丁 浩，羅 帆中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司；安徽 合肥 230051]

0 引言

鋼渣原料中因常含有大量的金屬鐵和磁性鐵，難破碎、難粉磨、難分選，現(xiàn)階段國內關于鋼渣粉磨的生產線都或多或少的存在著產量低、電耗高、產品質量不穩(wěn)定、設備故障率高、投資大、生產成本高等問題[1]。鋼渣微粉的生產也難以形成產業(yè)化，從而限制了鋼渣大規(guī)模的工業(yè)應用。本文依據(jù)輥壓機高壓料床擠壓粉碎原理，采用輥壓機對鋼渣進行擠壓試驗，開展了擠壓前后鋼渣易磨性變化試驗研究，并通過復合摻加方法來改善鋼渣微粉的活性。結果表明輥壓機聯(lián)合鋼渣粉磨系統(tǒng)有效的攻克了鋼渣難破碎難粉磨的技術難關[2]，提高了粉磨效率、降低了粉磨電耗、減少設備損耗，復合摻加方法有效提高了鋼渣微粉的活性，為鋼渣的規(guī)模化處理提供了一條行之有效的途徑。

1 鋼渣的化學成分及礦物組成分析

1.1 試驗原材料

原料：鋼渣原料，吉林通鋼熱燜鋼渣，比重3.23g/cm3；馬鋼存量較大的熱潑鋼渣（老渣），其化學成分見表1，密度為3.36 g/cm3，邦德功指數(shù)為36.06 kWh/t，經X射線衍射分析，其主要物相為C2S和C3S、Ca5（PO4）2SiO4、Ca2FeO5、Al14Ca12O33、Fe3O4、（MgO）x（FeO）y、CaO及少量的金屬Fe。

相對熟料來說，鋼渣中的硅酸鹽相含量低，這與化學分析中的CaO和SiO2含量相印證，正因為如此，盡管鋼渣具有一定膠凝性能，但其膠凝性能卻遠遠低于硅酸鹽水泥熟料。盡管鋼渣的化學分析中的MgO含量較高，但X射線結果表明MgO的存在形式是以R-O相存在，唐明述等人研究結果表明[3]，以固溶態(tài)存在的R-O相，無論是方鐵石還是MgO、FeO、MnO形成的固溶體，對水都比較穩(wěn)定，用高溫高壓也不能加速其水化，即認為R-O相是非活性的。較多研究表明導致鋼渣安定性不良的因素主要是游離f-CaO，應通過一定工藝處理手段降低其含量。

1.2 實驗方法

輥壓機擠壓試驗：將200 kg原料通過斗式提升機入試驗用HFCG60-15輥壓機的穩(wěn)流稱重倉，保證物料擠滿給料，物料經高壓輥磨機擠壓后，得到擠壓物料，選取擠壓后均勻物料用作下一步測試。設定輥壓機線速度為0.68m/s，輥壓機試驗壓力4～4.5 MPa。

表1 鋼渣、熟料的化學成分 %

相對易磨性試驗：參照開路易磨性試驗方法[4]，將試樣破碎并篩分至2.5 mm下，選取2.5 kg干基物料，加入至Ф305mm×305mm磨內，磨機每運轉一定時間停磨取樣，測定其比表面積。

邦德功指數(shù)：參照標準GB/T 26567—2011《水泥原料易磨性試驗方法（邦德法）》方法，功指數(shù)值Wi（kWh/t）以磨機平均每轉新生成的成品量G和入磨試樣80%通過的粒度F80、成品80%通過的粒度P80計算而得。

圖1 馬鋼熱潑鋼渣原料的XRD衍射圖譜

1.3 不同地區(qū)的鋼渣原料的邦德功指數(shù)測試

邦德功指數(shù)作為原料粉磨特性的一個重要參數(shù)，已經被廣泛采用來表征某種材料的粉磨的難易程度，并可作為粉磨系統(tǒng)產量和能耗推斷的重要依據(jù)。測試了不同廠家的鋼渣原料的邦德功指數(shù)，受測試樣共計32個，見表2；邦德功指數(shù)從18.9～36.1 kWh/t，平均值在26～31 kWh/t，相對于已經做過的大量的熟料和礦渣的功指數(shù)（熟料：15～17 kWh/t、礦渣：22～26 kWh/t），鋼渣相對較難磨[5]。

