前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的低碳經濟物流工藝優化，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，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構成及物流工藝流程的基礎上，指出礦渣微粉加工的原料物流系統和制粉物流系統中易出現礦渣粒度偏析大、喂料設施積料、磨盤金屬富集和礦渣含水率不穩定等問題。通過增加篩分設施、除鐵設施、礦渣堆場和噴水系統等對原料物流系統進行優化，采用全封閉螺旋給料機、取消外循環料再次入磨工藝等方式改善制粉物流系統，實現了礦渣微粉加工物流工藝的優化。
關鍵詞：
1低碳經濟下礦渣微粉加工的實際應用價值
全球氣侯變化問題由于其復雜性和特殊性已成為人類面臨的最嚴峻的挑戰之一。在全球氣候變暖的背景下，以低能耗、低污染為基礎的“低碳經濟”已成為全球熱點[1]。中國政府在哥本哈根會議上作出了“到2020年全國單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%”的承諾，說明發展低碳經濟成為中國今后發展的重要國策。礦渣微粉正是適應低碳經濟發展要求而產生的高性能、綠色環保建材。鋼鐵企業對高爐礦渣回收利用，在發展循環經濟、實現節能減排、減少環境污染及降低產品能耗方面發揮了積極的作用。高爐礦渣是煉鐵生產過程中產生的副產品，是黑色冶金工業影響環境負荷的主要固體廢棄物。如將廢渣露天儲存堆放，則會侵占土地、污染土壤、毒化水體和大氣，嚴重影響生態環境。因此，處理高爐礦渣一直是國內外鋼鐵企業面臨的難題[2]。在19世紀，德國開始應用礦渣作為水泥混合材料，在20世紀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用。近年來采用立磨進行礦渣研磨加工生產礦渣微粉的工藝和技術在我國得到了快速發展，該工藝以其生產可靠、技術先進、系統節能以及經濟環保等諸多優點成為最廣泛的應用方式。礦渣微粉的應用對水泥工業的可持續發展具有重大的意義。作為優質的混凝土摻合料和水泥混合材料，礦渣微粉是當今世界公認的配制高耐久性混凝土結構的首選混合材料之一，是一種質優價廉的新型建筑材料。運用礦渣微粉來代替水泥在混凝土中的摻入量，既可大量節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]。統計表明，用石灰石、煤炭作為原料生產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，我國生鐵產量已經超過7.2億t，每生產1t生鐵平均約產生0.45t礦渣，礦渣產量超過3億t。按此規模計算，采用礦渣微粉為材料的水泥加工業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、資源化的循環經濟項目，對低碳經濟發展具有重要的現實意義。隨著礦渣微粉在水泥工業的應用和發展，學者和專家們開始關注礦渣微粉加工項目的研究，其研究主要集中在從技術層面提高礦渣微粉的應用性能，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]、設備選型[7]等。本研究在對武鋼、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目的物流系統設計和實際應用經驗進行歸納總結的基礎上，對其物流工藝整體流程進行優化，以實現生產的可靠性、技術的先進性、系統的節能性和經濟環保性。希望能對其他企業礦渣微粉加工的物流系統設計具有借鑒和參考價值。
2礦渣微粉加工物流系統分析
2.1礦渣微粉加工物流系統的構成
目前，我國鋼鐵企業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、濟鋼、日鋼、青鋼、包鋼等鋼鐵企業紛紛開展礦渣微粉深加工項目，不再是僅作為初級原料直接外售給水泥生產商。例如：2011年武鋼金資公司與新加坡昂國集團合資成立武漢武新新型建材有限公司，投資建設“120萬t礦渣微粉”項目。兩年后，武鋼金資公司又投資2.84億元建設180萬t礦渣微粉建設項目[8]。2015年，國內礦渣粉生產產能將超過1.4億t，生產線超過260條，整體生產規模世界第一。雖然各企業礦渣微粉加工方法不盡相同。礦渣微粉加工的物流系統主要由原料物流系統、制粉物流系統和成品物流系統三部分組成。
2.1.1原料物流系統
原料物流系統主要負責物料的儲存、整粒和除鐵。將礦渣堆存在堆場，可以使其含水率由20％降低為8%～12％。同時將含水率為8%～12％的礦渣運至制粉物流系統，在運輸線中設置篩分設施和除鐵設施，除去礦渣中大粒度物料和金屬鐵。原料物流系統由堆場、轉運站、輸送機通廊、篩分間、緩沖倉組成。主要設備包括帶式輸送機、振動篩、除鐵器、帶式稱重給料機等。
