水渣陈化对立磨生产带来的影响分析

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　　摘要：受风吹、雨打、日晒及堆压的影响，水渣堆放一定时间后，水渣颗粒的粒型会受到破坏，且随时间的延长，这种现象会加重。本文通过Φ500mm×Φ500mm试验磨数据，分析可能对立磨生产带来的影响。
　　关键词：水渣陈化;立磨生产;影响
　　引言
　　受市场等因素影响，矿渣粉生产企业新进水渣原料不能及时被消耗，露天归堆存放成必然选择。这些水渣受风吹、雨打、日晒，水渣颗粒的粒型明显会受到破坏，且随堆放时间的延长，这种变化会加重。为此，我们从水渣的形成机理、水渣颗粒结构以及Φ500mm×Φ500mm试验磨数据进行分析，由此分析对立磨生产带来的利弊。
　　一、水渣的形成机理及颗粒结构
　　我们知道，水渣又称粒化高炉矿渣，是炼铁时的高温液态熔融渣经“水淬”处理而成的粒状颗粒。其水淬效果直接受“渣水”温度差及“渣水”接触的充分性影响。一般来说，“液态渣和冷却水”的温度差越大、接触越充分，渣的水淬效果就会越好。
　　水渣颗粒是由无数的晶粒及未玻璃化的粉体组成。由内到外分别是由晶核、玻璃晶粒及填充在之间的未玻璃化的粉体。当水渣的水淬效果不好时，形成水渣颗粒的晶粒间就会有充分的重排时间，其排列也会较为有序，这种状况带来的效果是水渣颗粒外观整体显得光滑、致密，晶粒间的联接键（力）较强，要使用较强的外力才能将其破坏。一般来说，这种渣的晶体含量较高，玻璃体含量相对少些，渣的活性也稍差;当水渣的水淬效果较好时，晶粒排列就会杂乱无序，晶粒间交错结成网状结构，这种网状结构让水渣颗粒外观显得成型但内部却疏松的状态，晶粒间联接键（力）也较弱，使用较小的外力就能将其破坏。一般来说，这种渣的玻璃体含量较高，晶体含量相对少些，渣的活性会较高。
　　二、水渣陈化模拟试验（Φ500mm×Φ500mm磨试验）
　　2018年下半年，我们利用化验室小试验磨做过水渣陈化模拟试验，取得试验数据如下：
　　备注
　　陈化方式：从水渣堆场一次性采取新进厂湿水渣约50KG（同一车），用内有塑料膜的编织袋装好，每次从袋中取出试验所需用量后再将袋口扎紧放在小磨房内。这种陈化方式的优缺点：
　　优点：能尽可能的保证水渣的水份含量。
　　缺点：是因物料的量较少，袋内物料的的温度难于保持，且对日晒的影响仅限于环境温度的变化。
　　但这种方式也是目前最接近堆场水渣的陈化条件的有效方式。
　　（一）数据分析：
　　细度、比表面积是体现矿渣易磨性的指标。从表一中不难看出，细度（0.045mm方孔筛筛余量）、比表面积在10月10日前后均有明显的不同，特别是比表面积的变化更为明显，到11月7日达到最大值。也就是说，当水渣存放时间30～40天左右时，水渣的易磨性可能发生了突变，在70天左右时达到拐点。下面将10月10日前后的数据分别统计如下：
　　从表二中看出：10月10日后细度比之前降低一个单位值;比表面积增加了约20个单位值。
　　分析：
　　（1）、细度：10月10日前，可能是水渣的颗粒形状保持得比较完整，水渣的脆性也未发生明显变化，而10月10后，水渣出现粉化，颗粒形状受到破坏。
　　我们知道，试验小磨（Φ500mm×Φ500mm）是完全封闭的单运转设备。其工作原理是：物料在磨内反复  受到钢球的冲击及钢段研磨  从而得以磨细。相同的物料，在同等条件下，物料粉化的轨迹和结果应具有相似性。
　　水渣中，由于含有少量的晶体（晶粒排列整齐、致密），在小试验磨中很难将其进一步磨细，因此，当物料在磨内运行一定时间后，粉体的筛余量（细度）将不再会有明显的变化。
