任朝軍 王 迪

1.上海寶鋼節(jié)能技術(shù)有限公司；2.上海寶鋼新型建材科技有限公司

1 引言

寶鋼是國內(nèi)第一家建設(shè)?；郀t礦渣粉生產(chǎn)線的鋼鐵企業(yè)，通過引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新的模式，20余年以來在上海、南京、烏魯木齊、湛江等地建設(shè)10余條?；郀t礦渣粉生產(chǎn)線，其中絕大多數(shù)生產(chǎn)線由寶鋼內(nèi)部設(shè)計(jì)單位負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)?？偨Y(jié)現(xiàn)有生產(chǎn)線在設(shè)計(jì)過程的經(jīng)驗(yàn)和不足，整理匯總生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，可以持續(xù)優(yōu)化后續(xù)生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。

2 ?；郀t礦渣粉介紹

高爐煉鐵的基本任務(wù)為使用還原劑（焦炭、煤等）在高溫下將鐵礦石或含鐵原料還原成液態(tài)生鐵，其主要產(chǎn)品為液態(tài)生鐵，副產(chǎn)品為液態(tài)爐渣、高爐煤氣及煤氣附帶的爐塵。鐵礦石中的脈石以及焦炭燃燒后剩余的灰分（主要成分為SiO2、Al2O3）與堿性助熔劑中的CaO、MgO結(jié)合形成低熔點(diǎn)化合物，在高爐內(nèi)熔化為流動(dòng)性良好的高爐爐渣。高爐爐渣的主要成分為CaO、SiO2、Al2O3，三種主要成分的總比例超過90%，和MgO、FeO 等氧化物及一些硫化物（CaS 和MnS、FeS 等），個(gè)別情況下可能還有TiO2、P2O5等。液態(tài)高爐爐渣從高爐排出，經(jīng)過高壓水水淬形成粒化高爐礦渣。?；郀t礦渣可以作為高爐礦渣粉、礦渣硅酸鹽水泥、礦渣棉、微晶玻璃的主要原料，應(yīng)用途徑非常廣泛。

?；郀t礦渣經(jīng)過粉磨、干燥，制備為?；郀t礦渣粉，在粉磨過程中可以加入適量的天然石膏和助磨劑。高爐礦渣粉的主要應(yīng)用途徑是作為水泥和混凝土的摻合料，其組成成分、性能參數(shù)均應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18046—2017《用于水泥、砂漿和混凝土中的?；郀t礦渣粉》的要求。

3 ?；郀t礦渣粉生產(chǎn)線工藝流程

?；郀t礦渣通過定量給料機(jī)、帶式輸送機(jī)等設(shè)備定量輸送至立磨機(jī)磨盤上部，磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生離心力使料移至周邊，進(jìn)入磨輥與磨盤之間，磨輥在液壓裝置和加壓機(jī)構(gòu)作用下，向磨輥與磨盤間的物料施加壓力，物料逐漸被碾壓成細(xì)粉。熱風(fēng)爐產(chǎn)生的高溫氣流送入立磨機(jī)，熱風(fēng)將碾磨生成的細(xì)粉送至立磨機(jī)上部的選粉機(jī)區(qū)域，該過程中細(xì)粉經(jīng)過高溫加熱后水分揮發(fā)。未隨熱風(fēng)上升的粗粉及鐵粉從磨盤邊緣落入排料口卸出立磨機(jī)，通過外循環(huán)系統(tǒng)再返回磨盤循環(huán)粉磨。選粉機(jī)將符合產(chǎn)品規(guī)格要求的細(xì)粉選出，粒徑不合格的細(xì)粉則沿返料斗再次落到磨盤上被碾磨。主引風(fēng)機(jī)運(yùn)行后產(chǎn)生負(fù)壓氣流，選粉機(jī)選出的合格細(xì)粉在負(fù)壓氣流的作用下從立磨機(jī)排出進(jìn)入袋式收粉器。氣流穿過袋式收粉器的濾袋后排放，細(xì)粉被濾袋捕集后落入灰斗，該細(xì)粉即為粒化高爐礦渣粉。袋式收粉器收集的?；郀t礦渣粉通過空氣輸送斜槽等輸送設(shè)備或氣力輸送設(shè)備進(jìn)入礦渣粉儲(chǔ)存庫內(nèi)，礦渣粉儲(chǔ)存庫上部為物料層，下部為卸料層。物料層底部設(shè)置氣化設(shè)備，持續(xù)向物料層輸送高壓氣流，防止粒化高爐礦渣微粉板結(jié)。卸料層設(shè)置卸料裝車機(jī)、袋式除塵器等卸料設(shè)備，產(chǎn)品運(yùn)輸車輛行駛至卸料層，啟動(dòng)卸料設(shè)備，?；郀t礦渣粉從物料層底部卸出進(jìn)入運(yùn)輸車輛。?；郀t礦渣粉生產(chǎn)線的工藝流程詳見圖1。