2 輥壓機擠壓后鋼渣相對易磨性

2.1 試驗輥壓機擠壓前后鋼渣的易磨性

此次研究將使用實驗型輥壓機，規(guī)格為HFCG60-15，處理量5～12 t/h，工作壓力在3～5 MPa可調，對通鋼鋼渣原料進行擠壓試驗，選取擠壓前后的鋼渣原料和擠壓料，采用相對易磨性試驗方法，對比擠壓一次前后的易磨性數(shù)據(jù)，表征輥壓機對鋼渣原料易磨性改善效果以及節(jié)能效果，測定的數(shù)據(jù)如表3和圖2。

表3的數(shù)據(jù)表明每一次擠壓循環(huán)能夠產生約40 m2/kg的比表面積，粉磨至420m2/kg比表面積時，原鋼渣用試驗球磨機粉磨時，需要約51.69 kWh/t，經輥壓機4.3 MPa壓力擠壓一次后，粉磨到同樣420 m2/kg比表面積時，試驗球磨機的能耗降低至38.76 kWh/t，減少幅度25%。表明鋼渣原料在通過壓力區(qū)時受到高壓料床粉碎擠壓力作用并接受大量的能量輸入，使得鋼渣原料中的大部分顆粒被破碎并在顆粒內部形成裂紋，使得鋼渣易磨性得到了較大改善。

表2 國內不同廠家的鋼渣原料的邦德功指數(shù)

表3 通鋼鋼渣擠壓前后的試驗粉磨數(shù)據(jù)

圖2 實驗磨鋼渣擠壓前后的能耗對比

2.2工業(yè)生產時擠壓前后鋼渣的易磨性

為了使實驗室數(shù)據(jù)與工業(yè)生產數(shù)據(jù)較好結合和充分驗證，特選取了馬鞍山B廠鋼渣微粉生產線的鋼渣原料以及經輥壓機擠壓后入磨前的鋼渣料，采用同樣的易磨性方法，對比擠壓前后易磨性改善效果以及節(jié)能效果，具體數(shù)據(jù)見表4和圖3。

表4 馬鞍山B廠工業(yè)生產時鋼渣擠壓前后的試驗磨粉磨數(shù)據(jù)

圖3 實驗磨工業(yè)生產的鋼渣擠壓前后的能耗

實驗室球磨機能耗變化說明經擠壓后的鋼渣易磨性得到了改善，表現(xiàn)在球磨機能耗的降低，輥壓機在擠壓時的能耗統(tǒng)計如何，因此根據(jù)國家建筑材料工業(yè)水泥能效環(huán)保評價檢測測試中心于2012年1月測定了鋼渣微粉生產線生產能力、噸產品的綜合電耗、噸產品主機電耗及成品的細度和比表面積，見表5。

按照原料易磨性數(shù)據(jù)計算球磨機粉磨到成品比表540 m2/kg的系統(tǒng)能耗62 kWh/t，而實測配備輥壓機工業(yè)生產線系統(tǒng)能耗47.6 kWh/t，其中輥壓機能耗9.3 kWh/t，球磨機能耗28.1 kWh/t，其他輔機能耗10 kWh/t，系統(tǒng)能耗降低23%。

表5 系統(tǒng)產量和單位產品綜合電耗

3 結論

不同地區(qū)的鋼渣邦德功指數(shù)值說明，相對于熟料和礦渣，鋼渣較難磨，其粉磨功指數(shù)的均值Wi在26～31 kWh/t；鋼渣的擠壓和易磨性試驗表明：鋼渣原料經輥壓機高壓料床粉碎擠壓作用后接受了大量的能量輸入，使得鋼渣原料中的大部分顆粒被破碎并在顆粒內部形成裂紋，改善了鋼渣的易磨性，有效的降低了鋼渣的粉磨電耗，實驗室和工業(yè)運行數(shù)據(jù)表明經輥壓機高壓料床擠壓后可降低鋼渣粉磨系統(tǒng)能耗20%左右。