棒磨机在秦邮特钢冶金渣处理厂的应用研究

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，同时由丁钢渣含水量较大，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)。

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80mm，出料粒度小于10mm，产量为80t/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500kW，配10kV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300mm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回[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80mm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10mm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。

1.4实际应用情况

(1)原料问题 实际进料为0~300mm，且铁块较多。其中80mm以上物料占比30%以上，最大300mm，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100~160mm；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。

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p90钢棒断裂情况。∅90钢棒是针对80mm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。

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80t/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120t/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。

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，其中钢棒的耗最大。图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。

∅90钢棒不再添加，全部按∅150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80t/h提高到130t/h，进料粒度控制在150mm以内，出料粒度均匀，返料量从10t/h降低到4t/h。

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

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1~2h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。

参考文献

[1]何环宇，倪红卫，甘万贵，等.炼钢渣的冶金资源化利用及评价[J].武汉工程大学学报，2009，31(1)：41-45.

[2]赵青.高炉炼铁系统加入废钢情况的调研[J].中国废钢铁，2018(1)：29-31.

[3]甘万贵，钢渣用于填筑高速公路路基的研究[J].武钢技术，2007，45(4)：28-30.

[4]李志然.安钢钢铁渣资源化利用途径探讨[J].河南冶金，2007(3)：25-27.

[5]许斌，庄剑鸣，白国华，等.烧结配加转炉钢渣的研究烧结球团，2000(5)：20-24.

[6]宋喜民.我国冶金渣粉磨设备的发展与应用[J].中国废钢铁，2005(4)：26-30.

(收稿日期：2021-04-20)

(修订日期：2021-07-19)

来源：矿山机械杂志第49卷2021年第10期.

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