前言：尋找寫作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的低碳經(jīng)濟(jì)物流工藝優(yōu)化，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要：
在闡述礦渣微粉加工的物流系統(tǒng)構(gòu)成及物流工藝流程的基礎(chǔ)上，指出礦渣微粉加工的原料物流系統(tǒng)和制粉物流系統(tǒng)中易出現(xiàn)礦渣粒度偏析大、喂料設(shè)施積料、磨盤金屬富集和礦渣含水率不穩(wěn)定等問題。通過增加篩分設(shè)施、除鐵設(shè)施、礦渣堆場(chǎng)和噴水系統(tǒng)等對(duì)原料物流系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，采用全封閉螺旋給料機(jī)、取消外循環(huán)料再次入磨工藝等方式改善制粉物流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了礦渣微粉加工物流工藝的優(yōu)化。
關(guān)鍵詞：
低碳經(jīng)濟(jì)；礦渣微粉；生產(chǎn)物流；物流優(yōu)化
1低碳經(jīng)濟(jì)下礦渣微粉加工的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值
全球氣侯變化問題由于其復(fù)雜性和特殊性已成為人類面臨的最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一。在全球氣候變暖的背景下，以低能耗、低污染為基礎(chǔ)的“低碳經(jīng)濟(jì)”已成為全球熱點(diǎn)[1]。中國政府在哥本哈根會(huì)議上作出了“到2020年全國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%”的承諾，說明發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)成為中國今后發(fā)展的重要國策。礦渣微粉正是適應(yīng)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求而產(chǎn)生的高性能、綠色環(huán)保建材。鋼鐵企業(yè)對(duì)高爐礦渣回收利用，在發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、減少環(huán)境污染及降低產(chǎn)品能耗方面發(fā)揮了積極的作用。高爐礦渣是煉鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，是黑色冶金工業(yè)影響環(huán)境負(fù)荷的主要固體廢棄物。如將廢渣露天儲(chǔ)存堆放，則會(huì)侵占土地、污染土壤、毒化水體和大氣，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境。因此，處理高爐礦渣一直是國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)面臨的難題[2]。在19世紀(jì)，德國開始應(yīng)用礦渣作為水泥混合材料，在20世紀(jì)90年代以前，大多是將礦渣和水泥熟料一起粉磨的粗放型應(yīng)用。近年來采用立磨進(jìn)行礦渣研磨加工生產(chǎn)礦渣微粉的工藝和技術(shù)在我國得到了快速發(fā)展，該工藝以其生產(chǎn)可靠、技術(shù)先進(jìn)、系統(tǒng)節(jié)能以及經(jīng)濟(jì)環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)成為最廣泛的應(yīng)用方式。礦渣微粉的應(yīng)用對(duì)水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重大的意義。作為優(yōu)質(zhì)的混凝土摻合料和水泥混合材料，礦渣微粉是當(dāng)今世界公認(rèn)的配制高耐久性混凝土結(jié)構(gòu)的首選混合材料之一，是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的新型建筑材料。運(yùn)用礦渣微粉來代替水泥在混凝土中的摻入量，既可大量節(jié)省不可再生的石灰石、煤炭資源，又能大大延長建筑物的壽命[3]。