滾動(dòng)篩分技術(shù)在鐵前系統(tǒng)中的應(yīng)用探討

陳偉 李俊平 郭鵬

( 安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

0 前言

隨著鐵前系統(tǒng)工藝的發(fā)展，篩分技術(shù)在鐵前系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。煉焦系統(tǒng)通過(guò)對(duì)焦炭進(jìn)行篩分，將冶金焦、焦丁和焦粉進(jìn)行分級(jí)，冶金焦和焦丁供煉鐵高爐使用，焦粉供燒結(jié)使用或外銷(xiāo);燒結(jié)系統(tǒng)采用篩分技術(shù)，主要是對(duì)燒結(jié)礦進(jìn)行整粒，一般來(lái)說(shuō)，粒度≥5 mm 粒級(jí)作為成品礦直接入高爐，≤5 mm粒級(jí)作為返礦循環(huán)參與燒結(jié)配料，同時(shí)篩出合適的粒級(jí)作為燒結(jié)鋪底料; 煉鐵系統(tǒng)通過(guò)對(duì)入爐原燃料進(jìn)行篩分處理，來(lái)降低入爐原燃料含粉率，以期改善高爐料柱透氣性。近些年來(lái)，鐵前系統(tǒng)在改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低燃料消耗、加大結(jié)構(gòu)降本力度過(guò)程中，研發(fā)了一些新工藝技術(shù)，如煉焦生產(chǎn)配合煤選擇性破碎工藝、燒結(jié)礦調(diào)質(zhì)處理工藝、煤粉預(yù)篩分處理工藝等，這些新工藝的實(shí)施都離不開(kāi)篩分技術(shù)的應(yīng)用。

1 概況

目前，鐵前系統(tǒng)對(duì)物料的分級(jí)、整粒主要采用振動(dòng)篩分技術(shù)，配套設(shè)備為振動(dòng)篩或棒條篩。篩分時(shí)物料運(yùn)動(dòng)方式為跳躍式，節(jié)奏同步，物料之間沒(méi)有摩擦、碰撞等相互作用。長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐表明:采用振動(dòng)篩分設(shè)備處理干燥塊狀物料( 如燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、干熄焦焦炭) 尚可，在篩縫( 孔) 未被大面積堵塞情況下，基本能夠滿足篩分質(zhì)量要求，而采用該設(shè)備處理塊礦或粉狀物料時(shí)，其篩分效果就不太理想，相比之下由于塊礦水分較大、含粉率較高且粘度大，在篩分過(guò)程中篩縫( 孔) 極易被堵塞、糊死，造成篩分效果極差，尤其在雨季、冬季問(wèn)題就更加突出，過(guò)高的含粉率不但惡化了高爐料柱透氣性，也不宜于加大塊礦的使用比例，不利于煉鐵結(jié)構(gòu)降本的實(shí)現(xiàn)。為此，國(guó)內(nèi)個(gè)別企業(yè)采用水洗方法，通過(guò)在振動(dòng)篩上打水來(lái)解決篩孔粘堵問(wèn)題，水洗塊直接入爐不僅帶入大量水分，同時(shí)給微細(xì)粉的回收利用帶來(lái)較大難度。研究表明:與振動(dòng)篩分技術(shù)相比較，滾動(dòng)篩分技術(shù)具有較大優(yōu)越性，不僅能有效解決塊礦及粉狀物料的篩分難題，還有助于推動(dòng)煉焦生產(chǎn)配合煤選擇性破碎工藝、燒結(jié)礦調(diào)質(zhì)處理工藝、煤粉預(yù)篩分處理工藝等新技術(shù)的應(yīng)用。

2 滾動(dòng)篩分的技術(shù)原理

滾動(dòng)篩分技術(shù)在對(duì)粉狀、塊狀物料的篩分特性研究基礎(chǔ)上，通過(guò)改變物料在篩分過(guò)程中運(yùn)動(dòng)方式和運(yùn)動(dòng)軌跡，使物料在篩分過(guò)程中能充分地分散開(kāi)來(lái)，物料在篩分過(guò)程中做滾動(dòng)、滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，物料之間有碰撞、摩擦相互作用，運(yùn)動(dòng)軌跡呈螺旋線形狀。由于物料之間的碰撞、摩擦作用，能夠?qū)崿F(xiàn)物料自清理功能，將其表面的黏料、毛刺清除掉。為滿足滾動(dòng)篩分的技術(shù)要求，篩分設(shè)備選用圓筒篩，設(shè)備轉(zhuǎn)速、傾角等技術(shù)參數(shù)可根據(jù)物料粒度及處理量進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。圓筒篩在解決粉狀物料分散性和實(shí)現(xiàn)物料自清理功能方面較振動(dòng)篩有著明顯優(yōu)勢(shì)，但在篩分過(guò)程中與振動(dòng)篩一樣經(jīng)常面臨篩孔( 縫) 被堵塞、糊死難題。為解決圓筒篩篩逢糊、堵現(xiàn)象，可安裝一套彈性清掃器( 專(zhuān)有技術(shù)) ，利用彈性刷對(duì)篩縫進(jìn)行實(shí)時(shí)在線清理，使篩縫處積料能夠連續(xù)地受到彈性刷的“捅”、“撥”、“刮”、“彈”等作用，篩分時(shí)篩縫不易被物料糊、堵死，篩孔始終保持清潔暢通。