2.1.2制粉物流系統
制粉物流系統主要負責將原料物流系統送來的礦渣進行研磨、烘干，使礦渣微粉含水率低于0.5%，并將其收集在收塵器中。制粉物流系統各設備為露天布置，主要設備包括礦渣立磨、回轉喂料閥、熱風爐、氣箱脈沖袋式收塵器、帶式輸送機、斗式提升機、除鐵器、電磁分離器等。
2.1.3成品物流系統
成品物流系統主要負責將收塵器中的礦渣微粉運至成品倉中儲存，并將成品倉中的礦渣微粉裝車或裝船外運。成品物流系統由轉運站、成品倉組成，主要設備包括空氣斜槽、斗式提升機、氣力裝車設施和汽車衡等。
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，主要包括礦渣儲存、礦渣研磨烘干和微粉儲存外運三個主要物流工序。
2.2.1礦渣儲存
堆存在礦渣堆場含水率約為8％～12％的高爐礦渣經帶式輸送機接出，送至篩分系統，將大粒度的礦渣篩除。合格粒度的礦渣經帶式輸送機送入緩沖倉，在輸送機線上設有除鐵器，可將礦渣中的金屬鐵吸除。緩沖倉下設帶式稱重給料機，可定量將礦渣卸至立磨前的喂料設施。在進入喂料設施前設有旁通設施，可直接將礦渣外排，不進立磨。
2.2.2礦渣研磨烘干
喂料設施將礦渣送至立磨進行研磨、干燥。進入立磨的礦渣被磨輥在旋轉的磨盤上擠壓、粉碎，粉碎后的礦渣被上升的熱風送入立磨上部的高效選粉機中，分選成粗粉和細粉。細粉即比表面積為400～450m2/kg的礦渣微粉，由氣箱脈沖袋式收塵器接受儲存。粗粉跌落在磨盤上再次進行粉碎。其中，一部分無法被熱風送入選粉機的粗粉，在磨盤上由離心力的作用被排出立磨成為外循環料，經帶式輸送機送至斗式提升機，經斗式提升機輸出的外循環料分兩路，一路可直接外排至廢料倉，一路經電磁分離器除鐵后，再送至喂料設施，進入立磨內再次粉碎。在礦渣研磨的同時，由熱風爐在立磨底部鼓入熱風將礦渣及微粉烘干，最終成品含水率≤0.5％。
2.2.3礦渣微粉儲存外運
空氣斜槽將氣箱脈沖袋式收塵器內礦渣微粉接出，經斗式提升機、空氣斜槽卸至成品倉儲存。成品倉內儲存的礦渣微粉可通過倉底的氣力裝車設施輸送至罐車或船舶，經稱量后再外運。
2.3礦渣微粉加工中容易出現的主要問題
隨著礦渣微粉在水泥行業的逐步應用，礦渣微粉加工產能將日益加大。各大鋼鐵企業在礦渣微粉實際加工過程中經常出現礦渣粒度偏析大、喂料設施積料、磨盤金屬富集和礦渣含水率不穩定等問題，在一定程度上影響了生產可靠性、技術先進性、系統節能性和經濟環保性。
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、雜質異物或大塊礦渣等，進入立磨后會導致料層平衡被破壞、料層波動大，外循環量增大，立磨劇烈振動甚至造成主電機跳閘，不利于安全生產。
2.3.2喂料設施積料
礦渣利用自重下落的原理通過全封閉的回轉喂料閥給入立磨內，既保證了喂料的穩定性，又使立磨進料口密封，保證系統不漏風。該工藝在國內各大礦渣微粉工程中得到廣泛應用，然而在實際應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，時間長后黏接的礦渣易板結成塊，造成喂料閥積料、下料管堵料，導致立磨無法正常喂料，而清理喂料閥和下料管上的積料時間長，生產被迫中斷。
2.3.3磨盤金屬富集
在制粉物流系統中，由于一部分粗粉無法被熱風送入選粉機，在磨盤上受離心力的作用從立磨下部的排渣口排出立磨，形成外循環料。外循環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、選粉機定子、轉子葉片等，因此其金屬鐵含量高。在常規設計中，外循環料排出立磨后進行1～2次除鐵，再由斗式提升機提至磨機的喂料口喂入磨內。外循環料如不能徹底將金屬鐵除掉，再次入磨會導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增加10％[9]。磨盤和磨輥的快速磨損將導致研磨形態發生變化，粉磨效率降低，產量減少，能耗上升，振動加劇，外循環量增加，最終造成停產。
2.3.4礦渣含水率不穩定
高爐渣處理工藝不同導致礦渣含水率不同，礦渣含水率一般在4％～20％左右。含水率的差異造成兩個不同的研磨狀態：其一礦渣含水率太低，流動性大，磨盤上料層不容易穩定，未達到研磨粒度從立磨下部的排渣口排出，形成大量外循環料，導致粉磨效率降低；其二礦渣含水率過高，輸送機黏料嚴重，對膠帶及滾筒損傷大，造成喂料閥積料，同時還需要提高立磨底部熱風爐入口風溫，保證成品的含水率不大于0.5％，導致能耗增加。
3礦渣微粉加工的物流系統優化