統(tǒng)計(jì)表明，用石灰石、煤炭作為原料生產(chǎn)1t普通水泥，釋放650～920kg二氧化碳。而利用高爐礦渣作原料，生產(chǎn)1t礦渣微粉的二氧化碳排放量約為30～60kg。按照1t水泥摻入40％的礦渣微粉來計(jì)算，其二氧化碳排放量僅為前一工藝的62%。截止到2014年底，我國生鐵產(chǎn)量已經(jīng)超過7.2億t，每生產(chǎn)1t生鐵平均約產(chǎn)生0.45t礦渣，礦渣產(chǎn)量超過3億t。按此規(guī)模計(jì)算，采用礦渣微粉為材料的水泥加工業(yè)每年可減少二氧化碳排放量約2.2億t。由此可見，礦渣微粉加工是典型的減量化、再利用、資源化的循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目，對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。隨著礦渣微粉在水泥工業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，學(xué)者和專家們開始關(guān)注礦渣微粉加工項(xiàng)目的研究，其研究主要集中在從技術(shù)層面提高礦渣微粉的應(yīng)用性能，如礦渣微粉的摻和量[4]、氫氧化鈉等添加劑的使用[5]、最佳配合比[6]、設(shè)備選型[7]等。本研究在對(duì)武鋼、日鋼以及貴州、江蘇等一些水泥建材公司的礦渣微粉加工項(xiàng)目的物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上，對(duì)其物流工藝整體流程進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的可靠性、技術(shù)的先進(jìn)性、系統(tǒng)的節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)環(huán)保性。希望能對(duì)其他企業(yè)礦渣微粉加工的物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有借鑒和參考價(jià)值。
2礦渣微粉加工物流系統(tǒng)分析
2.1礦渣微粉加工物流系統(tǒng)的構(gòu)成
目前，我國鋼鐵企業(yè)非常重視高爐礦渣的深加工資源化利用。寶鋼、鞍鋼、武鋼、湘鋼、沙鋼、濟(jì)鋼、日鋼、青鋼、包鋼等鋼鐵企業(yè)紛紛開展礦渣微粉深加工項(xiàng)目，不再是僅作為初級(jí)原料直接外售給水泥生產(chǎn)商。例如：2011年武鋼金資公司與新加坡昂國集團(tuán)合資成立武漢武新新型建材有限公司，投資建設(shè)“120萬t礦渣微粉”項(xiàng)目。兩年后，武鋼金資公司又投資2.84億元建設(shè)180萬t礦渣微粉建設(shè)項(xiàng)目[8]。2015年，國內(nèi)礦渣粉生產(chǎn)產(chǎn)能將超過1.4億t，生產(chǎn)線超過260條，整體生產(chǎn)規(guī)模世界第一。雖然各企業(yè)礦渣微粉加工方法不盡相同。礦渣微粉加工的物流系統(tǒng)主要由原料物流系統(tǒng)、制粉物流系統(tǒng)和成品物流系統(tǒng)三部分組成。
2.1.1原料物流系統(tǒng)
原料物流系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)物料的儲(chǔ)存、整粒和除鐵。將礦渣堆存在堆場(chǎng)，可以使其含水率由20％降低為8%～12％。同時(shí)將含水率為8%～12％的礦渣運(yùn)至制粉物流系統(tǒng)，在運(yùn)輸線中設(shè)置篩分設(shè)施和除鐵設(shè)施，除去礦渣中大粒度物料和金屬鐵。原料物流系統(tǒng)由堆場(chǎng)、轉(zhuǎn)運(yùn)站、輸送機(jī)通廊、篩分間、緩沖倉組成。主要設(shè)備包括帶式輸送機(jī)、振動(dòng)篩、除鐵器、帶式稱重給料機(jī)等。
2.1.2制粉物流系統(tǒng)
制粉物流系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將原料物流系統(tǒng)送來的礦渣進(jìn)行研磨、烘干，使礦渣微粉含水率低于0.5%，并將其收集在收塵器中。制粉物流系統(tǒng)各設(shè)備為露天布置，主要設(shè)備包括礦渣立磨、回轉(zhuǎn)喂料閥、熱風(fēng)爐、氣箱脈沖袋式收塵器、帶式輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、除鐵器、電磁分離器等。
