冶金渣加工设备的发展现状及设备的研制和应用

一、前言：

     钢铁是国民经济发展的重要支柱产业。钢渣是炼钢过程中所排放出的熔渣。随着我国钢铁工业的迅猛发展，钢渣量也随之增加。我国目前年产钢已接近3 亿吨，钢渣产量大约 4000万吨，利用率约10%，加之多年来堆存未处理的钢渣2亿多吨，占地3万多亩。钢渣的堆存，不仅占用大量耕地，污染环境，而且钢渣中可回收10 %左右的钢；钢渣加工回收后的渣钢提纯后可以重新回炉炼钢，渣可作为冶炼熔剂、钢渣水泥、建筑骨料及土壤改良剂等。因此，钢渣的处理与综合利用，不仅可以产生巨大的经济效益，而且可以产生巨大的社会和环境效益。我国正在进行建设“循环经济，节约型社会”，钢渣的高附加值利用对冶金企业尤其重要。

由于钢渣成份的特殊性， 难以加工处理，以前采用弃渣处理，造成大量堆存。近年来，随着科学技术的发展和环境保护的严格要求，以及钢材原料价格的攀升，钢渣综合利用发展很快，大多钢铁企业开始对钢渣加工综合利用，变废为宝。目前主要利用的工艺和模式有：①破碎——筛分——磁选干磨制成钢渣水泥的“宝钢模式”，②破碎——自磨机（或球磨机）湿磨——磁选的“鞍钢模式”。这两种工艺均有不足之处，前者，磁选废钢品位低，不能直接入炉熔炼，立磨干磨钢渣成本高，水泥标号低； 后者，湿磨之后尾渣无法利用，又造成二次堆存污染。 

我们根据国内外实际使用的经验，总结出一种新的钢渣综合利用工艺和设备，不仅投资少，运行成本低，同时解决前两种工艺模式的不足问题。 

二、钢渣综合利用的新工艺和设备

2.1 钢渣综合利用新工艺

钢渣综合利用必须将大块钢渣粗、细破碎——磁选——细磨，使磁选后渣钢能够达到炼钢入炉品位要求；废渣根据用途不同，大块用于建筑骨料，粉渣细磨达到高标号水泥要求。最初我国钢渣水泥主要利用的是高炉渣，后来主要利用的是钢渣，近期专家学者提出制作钢渣水泥利用高炉渣和钢渣按一定比例混合利用，钢渣水泥的各项性能能够得到大幅度提高。

根据以上的要求，我们总结出钢渣综合利用的新工艺如图（一）所示。

高炉渣、钢渣的混合骨料先经过粗碎设备进行粗碎，经磁选机选出大块渣钢后再经过中、细碎机破碎。 细碎后的钢渣再经磁选筛分，中等粒度的渣可作为为建筑骨料，大粒度骨料返回细碎机细碎，小粒度的渣进入磨机进行

图（一）  钢渣综合利用新工艺流程

细磨达到高标号水泥要求。两次磁选后的渣钢由于品位低，表面粘结有一部分渣，达不到入炉熔炼的品位要求，先经过筛分，大于40mm的渣钢进入自磨机精磨，小于40mm的渣钢进入半自磨机（或球磨机）精磨，然后再经磁选、筛分，渣返回磨机进行细磨作高标号水泥，达到零排放，渣钢和渣均达到高附加值综合利用。

2.2 由于钢渣强度高，含有一部分钢等特性，其加工设备不能采用常规物料加工设备，必须采用适合钢渣特性的专用设备或特殊设备。

2.2.1 钢渣粗碎专用设备

钢渣内含有7~15%的渣钢，过去用一般常规粗碎设备加工时，经常出现“卡钢”现象，设备故障率高、效率低。上世纪九十年代，我厂与洛阳矿山机械研究院共同开发研制出PEY型液压保护颚式破碎机，可安全用于钢渣的粗碎作业。

 PEY型液压保护颚式破碎机，是在普通颚式破碎机基础上，设有液压支承装置，具有过载保护功能。当破碎腔内进入不可破碎物（如大块钢）时，通过液压卸荷装置及缓冲装置使负荷自行缓解，排出不可破碎物，而不损坏设备本身。本机可安全用于钢渣粗、中碎作业。

 PEY型液压保护颚式破碎机工作原理图，如图（二）所示。该破碎机的基本组成是复摆颚式破碎机主机与电液控制站支持的油缸装置构成的液压支承部分。

液压支承是机器的过载保护装置，它保证了破碎腔内进入不可破碎物时不致使肘板折断或伤及设备自身。由液压站提供的高压油进入油缸右腔，迫使活塞处于油缸左端位置，活塞杆端部通过滑轨支承肘板。 在正常破碎作业时，产生的压力通过肘板、活塞传递给油缸中的液压油承受压力；当破碎腔内进入钢块时，肘板通过活塞将过载传递到油液中，导致油压升高到设定值以上，液压站压力控制器当即发讯，指示油路卸荷。油缸卸荷后，动颚在自重和弹簧作用下张大排料口，排出不可破碎物，即所谓“过铁”过程。过铁后，由时间继电器发出指令，促使压力油重新输入缸内，设备恢复正常工作状态。这就解决了粗碎过程中的“卡钢”问题。