圖1 滾動(dòng)篩分結(jié)構(gòu)示意圖

3 新工藝領(lǐng)域中的應(yīng)用探討

滾動(dòng)篩分技術(shù)不僅能有效解決塊礦、粉狀物料篩分難題，還將促進(jìn)煉焦配合煤選擇性破碎工藝、燒結(jié)礦調(diào)質(zhì)處理工藝、煤粉預(yù)篩分處理工藝等新技術(shù)的應(yīng)用實(shí)施。

3．1 煉焦配合煤選擇性粉碎工藝

對(duì)于煉焦生產(chǎn)而言，優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu)無(wú)疑成為改善焦炭質(zhì)量的主要途徑。隨著煉焦工藝的完善，近年來(lái)配合煤選擇粉碎工藝受到煉焦界的廣泛關(guān)注，該工藝是在配煤結(jié)構(gòu)一定條件下，對(duì)配合煤裝爐前進(jìn)行分級(jí)，將顆粒粗、比重大、灰份高的煤粉經(jīng)過(guò)重復(fù)破碎達(dá)到合理粒度，使不同粒級(jí)煤粉性質(zhì)更接近，使裝爐煤的粒度分布和細(xì)度合理，從而提高焦炭產(chǎn)、質(zhì)量。研究表明，該工藝的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

1) 改善煉焦煤的粒度組成，各粒級(jí)煤質(zhì)變化趨于均勻;

2) 提高裝爐煤堆積密度;

3) 改善焦碳強(qiáng)度和熱性能;

4) 在保持焦炭質(zhì)量不變或略有提高的情況下，可多配用弱粘結(jié)性煤，降低價(jià)格高的焦、肥煤比例，實(shí)現(xiàn)配煤結(jié)構(gòu)降本。

該工藝的技術(shù)難點(diǎn)主要是煤粉的篩分問(wèn)題，由于煤粉顆粒細(xì)、比重小、分散性差、含水量高等特點(diǎn)，很難對(duì)煤粉進(jìn)行分級(jí)。據(jù)了解，國(guó)內(nèi)僅酒泉鋼鐵公司焦化廠引進(jìn)俄羅斯風(fēng)動(dòng)選擇粉碎工藝，并已生產(chǎn)應(yīng)用。由于風(fēng)動(dòng)選擇粉碎工藝投資大、占地多、運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)，限制了該工藝技術(shù)的推廣應(yīng)用。分析認(rèn)為，如果采用滾動(dòng)篩分替代風(fēng)動(dòng)分級(jí)，煤粉篩分能力將提高，實(shí)施成本將大幅度降低。

3．2 燒結(jié)礦、焦炭調(diào)質(zhì)處理工藝

燒結(jié)礦調(diào)質(zhì)處理工藝的原理是燒結(jié)礦進(jìn)入高爐前，采用特種裝置使燒結(jié)礦做:提升→滑落→摔打→碰撞→摩擦的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使其裂紋解體、表面脆性物質(zhì)分離、棱角尖銳部分磨圓，充分剝離入爐的每粒燒結(jié)礦表面難還原易脆玻璃質(zhì)，達(dá)到真正意義上的精料入爐。該工藝是一種能大幅度提高燒結(jié)礦強(qiáng)度及還原性的調(diào)質(zhì)處理方法。研究表明: 該工藝可提高轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度4 ～9 百分點(diǎn)，提高還原速度12%，提高還原度6%，改善高溫狀態(tài)下透氣性指標(biāo)20%，提高最適合高爐冶煉的10 mm ～25 mm 粒級(jí)8%。焦炭調(diào)質(zhì)處理工藝的原理與燒結(jié)礦相同。分析認(rèn)為，采用滾動(dòng)篩分技術(shù)能夠滿足燒結(jié)礦調(diào)質(zhì)處理工藝的要求，通過(guò)對(duì)圓筒篩參數(shù)合理設(shè)計(jì)，可有效地提高燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度及改善冶金性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)燒結(jié)礦的篩分整粒功能，達(dá)到燒結(jié)礦的粒級(jí)趨于均勻性的目的，減少了燒結(jié)礦在后續(xù)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生的二次粉末量，有利于高爐的高效生產(chǎn)。對(duì)于焦碳的調(diào)質(zhì)處理的原理、實(shí)施方法與燒結(jié)礦相同，在此不再贅述。

