立磨用于生产镍渣微粉的控制系统改进和优化

2020-03-10黄敏荣梁坤跃殷素红

广东建材 2020年1期

黄敏荣梁坤跃殷素红马健

（1 阳江市大地环保建材有限公司；2 华南理工大学材料科学与工程学院）

0 引言

近年来，立磨工艺大量应用于生产矿渣、钢渣微粉，技术相对比较成熟[1-2]，但综合利用工业冶炼不锈钢产生的镍铁渣和不锈钢渣，来生产不同等级的镍渣微粉，国内很少见，有关利用立磨工艺生产镍渣微粉的控制系统，也未见有详细的报道。本文的目的是探讨立磨生产镍渣微粉的控制系统的主要改进和优化措施，为类似项目提供参考经验。

1 简述

早期的粉磨设备，主要是采用球磨机，在建材特别是水泥行业得到广泛的应用。虽然球磨机有适应性强、粉碎比大、操作可靠、维护简单等优点，但也存在工作效率低、体型笨重、生产能耗高的显著缺陷。国外从六十年代就开始采用立磨，而我国则从上世纪八十年代开始，在建材行业逐步推广使用立磨，特别是九十年代后，立磨在粉磨技术上取得了重大突破，解决了工艺和结构难点，新型耐磨材料的诞生也大大延长了立磨的使用寿命和维护保养周期，使得立磨的市场占有率越来越高[3-5]。

我司作为阳江地区不锈钢工业的配套企业，主要利用冶炼不锈钢产生的工业废渣作原材料，综合处理利用，生产矿物复合掺合料、矿渣粉、镍铁渣粉等建材产品。目前配置有两条立磨生产线，设备主要包括配料的计量皮带秤、输送长皮带、螺旋送料机、立磨、热风炉、收尘器、产品入库提升机、输送斜槽、钢板仓立体库等。所有设备和传感器通过网络连接到中央控制室，由分布式计算机控制系统（DCS 系统）集中调度控制。DCS 系统包括了中央操作站、现场控制站、网络系统设备、网络构成系统运行平台软件、组态开发软件和为此生产线编制的应用软件，以及现场一次仪表。系统设计遵循整体性、先进性、可靠性、经济性、实用性、易用性等设计原则，实现从配料、生产至储存的全自动控制、监视和管理，产品整个生产过程的参数、设备运行情况可实时反映出来，并根据现场工艺需要，对生产线上的所有设备进行联锁控制，对各种重要的参数进行自动调节，保证产品生产的优质、高产和低耗。

2 常规的矿渣立磨粉磨系统组成

常规的矿渣立磨粉磨系统通常是对粒化高炉矿渣采用立磨来粉磨，原材料主要是粒化高炉矿渣和石膏，主要设备有皮带输送机、除铁器、送料螺旋、热风炉、立磨、选粉机、袋式收尘器、风送斜槽、提升机、矿粉库等[6-7]，主要系统见图1。

3 镍渣在粉磨处理上的主要难点

图1 常规的矿渣立磨粉磨系统组成

⑴冶炼不锈钢会产生多种废渣，活性各异；即便同一种废渣，有时质量变化也比较大，利用不锈钢工业废渣生产建材产品，要满足有关国家标准的要求，例如细度、流动度比、活性指数等指标，采用单一一种废渣难以生产出合格的微粉产品，需要进行混合粉磨。

⑵高炉镍铁渣与粒化高炉矿渣相比，结构松散，比重较轻，吸水率高，对立磨的工艺参数及热风系统均有不同的要求[8]。

⑶普通钢渣一般都含有一定量的金属，主要是铁，对立磨设备的粉磨加工不利，必须在生产过程中除去。但冶炼不锈钢的废渣不同于钢渣，含有的金属有镍和铁，钢渣中的金属铁有磁性容易通过除铁器处理，而镍渣所含的金属中镍成分高，铁成分低，磁性较弱，一般的除铁器除不干净。

4 立磨工艺用于生产镍渣微粉的控制系统的改进和优化

利用不锈钢工业废渣采用立磨生产镍渣微粉，工作原理、主要设备和主要工艺流程与利用粒化高炉矿渣生产微粉基本相同，但因主要原材料有高炉镍铁渣、电炉镍铁渣、不锈钢精炼渣（AOD 炉和LF 炉的混合渣）、石膏等多种，配方复杂，变化多，所以必须对控制系统进行相应的改进和优化，才能适应实际生产的要求。我司生产线系统主要设备也是由皮带输送机、除铁器、送料螺旋、热风炉、立磨、选粉机、袋式收尘器、风送斜槽、提升机、矿粉库等组成，但系统布局和技术要求差别较大，主要系统组成如图2。

利用不锈钢工业废渣生产镍渣微粉和利用粒化高炉矿渣生产矿渣微粉的立磨系统主要区别如下：

⑴系统增加了对多种物料配比的控制。通过配置多达6 个下料斗，6 台皮带秤，使得高炉镍铁渣、电炉镍铁渣、不锈钢精炼渣、石膏等多种原材料可以按工艺配比组合使用，立磨生产线可以生产单纯的高炉镍铁渣粉，也能够生产多种规格的镍铁渣粉及复合掺合料产品。根据不同的产品配方随时进行相应的原材料比例搭配，以适应生产实际的需求，控制系统见图3。

图2 改进后的立磨粉磨系统组成

图3 配料系统

⑵为了在粉磨过程中将废渣的金属尽量除干净，所有的除铁器均采用定制的超强磁性的永久磁铁体。在输送皮带段、立磨回料皮带段、回料提升机下料段等地方，分别采用皮带式、滚筒式和管道式除铁器进行吸除含镍铁的金属。

⑶由于废渣中含有的金属有部分其镍含量偏高，磁性低，磁铁不容易吸附，故在系统中设置了回料中间仓，控制系统可以不定时控制直接外排，以便减少立磨内的废渣含镍金属量。

⑷为便于工作人员实时监控、随时调整系统的参数，将液压油站、选粉机、立磨主减速机、立磨主电机、磨辊润滑油站等重要设备的参数放置于同一控制界面上，方便随时调取监控并调整系统运行参数，见图4。

⑸增加独立加湿系统，调节原料湿度。生产线单独增加了储水水箱、水泵和阀门，将水管引入到磨机内部。当原材料比较干燥，影响磨机效率的时候，则需要对原材料进行喷水加湿处理以便达到合适的研磨水份。根据原料库原料情况通过控制系统可以直接启动水泵和阀门，喷水管可均匀对磨机内部的原材料进行加湿，提高了研磨效率和产品质量。这样较常规立磨系统的在输料过程中直接加水喷洒皮带上的原材料更为均匀、反应快速、容易准确控制加水量，效果明显改善，控制系统见图5。