2.1.3成品物流系統(tǒng)
成品物流系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將收塵器中的礦渣微粉運(yùn)至成品倉中儲(chǔ)存，并將成品倉中的礦渣微粉裝車或裝船外運(yùn)。成品物流系統(tǒng)由轉(zhuǎn)運(yùn)站、成品倉組成，主要設(shè)備包括空氣斜槽、斗式提升機(jī)、氣力裝車設(shè)施和汽車衡等。
2.2礦渣微粉加工物流工藝流程
從礦渣微粉加工的物流工藝流程圖可知，主要包括礦渣儲(chǔ)存、礦渣研磨烘干和微粉儲(chǔ)存外運(yùn)三個(gè)主要物流工序。
2.2.1礦渣儲(chǔ)存
堆存在礦渣堆場(chǎng)含水率約為8％～12％的高爐礦渣經(jīng)帶式輸送機(jī)接出，送至篩分系統(tǒng)，將大粒度的礦渣篩除。合格粒度的礦渣經(jīng)帶式輸送機(jī)送入緩沖倉，在輸送機(jī)線上設(shè)有除鐵器，可將礦渣中的金屬鐵吸除。緩沖倉下設(shè)帶式稱重給料機(jī)，可定量將礦渣卸至立磨前的喂料設(shè)施。在進(jìn)入喂料設(shè)施前設(shè)有旁通設(shè)施，可直接將礦渣外排，不進(jìn)立磨。
2.2.2礦渣研磨烘干
喂料設(shè)施將礦渣送至立磨進(jìn)行研磨、干燥。進(jìn)入立磨的礦渣被磨輥在旋轉(zhuǎn)的磨盤上擠壓、粉碎，粉碎后的礦渣被上升的熱風(fēng)送入立磨上部的高效選粉機(jī)中，分選成粗粉和細(xì)粉。細(xì)粉即比表面積為400～450m2/kg的礦渣微粉，由氣箱脈沖袋式收塵器接受儲(chǔ)存。粗粉跌落在磨盤上再次進(jìn)行粉碎。其中，一部分無法被熱風(fēng)送入選粉機(jī)的粗粉，在磨盤上由離心力的作用被排出立磨成為外循環(huán)料，經(jīng)帶式輸送機(jī)送至斗式提升機(jī)，經(jīng)斗式提升機(jī)輸出的外循環(huán)料分兩路，一路可直接外排至廢料倉，一路經(jīng)電磁分離器除鐵后，再送至喂料設(shè)施，進(jìn)入立磨內(nèi)再次粉碎。在礦渣研磨的同時(shí)，由熱風(fēng)爐在立磨底部鼓入熱風(fēng)將礦渣及微粉烘干，最終成品含水率≤0.5％。
2.2.3礦渣微粉儲(chǔ)存外運(yùn)
空氣斜槽將氣箱脈沖袋式收塵器內(nèi)礦渣微粉接出，經(jīng)斗式提升機(jī)、空氣斜槽卸至成品倉儲(chǔ)存。成品倉內(nèi)儲(chǔ)存的礦渣微粉可通過倉底的氣力裝車設(shè)施輸送至罐車或船舶，經(jīng)稱量后再外運(yùn)。
2.3礦渣微粉加工中容易出現(xiàn)的主要問題
隨著礦渣微粉在水泥行業(yè)的逐步應(yīng)用，礦渣微粉加工產(chǎn)能將日益加大。各大鋼鐵企業(yè)在礦渣微粉實(shí)際加工過程中經(jīng)常出現(xiàn)礦渣粒度偏析大、喂料設(shè)施積料、磨盤金屬富集和礦渣含水率不穩(wěn)定等問題，在一定程度上影響了生產(chǎn)可靠性、技術(shù)先進(jìn)性、系統(tǒng)節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)環(huán)保性。
2.3.1礦渣粒度偏析大
高爐礦渣中通常含有一定量的金屬鐵、雜質(zhì)異物或大塊礦渣等，進(jìn)入立磨后會(huì)導(dǎo)致料層平衡被破壞、料層波動(dòng)大，外循環(huán)量增大，立磨劇烈振動(dòng)甚至造成主電機(jī)跳閘，不利于安全生產(chǎn)。
2.3.2喂料設(shè)施積料
礦渣利用自重下落的原理通過全封閉的回轉(zhuǎn)喂料閥給入立磨內(nèi)，既保證了喂料的穩(wěn)定性，又使立磨進(jìn)料口密封，保證系統(tǒng)不漏風(fēng)。該工藝在國內(nèi)各大礦渣微粉工程中得到廣泛應(yīng)用，然而在實(shí)際應(yīng)用中礦渣含水率較高，黏性較大，極易黏接在喂料閥上和下料管上，時(shí)間長后黏接的礦渣易板結(jié)成塊，造成喂料閥積料、下料管堵料，導(dǎo)致立磨無法正常喂料，而清理喂料閥和下料管上的積料時(shí)間長，生產(chǎn)被迫中斷。
2.3.3磨盤金屬富集
