梅鋼4號燒結改善混合料制粒效果的生產實踐

張志剛,張 進

(上海梅山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠,江蘇 南京 210039)

1 概述

混合料制粒效果良好,燒結料層將具有較好的初始透氣性,可以克服高配比梅山精礦的不利影響。為此,梅鋼4號燒結從配料管理、制粒設備、加水控制方式、混合料水分等方面進行改進。

2 改進制粒效果的措施

2.1 優化配料管理

配料中各種物料的密度、黏結性、粒度和粒度組成等都對混勻制粒效果有很大影響?；旌狭现形锪祥g密度差別太大不利于混勻和制粒;黏性大的物料易于制粒,但對于混勻的影響卻恰好相反;物料粒度差別大,易產生偏析,對混勻不利,也不利于制粒[2]。細粒度原料的配比過高,黏結性較差,則制粒后細粒級的比例較高,混合料平均粒度較小。為避免此類情況,梅鋼4號燒結在配料方面主要做了以下工作。

2.1.1 降低細粒級礦粉配比

由于配入了高比例的梅山精礦,因此對混勻礦中精粉的配比及使用情況跟蹤分析,發現混勻料堆2E18072中原圖巴朗標粉配比高達13.2%。對原圖巴朗標粉取樣烘干篩分,粒度分布結果見表1,小于0.5 mm粒度比例竟高達70.21%,計算平均粒度僅0.91 mm。原圖巴朗標粉和梅山精礦的總配比高,對混合料制粒和后續燒結料層的透氣性均有不利影響。因此,建議公司制造部及時降低混勻配料中原圖巴朗標粉的配比。此后的混勻料堆中,原圖巴朗標粉配比降至10%以下。

表1 原圖巴朗標粉粒度Table 1 Particle size of Barron standard powder in the original image 單位:%

2.1.2 減小除塵灰下料波動

除塵灰粒度極細,親水性較差,在加水量不變的條件下,除塵灰下料量波動大,易引起混合料水分波動,不利于燒結過程控制。除塵灰下料偏多,則混合料水分偏小,混合料中細粒度比例偏高,制粒效果差;除塵灰下料偏少,則混合料水分偏大,導致燒結過程過濕帶加厚,引起燒結過程透氣性變差。

為減小除塵灰下料量波動,將給料機的進料口處插板關到適當位置,防止料流太大導致給料機轉速忽快忽慢引起下料波動大;在給料機的入口上方安裝過濾網,防止異物掉入卡阻給料機,影響給料機正常運行;在小皮帶上方加裝密封罩,長度自皮帶尾輪受料口至頭輪下料口,防止物料噴灑引起皮帶跑偏。改進前后除塵灰下料情況如圖1所示,下料量波動標準差由2.51減小至1.49。除塵灰下料量波動減小,有利于減小混合料水分波動。

盡管困難重重，但一些小公司還試圖加入Sellita和Soprod的行列，成為入門級機心替代廠商。例子之一就是在EPHJ上推出了新款S280機心的Horlogerie Schild，希望能對抗強勁的2824。這款新機心并非ETA的復制品；靈感其實來自一枚中國機心。Soigné機心符合“瑞士制造”的條件，60%的零件為瑞士制作。在伯爾尼州的Orpund組裝。他們的天文臺機心和Top機心，配有瑞士擒縱裝置，80%的成分都符合瑞士價值的規定。

圖1 除塵灰下料量對比Fig.1 Comparison of dust removal ash discharge quantity

2.1.3 生石灰管理

為強化混合料的制粒效果,燒結普遍采用生石灰作為黏結劑。生石灰遇水消化后,呈粒度極細的消石灰膠體顆粒,其平均比表面積達300 000 cm2/g,比消化前的比表面積增大近100倍,它具有親水膠體的作用。生石灰消化后利于物料成球,而且能使料球強度提高[3]63-64。燒結分廠有多家生石灰供應商,由于各家生石灰質量存在一定差異,如果混倉進料,則消化所需的水量和消化時間各不相同,不利于制粒。為此,分廠指派專人管控物料平衡,按生石灰廠家進行分倉進料,既穩定了生石灰質量,又便于對生石灰廠家進行質量追溯。

