王滄¹，甄常亮¹，胡金波¹，石巍²，潘艷龍²

( 1． 河鋼集團(tuán)唐鋼公司煉鐵廠，河北唐山063016; 2． 江蘇億億和華篩分設(shè)備有限公司，江蘇徐州221000)

摘要:系統(tǒng)分析了河鋼唐鋼煉鐵廠北區(qū)鐵前篩分系統(tǒng)存在的問題，并按不同物料篩分工藝要求，提出了相應(yīng)的對(duì)策。通過原料篩分設(shè)備應(yīng)用新型聚氨酯篩板材料、燒結(jié)成品系統(tǒng)采用全密封形式棒條振動(dòng)篩、焦炭固定溜篩改為棒條振動(dòng)篩、調(diào)整高爐槽下篩網(wǎng)參數(shù)等措施，有效減少了粉末爐料入爐，促進(jìn)了高爐指標(biāo)提升。

關(guān)鍵詞:振動(dòng)篩; 篩分效率; 高爐指標(biāo)

0 引言

對(duì)入爐料粒度要求是高爐煉鐵“精料”方針的重要組成部分，據(jù)資料顯示^［1］，入爐料粉末降低1%，高爐利用系數(shù)提高0． 4% ～ 1． 0%，焦比降低0． 5%。由此可見，高爐入爐料合理粒度組成對(duì)高爐指標(biāo)提升起到重要作用，而鐵前篩分系統(tǒng)的運(yùn)行效果則是優(yōu)化入爐料粒度組成的必要前提，受制于篩分設(shè)備的影響。河鋼唐鋼北區(qū)高爐入爐料存在篩不凈、跑粗率高、入爐料粉未多、篩板壽命短等問題，嚴(yán)重影響了高爐爐況順行，急需對(duì)篩分設(shè)備升級(jí)改造，使之滿足工藝要求。為此，2016 ～ 2017 年間，針對(duì)篩分設(shè)備存在的問題，專門成立了篩分工藝攻關(guān)小組，在查閱資料^{［2 － 8］}和現(xiàn)場(chǎng)考察的基礎(chǔ)上，完成了對(duì)酸性礦、燒結(jié)礦及焦炭等物料篩分設(shè)備的升級(jí)改造，達(dá)得了預(yù)期效果。

1 篩分現(xiàn)狀

1． 1 篩分工藝及管控標(biāo)準(zhǔn)

為了減少入爐酸性礦、燒結(jié)礦、焦炭的小粒級(jí)含量，這些物料在入高爐礦倉前需經(jīng)過篩分工序，河鋼唐鋼煉鐵北區(qū)鐵前物料篩分系統(tǒng)管控流程和管控標(biāo)準(zhǔn)見圖1。

1． 2 現(xiàn)狀分析

受篩分設(shè)備的影響，河鋼唐鋼煉鐵北區(qū)物料篩分效果往往達(dá)不到管控標(biāo)準(zhǔn)，具體情況如下。

1． 2． 1 酸性礦篩分系統(tǒng)

煉鐵部北區(qū)高爐用的酸性礦( 酸性礦和球團(tuán))在入高爐礦倉前需要篩分處理，篩分設(shè)備采用的是雙層棒條篩( 棒條間隙: 上層8 mm、9 mm、10mm，下層5 mm) 。在每年汛期，酸性礦較濕、含粉較多的情況下，糊篩孔嚴(yán)重，篩分效率低下，篩上物－5mm%殘留率高達(dá)80%，致使槽下酸性礦篩篩網(wǎng)處于“糊死”狀態(tài)( 見圖2) 。另外，在篩板維護(hù)方面，由于篩面陡且棒條密布，給對(duì)人工清理篩面造成極大不便，更換篩板時(shí)需要將整張篩面都進(jìn)行更換，工作量大且造成不必要的浪費(fèi)。

計(jì)算數(shù)據(jù)顯示，如果物料在酸性礦主篩部分能夠?qū)ⅲ?5 mm 粉料的篩分效率提高到75% 以上，那么槽下篩再對(duì)物料做后續(xù)篩分處理時(shí)會(huì)很輕易地達(dá)到85%的篩分效率，為獲得穩(wěn)定的高爐爐況創(chuàng)造良好的條件。