     

图（二）PEY型液压保护颚式破碎机工作原理图

规格型号	最大进料粒度 （mm）	排料口尺寸 （mm）	处理能力 （m3/h）	主机功率 （Kw）	单机重量 （t）
PEY400×600	340	35~100	10~40	30	9.64
PEY500×750	425	50~100	30~90	55	15.22
PEY600×900	500	90~200	32~120	75	25.8
PEY750×1060	630	80~220	50~200	110	46.6

 PEY型液压保护颚式破碎机有多种规格，可满足3~100万吨/年钢渣处理生产，国内企业最常用的有四种，具体规格性能如下表所示。

自PEY型液压保护颚式破碎机问世以来，经上钢五厂、无锡钢厂、杭州钢厂、马鞍山钢厂、南京钢厂、柳州钢厂等十几家钢铁企业的使用表明，具有价格低、高效节能、工作安全可靠、维护简单等优点。目前国内几乎所有的钢渣综合利用均采用该系列设备作为粗碎设备。

2.2.2 钢渣中、细碎设备

钢渣中、细碎加工设备目前主要有PL型立式冲击破碎机和GPY型单缸液压圆锥破碎机两种型号。

PL型立式冲击破碎机是一种物料经加速发射后物料与物料自冲击破碎机，属于机率破碎，不受物料水份含量限制，可以解决中、细作业中的“卡钢”问题。优点是：价格低，产量大，骨料产品几乎呈立方体，十分适合建筑骨料的粒形要求。缺点是：易损件寿命短，更换频繁。目前莱抚钢厂采用该型设备作为细碎设备。

GPY型单缸液压圆锥破碎机，在破碎锥底部设有液压支承，具有“过铁”自动保护，排料口调整简单，运行可靠等特点。缺点是：一次性投资大，骨料产品粒形不如PL型立式冲击破碎机，更换易损件、维修困难。

PL型立式冲击破碎机主要有PL-700、PL-850、PL-1000、PL-1200几种型号。

GPY型单缸液压圆锥破碎机，我国自上世纪引进后已比较成熟，主要型号有GPY-800、GPY-1100、GPY-1200、GPY-1500等型号，同时又有标准、中型、短头三种配制，适用于钢渣中、细碎作业。目前柳州钢厂、杭州钢厂、唐钢等钢渣处理厂采用该设备细碎钢渣。

2.2.3  渣钢精磨专用设备——ZM型钢渣自磨机和GZM型钢渣半自磨机

ZM型钢渣自磨机主要用于经磁选后的渣钢自磨提纯与分级，清磨渣钢表面粘结渣，提高钢的含量，以达到直接入炉熔炼的目的。当钢渣粒度在300mm以下时，不加磨介为自磨机；当钢渣进料粒度小于40mm时，需加入部分磨介为半自磨机，两者大体结构相同，前者主要用于大块渣钢的精磨，后者主要用于小块渣钢的精磨。ZM型钢渣自磨机和GZM型钢渣半自磨机主要由1.进料斗部、2.传动部、3.筒体部、4.传动支承部、5.挡轮、6.出料斗、7.底架部等七部分组成。如图（三）所示。 电机经过液力偶合器三角带传动与减速机联接，减速机与传动轴通过联轴器联接，传动轴两端装有轴承底座，轴承座部固定在底架上。传动轴中间装有多个重载轮胎。在底架的另一侧固定有被动轴部，被动轴部上也装有多个重载轮胎。主动、被动轴部上的重载轮胎承载着筒体部。在筒体部的进、出料端分别装有进料部和出料斗，出料端装有圆筒筛。筒体中间有凸起的挡环，挡环的两侧安装有挡轮部，防止筒体轴向运动。以上各部全部安装在底架上，底架与地基固定。

    电机经皮带轮、减速机减速带动主动轴上的重载轮胎转动。筒体支承在主、被动轴上的多个轮胎上。在磨擦力作用下，筒体随着重载轮胎一起转动。物料自进料斗部进入旋转的筒体内，在筒体扬料板的带动下，随筒体上升至瀑落点自由落下，与筒体底部的物料发生多次撞击、磨擦作用，被清磨物料表面粘着的物料就被清磨下来。由于筒体安装时有一定的斜角，被清磨的物料在筒体转动下，拥向出料端。出料端设有圆筒筛，物料进入圆筒筛后，就可以进行筛分。大块废钢自筛孔上流出，小块废钢和渣自筛网下流出，经出料漏斗收集，通过下部输送装置输送至下一级设备进行磁选分级。

 ZM型钢渣自磨机GZM型钢渣半自磨机采用液力偶合器、三角带和轮胎摩擦传动形式，具有结构简单、传动可靠、节能降耗。不需大滑动轴承、大小轮传动和稀油润滑站，且具有良好的减震效果。筒体内部扬料板和衬板固定采用镶嵌形式，更换十分方便。出料端装有圆筒筛，可以进行筛分作用。整机安装在底架上，不需要制作复杂的基础。

