原料场矿石、焦炭预筛分系统工艺优化设计与应用

【摘 要】 介绍了张店钢铁总厂综合原料场内焦炭、块矿筛分系统的工艺改进情况。通过优化工艺，进厂原、燃料在现有场地上实现了受卸、筛分、贮存、运输等，工艺互为备用，主体筛分设备优化设计后满足了焦炭、块矿的筛分要求。

【关键词】 焦炭 块矿 筛分 工艺 优化 设计

1 概述

张钢总厂综合原料场包括1#、2#、3#三个料条，A105、A106、A107SHR胶带机、1#斗轮堆取料机，A205、A206、A207SHR胶带机、2#斗轮堆取料机。1#斗轮堆取料机负责向1#、2#料条堆料和取料，2#斗轮堆取料机负责向2#、3#料条堆料和取料。并配2台轮式装载机进行端部及1#、3#料条的归堆。

料场的料可通过外供料系统的胶带机转运至混匀配矿槽、烧结配料室及高炉矿槽。两路向烧结供料，两路向高炉供料。

外购物料通过受料槽下部的A101胶带机供料，经A102胶带机、A103R可逆胶带机转运后，可通过A104胶带机、A105胶带机、1#斗轮堆取料机将物料堆放在料场的1#、2#料条，也可不进料场，直接由A104胶带机、A105胶带机、A106胶带机、A107SHR胶带机及外供料系统胶带机向高炉供生矿、球团、焦炭，向烧结供矿粉、煤、溶剂。通过A103R胶带机的反转，经A204胶带机、A205胶带机、2#斗轮堆取料机将物料堆放在料场的2#、3#料条，也可不进料场，直接由A204胶带机、A205胶带机、A206胶带机、A207SHR胶带机及外供料系统胶带机向高炉供生矿、球团、焦炭，向烧结供矿粉、煤、溶剂。

张钢总厂所需矿石、焦炭全部外购，完全靠汽车运输。一次料场系统设计要求所进的矿石、焦炭均为合格成品，可以直接进入矿槽供高炉使用，因此，综合原料场未设计矿石或焦炭筛分系统，也未预留相应工艺位置。

由于市场资源有限及价格方面的原因，近期进厂矿石、焦炭的质量呈整体下降态势，主要表现在：块矿小粒度比例大，含粉率高，有时偏湿；焦炭整体较湿、焦丁、焦粉含量高。由于矿石、焦炭直接进入高炉矿槽，使高炉槽下块矿、焦炭筛的筛分负荷过重，导致高炉入炉料的整体含粉率偏高，影响高炉炉内透气性和透液性，导致高炉顺行度下降，焦比升高，产量降低。这已经成为影响成本和效益的突出问题之一。

因此，对进厂矿石、焦炭先进行一次筛分，减少上仓料含粉，对于减轻槽下块矿、焦炭筛的筛分负荷，降低高炉炉入料的含粉率，对于改善高炉顺行度，提高生铁产量，降低消耗，具有很重要的意义。

2 主要技术研究内容

2.1 确定新建矿石、焦炭筛分系统位置和工艺流程

一次料场物料均为露天堆放，两台斗轮堆取料机作业率相对较高。为减少因降雨导致矿石、焦炭的含粉无法筛出，要求矿石、焦炭在进入料条存放前将其所含粉末大部分筛除，即新建矿石、焦炭筛分系统只能设置在地下受矿槽与一次料条之间。利用一次料条东段的进料皮带进料，同时利用一台斗轮堆取料机将筛出成品堆放在一次料条的相应货位，筛下的粉子利用汽车运往相应的矿、焦粉货位。

综合原料场2#料条宽度45米，相对于1、3#料条（宽度25米）而言较为宽敞，且地上地下基本没有其他设施，相对更适宜布置矿石、焦炭筛分系统。2#料条其东端长约40米区域内斗轮堆取料机无法作业，基本无法用于堆料；故选择场2#料条东端长约40米区域，利用1#斗轮堆取料机堆存成品。

2.2 主要工艺方案的确定

原始方案处理量需达到矿石每小时1000-1200吨，焦炭每小时500-600吨，考虑到原始含粉率，按常规设计需设2.5-3*7.5-8m的大型振动筛4台，2台筛焦炭（25mm分级），2台筛矿石（5mm分级），振动筛下直接设置两个粉仓，筛分楼总高度约40余米，整个系统占用2#料条其东端约80米的区域。采用传统的大布袋除尘器除尘，仅除尘器占地就业400-500平方米。投资额和占地面积过大，施工时间长。且整个筛分系统对于1号堆取料机依存性很大，整个工艺流程适应能力较差。另外，矿石筛在5mm分级，其筛分效率很低，矿石稍湿就很容易糊住筛面，基本就没有筛分效果。焦炭筛在25mm分级，筛下的焦粉内含有大量的合格焦丁，导致焦粉的倒运量极大，还容易造成合格焦丁的大量浪费。