注：

高爐礦渣上料單元：1-定量給料機(jī)、2-帶式輸送機(jī)；

高爐礦渣粉磨單元：3-立磨機(jī)、4-斗式提升機(jī)、5-袋式收粉器、6-主引風(fēng)機(jī)、7-熱風(fēng)爐、8/10-空氣輸送斜槽、9-斗式提升機(jī)；

高爐礦渣粉儲(chǔ)存單元：11-礦渣粉儲(chǔ)存庫、12-袋式除塵器、13-庫底氣化設(shè)備、14-卸料裝車機(jī)。

圖1 ?；郀t礦渣粉生產(chǎn)線工藝流程圖

4 ?；郀t礦渣粉生產(chǎn)線設(shè)計(jì)要點(diǎn)

?；郀t礦渣粉生產(chǎn)線由高爐礦渣儲(chǔ)存單元、高爐礦渣上料單元、高爐礦渣粉磨單元、高爐礦渣粉儲(chǔ)存單元組成，配套設(shè)施包括中央控制單位、能源介質(zhì)單元、總圖單元、辦公設(shè)施單元。各單元的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下。

4.1 高爐礦渣儲(chǔ)存單元

高爐礦渣儲(chǔ)存單元的生產(chǎn)用途為儲(chǔ)存生產(chǎn)線的原材料-高爐礦渣等，確保生產(chǎn)線連續(xù)運(yùn)行，主要設(shè)施包括封閉廠房、儲(chǔ)存料格、布料設(shè)施，該單元的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下。

①為避免揚(yáng)塵污染環(huán)境，?；郀t礦渣必須儲(chǔ)存在封閉廠房?jī)?nèi)。②根據(jù)項(xiàng)目占地面積、建設(shè)投資等因素確定高爐礦渣的儲(chǔ)存量，儲(chǔ)存量不宜小于生產(chǎn)線72h的需求量。③?；郀t礦渣的含水率為8%～13%，在儲(chǔ)存期間會(huì)瀝出部分水分，瀝出水呈堿性；要求廠房必須設(shè)置防水地坪，以防止污染土壤及地下水。④廠房地坪設(shè)置排水溝以收集瀝出水，收集的瀝出水優(yōu)先消耗于生產(chǎn)線，剩余瀝出水必須經(jīng)水處理設(shè)施凈化處理合格后才能排放。

4.2 高爐礦渣上料單元

高爐礦渣上料單元的生產(chǎn)用途為將儲(chǔ)存單元內(nèi)的高爐礦渣連續(xù)、定量輸送至粉磨單元，主要設(shè)施包括取料設(shè)施、受料斗、定量給料機(jī)、帶式輸送機(jī)、中間倉、電磁除鐵器，該單元設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：①取料設(shè)施包括堆取料機(jī)、起重機(jī)抓斗、斗式裝載機(jī)等不同型式，根據(jù)建設(shè)投資、儲(chǔ)料規(guī)模、生產(chǎn)線產(chǎn)量、運(yùn)行成本等因素選擇取料設(shè)施。②受高爐礦渣的粒徑、含水率等因素影響，帶式輸送機(jī)最適宜作為高爐礦渣的短距離輸送設(shè)備。③取料設(shè)施運(yùn)行狀況受操作工人的影響較大，為確保生產(chǎn)線連續(xù)運(yùn)行須設(shè)置中間倉，中間倉的儲(chǔ)料能力不宜小于生產(chǎn)線2h的需求量。④為避免高爐礦渣灑落至地面，帶式輸送機(jī)必須設(shè)置全封閉通廊，通廊地坪也全封閉。⑤盡量減少帶式輸送機(jī)的數(shù)量，既可以降低建設(shè)投資，同時(shí)可以降低運(yùn)行成本、降低設(shè)備故障機(jī)率。