在制粉物流系統(tǒng)中，由于一部分粗粉無法被熱風(fēng)送入選粉機(jī)，在磨盤上受離心力的作用從立磨下部的排渣口排出立磨，形成外循環(huán)料。外循環(huán)料的主要成分為礦渣中未清除干凈的金屬鐵以及夾帶的礦渣、選粉機(jī)定子、轉(zhuǎn)子葉片等，因此其金屬鐵含量高。在常規(guī)設(shè)計(jì)中，外循環(huán)料排出立磨后進(jìn)行1～2次除鐵，再由斗式提升機(jī)提至磨機(jī)的喂料口喂入磨內(nèi)。外循環(huán)料如不能徹底將金屬鐵除掉，再次入磨會(huì)導(dǎo)致磨盤上金屬鐵富集。立磨的工作核心為研磨，再次入磨的礦渣中含鐵量高導(dǎo)致磨盤和磨輥磨損加劇。在同等條件下，礦渣中含鐵量每增加0.1％，立磨研磨件磨損率將相應(yīng)增加10％[9]。磨盤和磨輥的快速磨損將導(dǎo)致研磨形態(tài)發(fā)生變化，粉磨效率降低，產(chǎn)量減少，能耗上升，振動(dòng)加劇，外循環(huán)量增加，最終造成停產(chǎn)。
2.3.4礦渣含水率不穩(wěn)定
高爐渣處理工藝不同導(dǎo)致礦渣含水率不同，礦渣含水率一般在4％～20％左右。含水率的差異造成兩個(gè)不同的研磨狀態(tài)：其一礦渣含水率太低，流動(dòng)性大，磨盤上料層不容易穩(wěn)定，未達(dá)到研磨粒度從立磨下部的排渣口排出，形成大量外循環(huán)料，導(dǎo)致粉磨效率降低；其二礦渣含水率過高，輸送機(jī)黏料嚴(yán)重，對(duì)膠帶及滾筒損傷大，造成喂料閥積料，同時(shí)還需要提高立磨底部熱風(fēng)爐入口風(fēng)溫，保證成品的含水率不大于0.5％，導(dǎo)致能耗增加。
3礦渣微粉加工的物流系統(tǒng)優(yōu)化
礦渣微粉加工中易出現(xiàn)的礦渣粒度偏析大、喂料設(shè)施積料、磨盤金屬富集和礦渣含水率不穩(wěn)定等問題主要存在于原料物流系統(tǒng)及制粉物流系統(tǒng)中。為進(jìn)一步提高整個(gè)物流系統(tǒng)的低碳、環(huán)保、節(jié)能性能，促進(jìn)礦渣微粉加工的可持續(xù)發(fā)展，需要對(duì)礦渣微粉加工的物流工藝進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)武鋼、日鋼以及貴州、江蘇等一些水泥建材公司礦渣微粉加工物流系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)作情況，提出以下礦渣微粉加工的物流系統(tǒng)優(yōu)化方案：
3.1在原料物流工藝中增加篩分設(shè)施和除鐵設(shè)施
在武鋼礦渣微粉生產(chǎn)線上，通過在原料物流系統(tǒng)中增加篩分設(shè)施可以將大塊料篩除，保證入料礦渣粒度≤30mm。振動(dòng)篩的篩孔大小設(shè)為30～50mm，既可以避免因礦渣板結(jié)，堵塞篩孔出現(xiàn)礦渣通過率較低的問題，又能保證入磨礦渣粒度的均勻性，從而保證料層的穩(wěn)定性，避免了因?yàn)殚g歇生產(chǎn)造成的熱量損失，提高了生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)率。同時(shí)在原料輸送線上盡量多增設(shè)幾處除鐵設(shè)施，將礦渣中的金屬鐵選出。
3.2在原料物流系統(tǒng)中設(shè)置礦渣堆場(chǎng)和噴水系統(tǒng)
根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，礦渣含水率控制在8％～12％左右有利于礦渣在立磨磨盤上形成穩(wěn)定的料床，無需噴水控制料床穩(wěn)定性，使其烘干能耗低，因此控制礦渣入磨的水份對(duì)高穩(wěn)定、低能耗生產(chǎn)有重要影響。在設(shè)計(jì)中，將礦渣堆場(chǎng)地坪進(jìn)行改造，設(shè)有一定的排水坡度，四周設(shè)排水濾網(wǎng)及排水溝，保證含水率高的礦渣可較長時(shí)間堆存，使礦渣含水率控制在8％～12％左右再進(jìn)行研磨。并在立磨中增設(shè)噴水系統(tǒng)，在料層不穩(wěn)定情況下可適當(dāng)噴水調(diào)節(jié)礦渣的含水率，保證料層穩(wěn)定和正常生產(chǎn)。
3.3制粉物流系統(tǒng)積料問題的解決方案
在貴州水泥建材公司礦渣微粉生產(chǎn)線上，為解決制粉物流系統(tǒng)的積料問題，在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行了多次優(yōu)化，最后找到最合理的優(yōu)化方案。
3.3.1在喂料口增加空氣炮，積料時(shí)啟動(dòng)空氣炮進(jìn)行清除
