棒磨机在秦邮特钢冶金渣处理厂的应用研究

2021-10-25 07:19张胜利秦在智邵俊涛路文志
矿山机械 2021年10期
关键词:磨机钢渣特钢

张胜利,秦在智,邵俊涛,路文志

1洛阳大华重工科技股份有限公司 河南洛阳 471023

2扬州秦邮特种金属材料有限公司 江苏扬州 225000

我国钢厂星罗棋布,拥有炼钢能力的钢企近 600家,产能过剩的同时还产生了众多废弃物,即冶金渣,又叫钢渣。每炼一吨钢材将会产生 10% 的钢渣[1]。例如,一家年产量为 500 万 t 的钢企,钢渣产量将达到 50 万 t/a,如此庞大的废弃物急待处理。钢渣棒磨机的应用使这些废弃物变废为宝,铁经过提纯后直接回炉,渣被用于水泥、建材等行业[2-3]。

扬州秦邮特钢公司 (以下简称“秦邮特钢”) 是一家专门生产建材用钢的企业,年产量 500 万 t 以上,钢渣堆存量每年可达 50 万 t。秦邮特钢用很大一片空地来储存钢渣,土地资源浪费严重,对当地环境造成恶劣影响。钢渣堆存量每天都在增加,为了尽快将这些废弃物回收利用,2018 年之前,秦邮特钢曾经装备了球磨机、圆锥机等生产线,但是效果都不太理想,最后都淘汰了。2018 年 6 月建成并投产了 1 条棒磨机生产线,这些钢渣才得到了良好处理。由于进料粒度变化以及秦邮特钢需要扩大产量,该棒磨机生产线在调试阶段进行了改造,如今应用情况良好,产量翻番。

1 工艺工况

1.1 工况

秦邮特钢地处南方,气候湿润,年降雨量大,钢渣露天堆存。刚出炉的钢渣通常要经过热泼处理,含水量较大。钢渣分为老渣和新渣,老渣未经过分拣和除铁工序,老渣中的铁块、残牙、钢球等不可破碎物较多 (见图 1)。单缸圆锥机不能频繁过铁,因此不能使用,否则会堵料,且堵料后无法自动清腔,需要人工清理,工作量很大,同时由于钢渣含水量较大,经常出现下料不畅,不适合采用圆锥机[4],而球磨机的出料方式为中心排料,未分拣出的不可破碎物最后都堆存在了球磨机筒体里,导致产量越来越低,这种工况也不适合球磨机;棒磨机采用周边排矿结构粉磨物料,进料口和出料口都比较大,适合于大颗粒物料的进出,不可破碎物不会影响其使用效果,再加上筒体内部的钢棒介质运动作用,物料破碎比大(见图 2、3)。

图1 不可破碎物

图2 入磨机前钢渣

图3 入磨后钢渣及钢棒

1.2 技术参数

棒磨机生产线的主要设备是棒磨机,钢厂结合自身及市场条件要求进料粒度小于 80 mm,出料粒度小于 10 mm,产量为 80 t/h。经过选型计算,最终选择 GMBZ2745 型棒磨机 1 台。棒磨机装机功率为 500 kW,配 10 kV 高压电,减速机为硬齿面减速机,齿轮传动结构为斜齿传动,筒体衬板为波纹结构,筒体出料口区域钢板加厚,两端主轴承采用调心滚子轴承,大端盖结构配备行星轮辅传装置。

1.3 工艺

如图 4 所示,棒磨机处理钢渣工艺流程可分为3 个阶段:第 1 阶段,物料经 300 mm 格筛,再经铠甲式磁选机,含铁量大于 90% 的磁性渣会被直接选出并作为废钢块回炉[5];第 2 阶段,磁性较低的物料会进入下面 2 道串联的颚破,粒度小于 80 mm 的进入棒磨机,2 道颚破均为 PEY 液压保护颚式破碎机,该系列破碎机具有液压保护功能,因此过铁时动颚自动退让,避免“卡钢”问题,附带的蓄能器可实时补偿压力,动颚自动复位,不会影响正常生产;第 3 阶段,颚破出来的物料经过 10 mm 篦条筛,筛上物进入棒磨机,筛下物进入磁选机,该磨机为闭路系统,物料出磨后经振动筛筛分,筛上物料重新回棒磨机,筛下物料进入磁选工序[6]。需要重点说明的是,棒磨机前需要配置缓冲料仓,以避免给料不连续造成的磨机空转现象,同时也可以暂缓因给料量过大而造成的磨机“涨肚”问题。料仓与棒磨机之间为弧形给料机,该给料机可以直接将物料送入磨机内部,效率很高。