　　从数据看，10月10日前（除9月12日外）均保持在4.5%左右，10月10日后基本保持在3.0%。因此，我们有理由相信，30～40天左右时间，水渣易磨性发生突变。
　　（2）、比表面积：10月10日前，比表较为平稳，在450（m2/kg）左右小幅震荡，在10月10日后，突然跃升，在11月7日达到最大值，往后有小幅下挫。从以上这段描述来看，比表面积的变化可能划分为三个阶段，两个突变点较为合适。但总体来看，比表面积的变化突变节点与细度的一致。
　　水渣在小试验磨中是因：反复  受到钢球的冲击及钢段的相互位移产生的摩擦作用  而得以研细，当水渣被磨细到一定程度后，不能及时被排出，而继续停留在磨内，微细颗粒将会产生静电，微细颗粒间又会相互  吸  在一起，这就是“过粉磨现象”。这时，如果物料继续粉磨下去，比表面积的  表观值  不会增加，反而会有一定幅度降低。介于此，我们可作出如下适当推理：在11月7日（70天左右）这个时间节点，水渣的粉化可能已达最大值，这时，水渣的易磨性也是最好的，因为此时水渣更易磨到更细，更易产生“过粉磨现象”。
　　（二）、水渣陈化分析
　　由于受风吹、雨打、日晒的作用，水渣堆内形成“温热效应”。水渣颗粒内  晶粒间的联接键  被破坏，水渣颗粒的网状结构崩塌，分离形成更小颗粒，粉化加重。这种变化的直接结果是水渣的细颗粒含量大量增加，大颗粒的含量明显降低，且粒径大幅降低。
　　当这些水渣进入磨内后，其粉磨过程为：由原来的“先细碎再研磨”变化到以“以研磨为主”。因此，物料得以充分的研磨，粉体的比表面积也相应增加。这与小试验磨的数据分析结果是相一致的。
　　综上可知，当水渣陈化30～40天左右，是水渣的易磨性发生突变第一时间点，当陈化70天左右时，易磨性达到最好值。
　　三、水渣陈化对立磨生产的影响
　　（一）立磨工作原理
　　1、磨盘中央的物料受离心力作用下，向磨盘边缘移动，从而被磨辊碾压而得以粉碎;
　　2、受磨辊与磨盘的剪切力作用，产生一定的研磨效果;
　　3、粉碎后的物料从磨盘边缘溢出，同时被来自喷嘴环（风环）高速向上的热气流带至选粉机，合格细粉被选出，不合格细粉进入立磨再粉磨。
　　（二）水渣的立磨生产
　　在小试验磨中，因反复的研磨作用，“过粉磨现象”会较为突显。也就是说，当研磨到一定程度后，比表不会再增加，反而会有所降低;而细度则会将磨机的能力值发挥到极致（细度不会再发生明显变化）。与试验磨不同的是，水渣在立磨生产中，主要受到磨辊的碾压得以细碎，由于选粉机能及时将细粉选出，“过粉磨现象”表现会较为平淡，反而是陈化导致的粉化会在磨辊下形成的“棉垫效应”，缓冲了磨辊对水渣的碾压，使其粗颗粒的细碎效果降低。这时，粉体的比表面积会有一定幅度的提升，但细度（0.045方孔筛筛余量）反而会升高。
　　因此，当对筛余要求较低，而又对比表面积要求较高时，进厂的水渣原料完全可以先堆放40 ～70天再入磨粉磨（场地允许时），可以提高产量，从而降低能耗。
　　（备注：由于水渣的玻璃体含量大多在95%以上，水渣在陈化期间矿物组份的水化对水渣的活性影響较为有限，因此，对矿粉产品的品质应不会有大的影响）
　　四、结论
　　（一）水渣陈化30～40天左右，是水渣的易磨性发生突变第一时间点，当陈化70天左右时，易磨性达到最好值。
　　（二）当对细度要求较低，对比表要求较高时，水渣陈化可以提高立磨产量，降低能耗。
　　（作者单位：广东韶钢嘉羊新型材料有限公司）
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