產(chǎn)量20－30%，節(jié)電15%以上，粉磨電耗≤60千瓦時(shí)/噸。工藝簡(jiǎn)單，操作方便，運(yùn)轉(zhuǎn)率高，產(chǎn)品顆粒級(jí)配合理，產(chǎn)品比表面積視市場(chǎng)要求任意調(diào)節(jié)，生產(chǎn)成本低。系統(tǒng)投資較閉路管機(jī)磨、輥式磨、輥壓機(jī)、立式磨等礦渣微粉生產(chǎn)系統(tǒng)，可節(jié)省30－200%的建設(shè)投資。為國(guó)內(nèi)大量的企業(yè)及中小投資者提供了投資少、見(jiàn)效快的礦渣微粉生產(chǎn)設(shè)備。使礦渣微粉的生產(chǎn)變得更容易，效益更理想，總產(chǎn)量將會(huì)有極大的提高。在為投資者帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，國(guó)家增加稅收的同時(shí)，還減少因生產(chǎn)等量水泥而帶來(lái)的資源消耗和大氣污染。屬于高效、新興的資源節(jié)約，環(huán)境友好的綠色產(chǎn)業(yè)。將為國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，社會(huì)和諧做出貢獻(xiàn)。
五、開(kāi)流礦渣微粉管磨機(jī)的規(guī)格及性能指標(biāo)
磨機(jī)規(guī)格m1.83-7.52.237-7.52.2-11-122.4382.4--102.4-132.6-133-11-133.2-13
電機(jī)功率kW245380570-630570630800125014001600
研磨體用量 t 243645-5540-4550-5580100115125
產(chǎn)品細(xì)度R4533333333
比表面積 m2/kg 420420420420420420420420420
臺(tái)時(shí)產(chǎn)量 t/h 469-1181112182025