图4 棒磨机设备处理钢渣工艺路线图

1.4 实际应用情况

(1) 原料问题 实际进料为 0~300 mm,且铁块较多。其中 80 mm 以上物料占比 30% 以上,最大300 mm,工况超出预期。不可破碎物分 2 部分,一部分磁性较低,物料较硬,经颚破可以破碎到 100~ 160 mm;另一部分无磁性,物料较硬,颚破无法破碎,直接进入磨机筒体内部。如此应用造成乱棒和返料量大。

根据前期理论参数设计的装棒规格及装棒量,如表 1 所列。

表1 初期装棒参数

按上表装棒后,由于老渣多、物料较大、不可破碎物 (见图 5) 较多的缘故,出现φ90 钢棒断裂情况。φ90 钢棒是针对 80 mm 以下物料设计的,物料过大会出现乱棒现象,造成钢棒折弯、断裂。同时由于不可破碎物没有在返料前分拣,造成钢棒磨损加剧。

图5 老渣

由于给料不均匀,筒体内部物料时多时少,再加上前期有断棒现象,筒体内部钢棒减少,物料未充分破碎就排出来了。物料中老渣含铁量较高、体积大,不易破碎,这也是返料量大的原因。返料量的剧增造成料仓堵塞、给料不畅、磨机空转、衬板频繁松动,增加了设备维护工作量。

(2) 产量问题 原设计产量为 80 t/h,经测试,产量达到设计要求。因环保原因,需错峰生产,生产任务加剧,所以秦邮特钢计划提高产量至 120 t/h。但由于弧形振动给料机为 U 形给料口,且进入磨机筒体的勺体部分尺寸收缩,如图 6 所示。进料斗弧板 1 与进料斗弧板 2 存在过渡区域,因此会出现堵料,影响产量的提高。

图6 给料机料斗结构

2 设备改进

针对以上实际应用情况,对设备进行如下更改。

2.1 调整装棒量

众所周知,钢渣棒磨机设备除了消耗电能,还会消耗衬板、钢棒等耗材,其中钢棒的耗损最大。因此合理控制装棒量将直接影响到设备的使用效果以及能耗的高低。在棒磨机转速一定的情况下,装棒量和配比直接影响到设备的出料粒度、产量和电耗。针对秦邮特钢工况特点对装棒量做出调整,如表 2 所列。

表2 调整后的装棒参数

φ90 钢棒不再添加,全部按φ150 添加,并且采用 65 正火圆钢,提高钢棒的耐磨性,减少棒耗。

2.2 料仓下料口加大

将料仓与给料机下料斗的过流面改大,从而减少物料停留时间,增加入料量。

2.3 改造给料机

给料机料斗改为整体钢管结构,不再有过渡角,钢管伸进中空轴的部分加长,钢渣可直接进入筒体。由于钢渣流动性较差,采用钢管结构可以提高其流动速度,增大给料量。同时钢管材质采用不锈钢,钢渣承受的摩擦力更小,流动性更强。

2.4 增加分拣工序

入磨前增加分拣工序,尽可能将不可破碎物剔除。同时从磨机出来的钢渣也增加分拣工序,保证不可破碎物不再回磨机,从而降低对筒体的冲击,减少不可破碎物与钢棒的接触,提高钢棒寿命。

3 改造后的使用情况

3.1 生产能力

GMBZ2745 棒磨机改造后产能从 80 t/h 提高到130 t/h,进料粒度控制在 150 mm 以内,出料粒度均匀,返料量从 10 t/h 降低到 4 t/h。

如图 7 所示,筛后 10 mm 以下物料可占 70%,40 mm 以上物料主要是不可破碎物。

图7 粒度曲线

3.2 设备情况

筒体内部料棒配比和充填量恰当,物料对设备的冲击减少,从而消除了衬板松动情况;不可破碎物的减少,给料量的增加,使钢棒消耗量减少,没有再出现断棒现象,且电流稳定。

4 结语

棒磨机用于钢渣的细碎处理是正确的选择,改造后的 GMBZ2745 棒磨机已连续运行 4 个月,每天除了 1~ 2 h 的设备维护时间,均处于生产状态,运行良好。棒磨机作为钢渣处理设备,可靠性高、破碎比大、维护简单、产能大,是钢企处理钢渣的终端设备。

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