該方案清料效果不佳，會(huì)引起立磨振動(dòng)，造成設(shè)備損傷，影響正常生產(chǎn)。
3.3.2在喂料口設(shè)置壓縮空氣吹掃，將積料清除，保證喂料順暢
該方法對(duì)壓縮空氣壓力要求高，投資成本較大。
3.3.3將回轉(zhuǎn)喂料閥改為全封閉螺旋給料機(jī)，采用機(jī)械給料
此方案較好地解決了喂料閥積料的問題，而且直接由全封閉螺旋給料機(jī)喂料，可以取消下料管，消除了下料管堵料的隱患。
3.4取消制粉物流系統(tǒng)中外循環(huán)料再次入磨工藝
在日鋼礦渣微粉生產(chǎn)線上，為了保證礦渣立磨的正常生產(chǎn)，改善礦渣的邦德指數(shù)，取消了制粉物流系統(tǒng)中外循環(huán)料再次入磨工藝。外循環(huán)料由帶式輸送機(jī)送至礦渣槽。在帶式輸送機(jī)上設(shè)有除鐵設(shè)施，除鐵后的礦渣可用作鋪路、制磚的原材料。該方案有效地解決了立磨磨盤金屬富集的問題，保證了安全順暢的生產(chǎn)。
4結(jié)論
礦渣微粉是通過對(duì)高爐礦渣的回收利用而產(chǎn)生的高性能、綠色環(huán)保建材。隨著低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，礦渣微粉加工項(xiàng)目在各大鋼鐵企業(yè)得到廣泛開展，也得到各級(jí)政府部門的大力扶持。在礦渣微粉加工的物流工藝過程中，容易出現(xiàn)礦渣粒度偏析大、喂料設(shè)施積料、磨盤金屬富集和礦渣含水率不穩(wěn)定等問題。基于生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、先進(jìn)性和節(jié)能環(huán)保性，對(duì)礦渣微粉加工物流工藝進(jìn)行優(yōu)化。通過在原料物流工藝中增加篩分設(shè)施和除鐵設(shè)施，設(shè)置礦渣堆場(chǎng)和噴水系統(tǒng)，可有效解決礦渣粒度偏析大和礦渣含水率不穩(wěn)定的問題。而制粉物流系統(tǒng)中的問題可以通過取消外循環(huán)料再次入磨工藝、增加空氣炮和壓縮空氣吹掃、采用機(jī)械給料方式等方法進(jìn)行合理優(yōu)化。優(yōu)化方案在實(shí)際鋼鐵企業(yè)得到了得到了實(shí)施和改進(jìn)，效果比較顯著。今后將對(duì)不同生產(chǎn)線的物流工藝進(jìn)行追蹤調(diào)查和優(yōu)化，以期得到更好的實(shí)施效果。
作者：湯中明 劉彩虹 單位：湖北第二師范學(xué)院管理學(xué)院 中冶南方工程技術(shù)有限公司
參考文獻(xiàn)
[1]李媛.低碳供應(yīng)鏈發(fā)展及運(yùn)營新問題[J].中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，23（2）：33-36.
[2]燕開文，馬海濤.高爐礦渣環(huán)保綜合利用新途徑[J].山西冶金，2009（6）：62-64.
[3]陳恩義，李體禎.優(yōu)質(zhì)粒化高爐礦渣粉的生態(tài)環(huán)保功效[J].混凝土世界，2011（5）：24-28.
[4]張小娜，蔡海勇.礦渣微粉摻量對(duì)混凝土劈裂抗拉性能的影響[J].施工技術(shù)，2015，44（3）：70-71.
[5]喻驍，蔣林華，于旭，等.氫氧化鈉摻量對(duì)鋼筋礦渣砂漿碳化性能的影響[J].材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2015，33（5）：702-706，696.
[6]吳昊，陳新星，周志云，等.摻鋼渣-礦渣-粉煤灰復(fù)合微粉混凝土的高溫性能研究[J].水資源與水工程學(xué)報(bào)，2015，26（4）：187-191.
[7]韓長菊，張育才，黃嵐，等.昆鋼鋼渣微粉在混凝土中的應(yīng)用研究[J].山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，30（1）：29-34，70.
[8]匡華安，羅貝，李方舟.鋼廠循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的成功探索[N].中國冶金報(bào)，2013-12-28（001）.
[9]張昆謀，鄭國良，彭新橋.淺談立磨磨輥及磨盤表面耐磨堆焊技術(shù)[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)，2005（6）：47-48.