生石灰活性度是生石灰質量的一個重要指標,如果活性度較低,在混合制粒階段消化效果較差,達不到理想的強化制粒效果,因此工藝要求各生石灰廠家將活性度(4N-HCl)控制在250 mL以上。對要求前后生石灰活性度作雙樣t檢驗,結果顯示P值=0<0.05,說明要求后生石灰活性度有明顯提高。如圖2所示,要求后的生石灰活性度均值為278.6 mL,比要求前提高了14.7 mL。

圖2 生石灰活性度對比Fig.2 Comparison of quicklime activity

2.2 改進制粒設備

圓筒混合機是燒結生產中混勻制粒的主要設備,其混合時間、筒體長度、直徑、筒體轉速、安裝傾角及填充率均對混勻制粒效果產生影響。此外混合機內部襯板的積料,加水噴頭的加水位置和角度也會對混合制粒效果產生影響。由于4號燒結混合機的尺寸、轉速及安裝角度暫時不能改變,因此從圓筒襯板和加水管及噴頭進行改進。

2.2.1 改進襯板

4號燒結一次和二次圓筒混合機原來使用的高分子襯板,是通過角鋼壓條加螺栓緊固在筒壁上。揚料筋板和壓條是凸起的,易產生積料,加上高分子襯板易粘料,造成圓筒積料嚴重。生產一周后,圓筒積料基本與揚料筋板齊平,導致揚料筋板失去揚料作用,對混勻制粒不利。而筒壁積料又造成圓筒填充率升高,料層增厚,物料運動受到限制和破壞,對混勻制粒不利[2]。另外,圓筒出料口沿圓筒一周積料不均,導致出料皮帶上的料流忽大忽小,造成二次混合物料水分波動,不利于二次混合造球。

漣鋼四燒在一次圓筒混合機粘料最嚴重的進料口處更換為小陶瓷材質襯板,基本解決了圓筒混合機的惡性粘料問題[4]。梅鋼4號燒結也將一次和二次圓筒混合機高分子襯板更換為陶瓷襯板。陶瓷襯板是由尺寸較小的剛玉陶瓷塊通過熱硫化工藝粘接到聚氨酯層上形成(陶瓷+聚氨酯+鋼板)“三合一”復合陶瓷一體硫化襯板,其具有耐磨和不粘料的特點。安裝方式上,取消角鋼壓條螺栓固定,直接通過螺栓將襯板緊固在筒壁上。在一混末段和二混前段采用逆流揚料筋板,二混中段保留平行的揚料筋板,二混末段安裝導流筋板。一混末段和二混前段逆流揚料筋板使未成顆粒的粉狀物料再次返回筒體,實現二次制粒,從而延長制粒時間和提高造球效率[5];二混中段平行筋板強化了混勻制粒,二混末段導流板防止了圓筒出口積料不均,穩定了皮帶上混合料的流量。

2.2.2 保養加水管及噴頭

由于圓筒的旋轉運動,筒內物料被筒體壁帶起,主要集中在大約與水平成45°角的方向;合適的噴射方向進行加水,能極大改善混勻造球效果[6]。4號燒結一混和二混內部加水管是用鋼絲繩吊著,鋼絲繩和加水管上方易積料,造成鋼絲繩下垂,從而減小加水角度。另外,由于使用了生產回用水,其電導率、總堿度、Ca2+等指標易超標,導致加水噴頭容易結垢,出現噴水量小甚至堵塞現象。一混和二混的加水角度減小和加水量減小,都不利于混勻制粒。