4.3 高爐礦渣粉磨單元

高爐礦渣粉磨單元的生產(chǎn)用途為將高爐礦渣粉磨、干燥為高爐礦渣粉，主要設(shè)施包括立磨機(jī)、袋式收粉器、主引風(fēng)機(jī)、排氣筒、熱風(fēng)爐，該單元設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：①立磨機(jī)為?；郀t礦渣粉生產(chǎn)線的核心設(shè)備，立磨機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)能為生產(chǎn)線的臺(tái)時(shí)產(chǎn)能，立磨機(jī)的選型決定了生產(chǎn)線其他設(shè)備的選型。目前，以臺(tái)時(shí)產(chǎn)能為參數(shù)，成熟運(yùn)行的國產(chǎn)立磨機(jī)的規(guī)格多為90t/h、130t/h、180t/h，并有繼續(xù)向大型化發(fā)展的趨勢(shì)。②選粉效果直接決定高爐礦渣粉的品質(zhì)，熱風(fēng)爐、選粉機(jī)、袋式收粉器、主引風(fēng)機(jī)等設(shè)備組成一風(fēng)力平衡系統(tǒng)，該風(fēng)力平衡系統(tǒng)內(nèi)的所有進(jìn)料口、出料口均需設(shè)置鎖風(fēng)閥門，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。③?；郀t礦渣中含有1%～3%的鐵粒、鐵粉，在進(jìn)入立磨機(jī)前必須設(shè)置除鐵裝置。④袋式收粉器收集的高爐礦渣粉向礦渣粉儲(chǔ)存庫的運(yùn)輸方式，通常有空氣輸送斜槽輸送和氣力輸送2種途徑，空氣輸送斜槽適用于近距離輸送、氣力輸送適用于長(zhǎng)距離輸送。

4.4 高爐礦渣粉儲(chǔ)存單元

高爐礦渣粉儲(chǔ)存單元為生產(chǎn)線產(chǎn)品的倉儲(chǔ)庫，主要設(shè)施包括礦渣粉儲(chǔ)存庫、庫底氣化設(shè)備、卸料裝車機(jī)，該單元設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：①高爐礦渣粉屬于粉塵，在輸送、儲(chǔ)存、裝車等環(huán)節(jié)均存在揚(yáng)塵現(xiàn)象，合理的除塵系統(tǒng)為該單元的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。②礦渣粉儲(chǔ)存庫的結(jié)構(gòu)型式包括鋼筋混凝土、焊接式鋼板倉、螺旋式鋼板倉，不同結(jié)構(gòu)型式在建造成本、維護(hù)成本、壽命周期等方面存在差異，需要根據(jù)生產(chǎn)線的地理位置、投資規(guī)模、管理水平等因素綜合考慮。

4.5 總圖單元

總圖單元包括全廠總圖布置、全廠道路、全廠運(yùn)輸、外部管線、全廠綠化等內(nèi)容，該單元的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：①生產(chǎn)線運(yùn)行期間，高爐礦渣粉磨單元存在較大其他、高爐礦渣粉儲(chǔ)存單元存在揚(yáng)塵隱患，辦公設(shè)施單元盡量遠(yuǎn)離高爐礦渣粉磨單元和高爐礦渣粉儲(chǔ)存單元。②粒化高爐礦渣粉生產(chǎn)線的生產(chǎn)原料-高爐礦渣、產(chǎn)品-高爐礦渣粉的運(yùn)輸量大，運(yùn)輸車輛多，生產(chǎn)區(qū)域道路與辦公區(qū)域道路應(yīng)設(shè)計(jì)物理隔離。③高爐礦渣粉通常采用氣力吸排罐車運(yùn)輸，經(jīng)常出現(xiàn)吸排罐車排隊(duì)裝車的現(xiàn)象，應(yīng)設(shè)計(jì)專用停車場(chǎng)或增加道路寬度用于吸排罐車停車排隊(duì)。

5 結(jié)束語

?；郀t礦渣粉生產(chǎn)線具有產(chǎn)能大、裝備重、單元多、運(yùn)輸量大的特點(diǎn)，進(jìn)行?；郀t礦渣粉生產(chǎn)線設(shè)計(jì)，必須根據(jù)地理位置、投資規(guī)模、外部條件等因素因地制宜、多次論證，掌握生產(chǎn)線各單元設(shè)計(jì)要點(diǎn)，持續(xù)優(yōu)化各單元設(shè)計(jì)，確保生產(chǎn)線的投資、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、環(huán)保等綜合效益最大化。