隨著我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與節(jié)能減排的深入推進(jìn)，工業(yè)廢渣高活性微粉的制備與應(yīng)用研究已成為水泥行業(yè)和混凝土行業(yè)的熱點(diǎn)課題。
眾所周知，?；郀t礦渣系冶金行業(yè)高爐冶煉生鐵加入石灰石或白云石作熔劑時(shí)排出的工業(yè)廢渣，每生產(chǎn)1t生鐵，大約排出0.3t~1.0t?；郀t礦渣。其礦物成分為CaO－SiO2－Al2O3，三元相圖中處于C2AS、CAS2、CS、C2S結(jié)晶區(qū)，其活性取決于化學(xué)成分和礦物組成及玻璃體含量。與通用水泥熟料成分相比，可將礦渣看作是一種經(jīng)過(guò)高溫煅燒的低鈣、高硅熟料，具有良好的后期強(qiáng)度持續(xù)增長(zhǎng)能力。
制備礦渣微粉的粉磨工藝主要有以下幾種：（1）采用管磨機(jī)；（2）輥壓機(jī)+VSK選粉機(jī)+高效選粉機(jī)；（3）立磨；（4）筒輥磨。除管磨機(jī)外，后三種設(shè)備都實(shí)現(xiàn)了高效率的料床粉磨，粉磨電耗<45kWh/t，甚至<40kWh/t。盡管管磨機(jī)粉磨電耗要比立磨高出15kWh/t左右，但因立磨一次性投資較大，仍有多數(shù)企業(yè)采用管磨機(jī)制備礦渣微粉。本文擬對(duì)礦渣開流管磨機(jī)各倉(cāng)抗磨件材料的選擇進(jìn)行探討，謬誤之處，懇望各位同仁予以批評(píng)指正。
一、管磨機(jī)各倉(cāng)襯板、隔倉(cāng)板、研磨體及其它抗磨件的磨損機(jī)理
1.磨頭襯板（端襯板、盲板）
礦渣磨與水泥磨內(nèi)配置沒有太大的區(qū)別，只是由于礦渣的玻璃體含量高、韌性好，顯微硬度大（HV650左右），高于新型干法窯熟料（HV550左右）。雖然入磨粒度一般在8mm以下，但因產(chǎn)地不同，化學(xué)成分﹑礦物組成及冷卻制度不同，其邦德功指數(shù)>17kWh/t，甚至>24kWh/t；以邦德功指數(shù)數(shù)據(jù)分類判斷礦渣的易磨性屬于堅(jiān)硬的難磨物料，其粉磨特性是易碎難磨（易磨性極差），據(jù)某設(shè)計(jì)院測(cè)定礦渣的粉磨功指數(shù)比熟料高34%，保利休斯公司試驗(yàn)礦渣易磨性比熟料高出31%。筆者在實(shí)際生產(chǎn)工作中還發(fā)現(xiàn)：在堿性礦渣﹙堿性系數(shù)MO=CaO＋MgO/SiO2＋Al2O3>1.0﹚、中性礦渣﹙MO＝1.0﹚、酸性礦渣﹙MO<1.0﹚三個(gè)礦渣品種中，堿性渣的易磨性最好、中性渣居中、酸性渣的易磨性最差；隨著CaO/SiO2比值的減小礦渣易磨性變差，且SiO2含量越高，易磨性越差；急冷的礦渣易磨性好，慢冷的礦渣易磨性差。
管磨機(jī)內(nèi)部為四周不限的開放性粉磨空間，僅能依靠研磨體“集群研磨效應(yīng)”，仍不能像立磨、輥壓機(jī)那樣實(shí)現(xiàn)料床粉磨。磨頭襯板（端襯板、盲板）位于磨機(jī)一倉(cāng)（粗磨倉(cāng)）進(jìn)料端，因入磨礦渣的粒度較小，尚需充分考慮一倉(cāng)的粗研磨功能，一倉(cāng)內(nèi)所用鋼球直徑不大，一般最大球徑椎70mm或小于椎70mm，平均球徑大多數(shù)<45mm，球的沖擊負(fù)荷較小，且以粗研磨為主，故磨頭襯板受到球的擠壓并以1/3～2/3外圓周部位承受磨球及物料相對(duì)滑動(dòng)研磨時(shí)形成切削，其磨損機(jī)理為切削磨損。
2.一倉(cāng)（粗磨倉(cāng)）襯板
礦渣磨機(jī)一倉(cāng)（粗磨倉(cāng)）所用襯板與水泥磨一倉(cāng)基本相同，其工作表面形狀多數(shù)選用對(duì)研磨體提升能力較好的曲面階梯襯板，該襯板提升研磨體的運(yùn)動(dòng)軌跡為阿基米德對(duì)數(shù)螺線，對(duì)于同層研磨體的提升高度相同。
由于入磨礦渣的粒度均較小，對(duì)應(yīng)的一倉(cāng)所配球徑一般多采用椎70mm~椎20mm之間的五級(jí)或六級(jí)級(jí)配，因級(jí)配中球徑較小，單位重量條件下球的個(gè)數(shù)多，對(duì)礦渣的粗磨能力良好。磨機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，一倉(cāng)階梯襯板的磨損機(jī)理是由于受到研磨體集群的小能量高頻率沖擊，隨著時(shí)間的推移，其疲勞磨損和鑿削磨損的加劇而淘汰。