礦渣微粉加工中易出現的礦渣粒度偏析大、喂料設施積料、磨盤金屬富集和礦渣含水率不穩定等問題主要存在于原料物流系統及制粉物流系統中。為進一步提高整個物流系統的低碳、環保、節能性能，促進礦渣微粉加工的可持續發展，需要對礦渣微粉加工的物流工藝進行優化。根據武鋼、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的實際設計經驗和運作情況，提出以下礦渣微粉加工的物流系統優化方案：
3.1在原料物流工藝中增加篩分設施和除鐵設施
在武鋼礦渣微粉生產線上，通過在原料物流系統中增加篩分設施可以將大塊料篩除，保證入料礦渣粒度≤30mm。振動篩的篩孔大小設為30～50mm，既可以避免因礦渣板結，堵塞篩孔出現礦渣通過率較低的問題，又能保證入磨礦渣粒度的均勻性，從而保證料層的穩定性，避免了因為間歇生產造成的熱量損失，提高了生產運轉率。同時在原料輸送線上盡量多增設幾處除鐵設施，將礦渣中的金屬鐵選出。
3.2在原料物流系統中設置礦渣堆場和噴水系統
根據實際經驗，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定的料床，無需噴水控制料床穩定性，使其烘干能耗低，因此控制礦渣入磨的水份對高穩定、低能耗生產有重要影響。在設計中，將礦渣堆場地坪進行改造，設有一定的排水坡度，四周設排水濾網及排水溝，保證含水率高的礦渣可較長時間堆存，使礦渣含水率控制在8％～12％左右再進行研磨。并在立磨中增設噴水系統，在料層不穩定情況下可適當噴水調節礦渣的含水率，保證料層穩定和正常生產。
3.3制粉物流系統積料問題的解決方案
在貴州水泥建材公司礦渣微粉生產線上，為解決制粉物流系統的積料問題，在實際生產中進行了多次優化，最后找到最合理的優化方案。
3.3.1在喂料口增加空氣炮，積料時啟動空氣炮進行清除
該方案清料效果不佳，會引起立磨振動，造成設備損傷，影響正常生產。
3.3.2在喂料口設置壓縮空氣吹掃，將積料清除，保證喂料順暢
該方法對壓縮空氣壓力要求高，投資成本較大。
3.3.3將回轉喂料閥改為全封閉螺旋給料機，采用機械給料
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取消制粉物流系統中外循環料再次入磨工藝
在日鋼礦渣微粉生產線上，為了保證礦渣立磨的正常生產，改善礦渣的邦德指數，取消了制粉物流系統中外循環料再次入磨工藝。外循環料由帶式輸送機送至礦渣槽。在帶式輸送機上設有除鐵設施，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。
4結論
礦渣微粉是通過對高爐礦渣的回收利用而產生的高性能、綠色環保建材。隨著低碳經濟的發展，礦渣微粉加工項目在各大鋼鐵企業得到廣泛開展，也得到各級政府部門的大力扶持。在礦渣微粉加工的物流工藝過程中，容易出現礦渣粒度偏析大、喂料設施積料、磨盤金屬富集和礦渣含水率不穩定等問題?；谏a的經濟性、可靠性、先進性和節能環保性，對礦渣微粉加工物流工藝進行優化。通過在原料物流工藝中增加篩分設施和除鐵設施，設置礦渣堆場和噴水系統，可有效解決礦渣粒度偏析大和礦渣含水率不穩定的問題。而制粉物流系統中的問題可以通過取消外循環料再次入磨工藝、增加空氣炮和壓縮空氣吹掃、采用機械給料方式等方法進行合理優化。優化方案在實際鋼鐵企業得到了得到了實施和改進，效果比較顯著。今后將對不同生產線的物流工藝進行追蹤調查和優化，以期得到更好的實施效果。
作者：湯中明 劉彩虹 單位：湖北第二師范學院管理學院 中冶南方工程技術有限公司
參考文獻
[1]李媛.低碳供應鏈發展及運營新問題[J].中國環境管理干部學院學報，2013，23（2）：33-36.
[2]燕開文，馬海濤.高爐礦渣環保綜合利用新途徑[J].山西冶金，2009（6）：62-64.
[3]陳恩義，李體禎.優質?；郀t礦渣粉的生態環保功效[J].混凝土世界，2011（5）：24-28.
[4]張小娜，蔡海勇.礦渣微粉摻量對混凝土劈裂抗拉性能的影響[J].施工技術，2015，44（3）：70-71.
[5]喻驍，蔣林華，于旭，等.氫氧化鈉摻量對鋼筋礦渣砂漿碳化性能的影響[J].材料科學與工程學報，2015，33（5）：702-706，696.
[6]吳昊，陳新星，周志云，等.摻鋼渣-礦渣-粉煤灰復合微粉混凝土的高溫性能研究[J].水資源與水工程學報，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用研究[J].山東建筑大學學報，2015，30（1）：29-34，70.
[8]匡華安，羅貝，李方舟.鋼廠循環經濟產業的成功探索[N].中國冶金報，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[J].新世紀水泥導報，2005（6）：47-48.