经多次考察研究，将主体工艺方案进行了较大幅度的调整：采用2.5*6m的大型强力振动筛，将振动筛数量减少至2台，焦炭矿石共用，根据实际情况将分级点设在6-12mm；将两个粉仓设置在筛分楼以外，筛下粉子通过皮带进入设置于料条端部进料皮带上方的粉子仓装车外运；增设成品块矿直接落地区域，处理小批量或含粉率高的矿种时，可临时由铲车替代1#斗轮堆取料机配合筛分作业，空出1#斗轮机进行堆取料作业；采用微动力除尘器处理振动筛和皮带转运站的扬尘，不占用新的面积，且投资和运行费用大幅度减少。

经过上述调整，筛分楼高度可降低近15米，整个系统占地面积约减少2400平方米，总装机容量减少约200千瓦，投资大幅度降低。尤其是对此系统绝对作业时间较短、品种变化频繁，单品种料量相对较小的作业方式的适应能力大大增强。

2.3 自动控制

将该系统纳入现有的原料场自动控制系统，能够实现远程自动操作。在振动筛后的成品输送皮带上设置电子皮带秤，对成品产出量进行计量。根据大型强力振动筛运行噪音较高的实际，在筛分楼主要部位设置高清摄像监控，操作人员主要在筛分楼一层的值班室内进行操作，实现现场无人值守。

3 主要优化创新点

3.1 矿石和焦炭共用大型强力振动筛振动筛，筛分点可根据实际在6-12mm之间进行调整

既不影响焦炭筛分效率，可明显减少筛下焦粉中的焦丁含量，大幅度减轻焦粉运输压力，避免倒运大量焦丁所做的无用功；又能够大大提高矿石的筛分效果，还不容易因料湿造成筛条堵塞，明显减少清筛网停车次数。可直接减少两台大型强力振动筛及相应设施，明显降低设备采购费用和运行成本。

根据矿石和焦炭的实际水分和粉末含量情况的不同，不同时期矿石和焦炭筛分侧重点的区别、以及季节的变化，不同阶段的筛分点可在6-12mm之间进行相应调整。可采用几套不同的筛面作为备用，根据不同情况进行使用。

3.2 将粉仓移出筛分楼

可明显降低筛分楼高度，大幅度降低筛分楼、皮带通廊的土建和钢结构结构造价。明显节约占地，缩短工期。

3.3 设置成品块矿落地缓冲区域

在筛小批量的矿石时可利用装载机倒运成品块矿来配合筛分系统作业，此时1#斗轮堆取料机可进行取料作业，能够在一定程度上解放1#斗轮堆取料机，提高适料场应能力，相当实用。

3.4 采用微动力全自动除尘器。

微动力除尘器直接就地安装在各个扬尘点，使含尘空气进入后经惯性、重力沉降、过滤等自动分离除尘，粉尘回落到皮带上被带走。其开停快捷方便，非常适应该系统绝对作业时间不长，但频繁开停的工艺实际，节电运行费用大大降低，且不占用土地面积。

4 项目的实施应用情况及效果分析

该系统从现场施工到设备安装调试，一直到正式投运，对综合原料场的正常运行未造成任何影响。

该系统2012年6月底正式投运后，进厂的各种矿石和焦炭可全部在进入料条堆放（或直接上高炉矿槽）前进行一次筛分。使上高炉矿槽的矿石和焦炭的含粉率明显降低，大大减轻了槽下块矿、焦炭筛的筛分负荷，降低了高炉炉入料的含粉率，高炉顺行度明显改善，可以进一步强化。生铁产量显著提高，消耗有较大幅度降低。

根据炼铁厂生产月报统计数据：原料场矿石、焦炭预筛分系统投运前的4-6月份，1350高炉生铁平均日产量为3368.64吨，平均综合焦比为512.27kg；原料场矿石、焦炭预筛分系统投运后的7-10月份，在入炉原燃料条件基本不变的情况下，1350高炉生铁平均日产量为3697.29吨，平均综合焦比为501.22kg。高炉生铁平均日产量增加了328.65吨，平均综合焦比下降了11.05kg，增产节焦的效果十分明显。

通过矿石、焦炭预筛分系统的使用，明显降低高炉炉入料的含粉率这一措施在其中起到了关键的作用。

5 实施后效益

根据炼铁厂生产月报统计数据：原料场矿石、焦炭预筛分系统投运后的7-10月份与投运前的4-6月份相比：高炉生铁平均日产量增加了328.65吨，平均综合焦比下降了11.05kg。

考虑到1350高炉产量增加综合焦比降低还有增加富氧、入炉品位略有提高、改善操作等其他因素，原料场矿石、焦炭预筛分系统投运所起的作用至少约占三成。

参考文献：

[1]程国彪.安钢烧结原料场提高混匀矿质量的生产实践.金属世界，2011（1）.

[2]张咏梅.安钢原料场筛分系统的工艺改进.冶金丛刊，2011（3）.