為此,利用每次定修機會對噴頭進行清堵,保證最佳的霧化效果;對鋼絲繩和加水管上方積料進行清理,并收緊鋼絲繩,保證最佳加水角度。

2.3 改進加水控制方式

4號燒結的加水方式是手動設定加水量,通過流量調節閥自動控制以維持加水量接近加水設定量,這樣只能達到加水量的穩定控制。若上料量或某品種物料配比發生變化,加水量卻不能自動做出相應調整,只能靠人工經驗調整,會導致混合料水分波動,對混勻制粒產生影響。

針對混合料水分波動,除穩定料流外,4號燒結改變了加水量控制方式,引進一套水分自動控制系統。其工作原理是一混采用固定加水量,系統主要控制二混的加水量,通過二混在線測水儀值,并結合快速失重式間歇水分儀檢測值進行復合修正,作為反饋量,與設定的目標值進行對比,構成閉環調節。該過程采用了多變量聯動前饋控制方式,通過融合控制算法,以克服系統的滯后和慣性。水分自動控制系統投用后,混合料的水分波動明顯減小,水分均值與目標值僅差0.05%[7]。

2.4 控制合適的混合料水分

梅山精礦由于其粒度細,親水性強等特點,對水分變化十分敏感。選擇適當的水分,對于提高燒結礦產量、改善燒結礦質量至關重要[8]。

為尋找4號燒結機梅山精礦配19%的合適水分,以現有的配礦結構(表2)進行了混合料水分從6.4%、6.5%、6.8%、7.0%、7.1%、7.2%六個水平的粒度檢測,六個水平的水分通過混3a皮帶的在線測水儀數據獲得。在泥輥平臺處多點取樣,用1、3、5 mm篩子分別對六個水平的混合料進行篩分后稱重。經過計算各水平的平均粒度后,再將其與混合料水分進行擬合,如圖3所示,混合料水分在7.1%時,其平均粒度最大達3.74 mm。燒結混合料最適宜的水分,是使混合料達到最高的成球率或最大的料層透氣性來評定[3]116,因此選擇混合料水分7.1%為梅山精礦配19%時工藝控制合適水分。

圖3 混合料水分與平均粒度Fig.3 Mixture moisture and average particle size

表2 混合料配礦結構Table 2 Blending structure of the mixed ores 單位:%

3 改進結果

3.1 混合料制粒效果

為評估混合料制粒效果,梅鋼技術中心工作人員在2020年10月(改進前)和2021年4月(改進后)先后在4號燒結二次混合機圓筒出口后的混3a皮帶取混合料,采用液氮法冷卻固化混合料,再進行分級篩分、稱量和計算。兩次結果如圖4所示,改進后混合料粒度<1 mm比例從14.19%下降至6.36%,1～3 mm比例從32.39%下降至27.09%,3～5 mm比例從29.65%提高至33.26%,>5 mm比例從23.77%提高至33.29%。經計算,改進后的混合料粒度>3 mm的比例提高13.13%,混合料平均粒度從3.39 mm提高至3.94 mm。

圖4 混合料粒度對比Fig.4 Comparison of mixture particle size

3.2 燒結機利用系數

圖5為4號燒結2021年和2020年(12月年修)利用系數對比,2021年利用系數1.275 t/(m2·h),較2020年提高了0.134 t/(m2·h)。

圖5 4號燒結2020年和2021年利用系數對比Fig.5 Comparison of utilization coefficients of No.4 sintering in 2020 and 2021

4 結論

(1) 降低細粒級礦粉配比、減小除塵灰下料波動、提高生石灰活性度等,利于改善制粒效果。

(2) 新型陶瓷襯板耐磨、不易積料;逆流揚料筋板的應用延長了混合制粒時間,利于改善制粒效果。

(3) 水分自動控制系統投用后,混合料的水分波動明顯減小,提高了混合料水分的穩定率。

(4) 梅山精礦配比提高至19%時,混合料水分為7.1%能達到最佳的制粒效果。