 根据国内钢渣处理厂的实际需求，目前我们已开发出四种规格的机型，供使用部门选用。具体技术性能如下表所示。

序号	规格型号	最大入料(mm)	筛孔尺寸(mm)	介质最大 装入量(t)	处理能力(t/h)	装机功率(kW)	设备重量(kg)
1	MZ2540	250	30~50		22~37	110~132	53400
2	MZ2560	250	30~50		25~40	160~200	73608
3	MZ3040	300	30~50		30~50	160~220	67957
4	MZ3060	300~600	30~50		40~60	200~250	98600
5	GMZ2540	40	1~10	8~12	15~30	132~160	53800
6	GMZ2560	40	1~10	12~15	20~35	160~220	74200
7	GMZ3040	40	1~10	12~18	25~45	200~250	68500
8	GMZ3060	40	1~10	20~25	30~55	250~280	99000

二OO二年我厂为马鞍山钢铁厂制作一台ZM3030渣钢自磨机，使用二年多效果良好。二OO四年又为湘潭钢厂制作一台ZM2540自磨机同样用于大钢渣钢自磨提纯。二OO四年为韶关钢厂提供GZM2540半自磨机，用于20mm以下钢渣粗磨提纯，经实际应用，生产能力可15～20t/h，出料～2mm以下磁选后，渣钢品位可达50%～80%。

但值得注意的是，在我国南方钢厂由于经常下雨，小块渣钢水份含量较大，在磨机筒体内易粘结造成精磨效果差、流动性差、产量低。对于这种情况，一种方法是凉晒控制磨机入料水份含量；另一种方法是加水，湿法生产，如湘钢、柳钢采用此种方法。但这种方法，造成尾渣大量湿法堆存。

2.2.4 渣钢精磨专用设备——MHG型环辊磨

经过磁选后的小块钢渣用于制作钢渣水泥的细磨设备，以前主要有球磨机和立式辊磨机。这两种设备在磨钢渣时细度不够，制作出的钢渣水泥按水泥新标准只能达到325#水泥，强度低、售价低。目前宝钢和国内其它钢厂均采用的是立式辊磨机，经有关专家论证，立式辊磨机不适用于磨钢渣。经小型实验研究，专家学者提出适合钢渣细磨的设备是MHG型环辊磨（国外称HORO磨）。这种磨机是法国FCB公司1993年最新推出的。

MHG型环辊磨结构如图(四)所示。被磨物料在重力作用下由入料口进入一水平回转的圆柱形筒体内，受离心力作用平布于由圆柱形筒体内表面构成的磨床入口端，随着筒体的回转进入磨床和其上方磨辊构成的挤压腔。磨辊在液压系统的作用下，向被磨物料施加压力并在摩擦力作用下作被动回转运动，物料在完成第一次粉磨作业后由旋转的筒体带动被提升在挡板的作业下再次进入挤压腔进行多次细磨，并经由采料装置实现向磨机出口方向的运动，自出料口排出磨机，出磨物料经提升机进入选粉机，粗粉返回磨机循环再磨，细粉作为成品送入成品库。

磨辊表面呈外凸状，筒体内衬呈内凹状，筒体旋转提升物料多次研磨，这就使环辊磨在较低的压力，消耗较少功率将钢渣细磨达到高标号水泥的要求。中国冶金建筑研究院将高炉渣和钢渣按一定的比例混和由HORO磨细磨，试验表明，作成的钢渣水泥28天强度提高，流动性增加，水化热降低，耐磨性提高，抗折性能提高。

MHG型环辊磨是一种新型磨机，我厂正积极开发研制，其规格有MHG800、MHG1200、MHG1600、MHG2000、MHG2200、MHG2500、MHG2800、MHG3200、MHG3500、MHG3800、MHG4200，装机功率45~4000kW， 生产能力水泥10～200 t/h以适用不同规模钢渣水泥细磨作业的需求。

  1. 加压机构  2. 密封盖   3. 物料入口  4. 筒体衬板  5.筒体   

6. 空气出口  7. 磨辊     8. 磨辊轴    9. 磨辊轴承  10. 出料口

11. 滑块     12. 碎料层  13. 刮板     14. 滑块

              图（四） MHG型环辊磨结构简图

三、结束语

钢渣综合利用变废为宝新工艺和设备，每个钢渣处理厂可以根据各自钢渣成品需求，可以取舍，不必全上。钢渣粗、中、细碎和渣钢自磨设备国内已经多家使用，已十分成熟；MHG型环辊磨（国外称HORO磨）在国内水泥厂只有一家开始使用，还没有钢渣水泥厂使用。钢渣综合利用新工艺和设备的提出和研制，必将随着科学技术的进步，逐步为广大使用厂家所认可。必将促进我国钢渣综合利用的步伐。 

本文引用地址：http://www.worldmetal.cn/fj/show-4125-1.html