3．3 燒結(jié)煤粉、高爐噴煤預(yù)篩分工藝

燒結(jié)生產(chǎn)對(duì)煤粉的粒度有嚴(yán)格的要求，煤粉粒度過(guò)大過(guò)小對(duì)燒結(jié)來(lái)說(shuō)都不利。煤粉粒度過(guò)大，燃燒速度慢，燃燒帶變寬，料層透氣性變壞，布料時(shí)大顆粒偏析于料層的底部，造成料層中的燃料分布不合理;相反，煤粉粒度過(guò)小，煤粉燃燒速度過(guò)快，燒結(jié)料層高溫保持時(shí)間短，不利于粘結(jié)相充分固結(jié)和鐵酸鈣的形成，同時(shí)－0．5 mm 粒級(jí)煤粉易被抽風(fēng)系統(tǒng)抽走，造成能源浪費(fèi)。一般來(lái)說(shuō)，理想的粒度范圍是0．5 mm ～3 mm，因此，實(shí)際生產(chǎn)中在煤粉配加之前都需對(duì)其進(jìn)行破碎處理。研究表明:煤粉破碎前，其中≤3 mm 粒級(jí)含量已接近60% ～70%，若將該部分經(jīng)過(guò)破碎，必將造成煤粉過(guò)粉碎現(xiàn)象，－0．5mm粒級(jí)含量將大幅度增加，煤粉粒度組成穩(wěn)定性難以控制。如果采用煤粉預(yù)篩分工藝( 如圖2 所示) ，在煤粉破碎之前對(duì)其進(jìn)行預(yù)先篩分處理，篩下≤3 mm粒級(jí)直接使用，篩上＞3 mm 經(jīng)過(guò)破碎后使用，該工藝的優(yōu)點(diǎn)是:減少煤粉過(guò)粉碎現(xiàn)象的發(fā)生，大幅度降低煤粉中－0．5 mm 粒級(jí)含量，提高煤粉粒度組成的穩(wěn)定性，減小破碎機(jī)的處理量。該工藝實(shí)施的難點(diǎn)仍是煤粉篩分問(wèn)題，采用傳統(tǒng)的振動(dòng)篩分技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)，而滾動(dòng)篩分技術(shù)完全滿足預(yù)篩分工藝對(duì)煤粉的篩分要求。

圖2 煤粉預(yù)篩分流程

對(duì)于高爐噴吹用煤粉，在煤粉進(jìn)入磨機(jī)之前，將其進(jìn)行預(yù)篩分和破碎處理，從而降低進(jìn)入磨機(jī)煤粉的平均粒度，提高磨機(jī)的制粉能力和制粉效果，改善煤粉的輸送性能，有利于提高噴煤比。

4 結(jié)論

1) 隨著鐵前系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步和工藝的完善，對(duì)篩分技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，加強(qiáng)篩分技術(shù)的研究已成為鐵前系統(tǒng)改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低燃料消耗和實(shí)施結(jié)構(gòu)降本的重要技術(shù)措施，越來(lái)越受到廣大技術(shù)工作者的重視。

2) 目前，解決塊礦、粉狀物料篩分過(guò)程中糊堵篩縫( 孔) 及分散性問(wèn)題，已成為篩分技術(shù)發(fā)展需突破的技術(shù)難題。

3) 滾動(dòng)篩分技術(shù)結(jié)合了物料的篩分特性，改變物料在篩分過(guò)程中運(yùn)動(dòng)方式和運(yùn)動(dòng)軌跡，使物料在篩分過(guò)程中能充分地分散開(kāi)來(lái)，利用物料之間碰撞、摩擦相互作用，將其表面的黏料、毛刺清除掉，在滿足塊礦、粉狀物料篩分要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了物料相互之間的自清理功能。

4) 在鐵前系統(tǒng)新工藝領(lǐng)域，滾動(dòng)篩分技術(shù)能有效推動(dòng)煉焦配合煤選擇性破碎工藝、燒結(jié)礦調(diào)質(zhì)處理工藝、煤粉預(yù)篩分處理工藝的應(yīng)用，降低實(shí)施成本。

［1］暢賓平，曹德彧，粟蓮芳．選擇性破碎對(duì)焦炭質(zhì)量的改善． 煤炭加工與綜合利用，2008(1) :24 －25．

［2］顧云松，尹明東，一種能大幅度提高燒結(jié)礦強(qiáng)度及還原性的調(diào)質(zhì)處理新工藝，燒結(jié)球團(tuán)，2008，33(4) :12 －16．