實(shí)際運(yùn)行中觀察發(fā)現(xiàn)一倉(cāng)襯板有類似的磨損規(guī)律：在相同襯板材質(zhì)﹑同種被磨物料、相同磨損時(shí)間條件下，雙螺栓聯(lián)接的(雙孔)大塊階梯襯板磨損程度均大于單螺栓聯(lián)接的（單孔）小塊階梯襯板，這可能因大塊襯板的受力面積大、接受到研磨體沖擊次數(shù)多所致。礦渣磨內(nèi)一倉(cāng)小塊階梯襯板的磨損比較均勻，進(jìn)磨測(cè)量其階梯大頭厚度，一般每塊小襯板之間大頭厚度最大磨損量與最小磨損量差值不超過(guò)3mm;而每塊雙螺栓聯(lián)接的(雙孔)大階梯襯板大頭厚度最大磨損量與最小磨損量相差值則在3mm~5mm。充分說(shuō)明：相同抗磨材質(zhì)時(shí)，小塊階梯襯板的整體強(qiáng)度比大塊襯板好，且受力面積相對(duì)較小，磨機(jī)運(yùn)行中受研磨體沖擊次數(shù)相對(duì)較少，故其磨損程度較小且均勻。
3.過(guò)渡倉(cāng)、細(xì)磨倉(cāng)襯板
礦渣管磨機(jī)的過(guò)渡倉(cāng)（第二倉(cāng)）及細(xì)磨倉(cāng)（第三倉(cāng)）多采用工作表面小波紋形狀襯板，厚度在50mm~65mm，單螺栓或雙螺栓聯(lián)接。其中細(xì)磨倉(cāng)內(nèi)設(shè)有3~5圈“活化環(huán)”（或稱活化襯板），主要作用是激活微形研磨體的集群能量，消除滯留區(qū)，將微段研磨能力及粉磨功效的技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮至最大化。該“活化環(huán)”與研磨體、物料之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其磨損機(jī)理以切削形式的磨料磨損為主。
礦渣磨的過(guò)渡倉(cāng)和細(xì)磨倉(cāng)除個(gè)別情況在過(guò)渡倉(cāng)使用小球外，一般都采用較小規(guī)格段（椎18mm以下）或微段作研磨體，且細(xì)磨倉(cāng)內(nèi)使用的微段最大直徑大多在椎14mm以下。由于采用小規(guī)格微段，單個(gè)段的重量小，在單倉(cāng)裝載量相同條件下，微段的個(gè)數(shù)多，段與被磨物料間的總接觸面積大，是大規(guī)格段的2.5倍以上。磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，磨內(nèi)最外層研磨體被襯板有規(guī)律地提升，其運(yùn)動(dòng)軌跡以低拋落為主，同時(shí)伴有與襯板之間的切向滑動(dòng)摩擦；在細(xì)磨倉(cāng)內(nèi)設(shè)置的幾圈“活化環(huán)”，可使小規(guī)格研磨體獲得更大的動(dòng)能，充分顯示出微段在對(duì)微細(xì)顆粒物料粉磨作業(yè)中獨(dú)具的“集群研磨效應(yīng)”，強(qiáng)化對(duì)礦渣的磨細(xì)能力，最終使得比表面積≥430m2/kg、活性指數(shù)為S95或S105級(jí)的礦渣微粉。
綜合上述分析認(rèn)為：礦渣磨機(jī)過(guò)渡倉(cāng)、細(xì)磨倉(cāng)內(nèi)筒體襯板的磨損機(jī)理屬于低應(yīng)力劃傷式磨料磨損。
4.篩分隔倉(cāng)板與磨尾出料篦板
篩分隔倉(cāng)板與磨尾出料篦板其主要功能是：篩析過(guò)濾被磨物料；隔離研磨體；磨內(nèi)通風(fēng)。
三倉(cāng)開流礦渣磨內(nèi)均設(shè)置兩道篩分隔倉(cāng)板，每道篩分隔倉(cāng)板都由安裝的固定支架、普通篦板﹙篦縫5mm~8mm﹚、內(nèi)篩分篩板（內(nèi)篩分篩板分為普通扇形和螺旋線形兩種結(jié)構(gòu)形式，以螺旋線形篩分效果最好，篩板縫一般在1.8mm~3mm之間取值）及盲板與中心導(dǎo)料錐組成。篩分隔倉(cāng)板充分利用內(nèi)篩分篩板“小篦縫，大流通”的原理設(shè)計(jì)而成，普通篦板與內(nèi)篩分篩板、盲板與中心導(dǎo)料錐均安裝于固定支架上，采用螺栓聯(lián)接形式固定。其中內(nèi)篩分篩板上有足夠多的篩分縫﹙篩分縫有垂直90°和水平180°及弧線形三種形式﹚，用于過(guò)濾篩析粗顆粒物料，未能通過(guò)篩縫的顆粒則由中心導(dǎo)料錐返回頭倉(cāng)重新粉碎，合乎粒度要求的物料才能進(jìn)入下一倉(cāng)研磨；中心導(dǎo)料裝置承擔(dān)通風(fēng)及過(guò)料中的輸送、普通篦板和盲板的組合設(shè)置則是為了防止內(nèi)篩分篩板的磨損﹙內(nèi)篩分板可用厚度2.5mm～3.0mm的不銹鋼板制作，防磨效果更好﹚。
整套組合而成的篩分隔倉(cāng)板安裝固定在磨機(jī)筒體上，隨磨機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)物料進(jìn)行篩分。篩分隔倉(cāng)板磨損區(qū)域主要以1/3~2/3外圓周部分，此部分受到研磨體及物料相對(duì)滑動(dòng)產(chǎn)生切削應(yīng)力與擠壓應(yīng)力，其磨損機(jī)理為切削磨損。
磨尾出料篦板的磨損機(jī)理與磨頭襯板（端襯板、盲板）、篩分隔倉(cāng)板相同。