1． 2． 2 燒結(jié)礦成品篩分

煉鐵部北區(qū)1# ～ 3 #燒結(jié)機(jī)三、四次篩共計(jì)10臺(tái)，其中9 臺(tái)為直線振動(dòng)篩，1 臺(tái)為橢圓等厚振動(dòng)篩。由于投入運(yùn)行時(shí)間均超10 年之久，設(shè)備老化嚴(yán)重，存在部分篩梁開裂、激振器平均不到1 年更換1套，饒性盤2 ～ 3 個(gè)月更換1 次，篩板螺栓松動(dòng)平均每周發(fā)生3 ～ 4 次，每2 個(gè)月需調(diào)整振幅和振角或更換減振彈簧，并且由于振動(dòng)篩的密封性較差，造成現(xiàn)場(chǎng)除塵效果不好，不能滿足環(huán)保要求，同時(shí)也給崗位點(diǎn)檢工作帶來不便。另外，從運(yùn)行效果看，現(xiàn)有的成品篩篩網(wǎng)為鑄板篩網(wǎng)，因其加工工藝為鑄造，所以其開孔率受到限制，僅為10% ～ 15%; 同時(shí)又因?yàn)殍T板孔為有邊界的孔，其工作過程中尺寸是固定不變的，導(dǎo)致臨界顆粒卡孔特別嚴(yán)重，且物料卡孔后不易排出，使篩網(wǎng)有效開孔率將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于10%，且篩板縫容易堵塞、清理困難，造成出廠燒結(jié)礦中－ 5 mm含量較高( 有時(shí)高達(dá)8%) ，增加高爐篩分負(fù)荷，使槽下燒結(jié)礦返粉率升高或入爐礦小粒級(jí)含量增加。

1． 2． 3 焦炭篩分

焦炭進(jìn)廠后，在向高爐焦炭倉加料前有一道篩分工序，其篩上物直接輸送高爐，篩下物進(jìn)入焦粉返回系統(tǒng)?，F(xiàn)有焦炭篩采用固定式溜篩，篩板材料為陶瓷鑄石條篩，網(wǎng)眼尺寸16 mm，堵孔問題嚴(yán)重，篩體無振打裝置。長(zhǎng)期運(yùn)行效果表明，焦炭過篩后基本無篩下物，篩分作用明顯缺失。

1． 2． 4 高爐槽下篩分

高爐槽下篩分系統(tǒng)是高爐物料入爐前的最后一道篩分工序，對(duì)減少粉末入爐有至關(guān)重要的作用。目前高爐槽下篩分設(shè)備存在超期服役、磨損嚴(yán)重、篩網(wǎng)尺寸不合理等問題，頻繁檢修仍然屢次出現(xiàn)篩下物大粒級(jí)物料超標(biāo)問題，急需對(duì)高爐槽下部分礦篩、焦篩及焦丁篩實(shí)施全面改造，以進(jìn)一步改善高爐入爐原料粒度。

2 篩分設(shè)備改造與實(shí)施效果

針對(duì)鐵前篩分設(shè)備存在的問題，2016 年12 月至2017 年9 月，先后對(duì)原料區(qū)的酸性礦振動(dòng)篩、焦炭篩、燒結(jié)成品篩及高爐槽下篩實(shí)施設(shè)備升級(jí)改造，并取得了非常好的效果，具體改造內(nèi)容及實(shí)施效果如下。

2． 1 酸性礦振動(dòng)篩改造

為提升濕料粘料、難篩分物料的篩分效果，決定采用江蘇億億和華篩分設(shè)備有限公司提供的篩分系統(tǒng)改造方案，應(yīng)用HPM 篩分技術(shù)，對(duì)酸性礦振動(dòng)篩進(jìn)行改造，該項(xiàng)技術(shù)主要特點(diǎn):

( 1) 整個(gè)篩為軟連接扣接，安裝、更換方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低，更換篩板的停篩時(shí)間短( 1個(gè)人更換1 塊篩板可以在2 min 內(nèi)完成) 。

( 2) 整個(gè)篩面純平、無弧角，有利于物料的均勻分布。

( 3) 篩面的柔性特點(diǎn)不僅有利于篩板更好地傳導(dǎo)振動(dòng)篩的激振力，而且篩板連接牢固性好。

( 4) 模塊化的設(shè)計(jì)，保證了有效篩分面積使用效率最大化和更換更經(jīng)濟(jì)。

( 5) 與振動(dòng)篩的軟性連接避免了非正常磨損因素導(dǎo)致的篩板損壞，使用壽命更長(zhǎng)。

( 6) 工作時(shí)自身基本不產(chǎn)生噪音。

應(yīng)用新型聚氨酯材料篩板和增加振打裝置( 圖3) 對(duì)酸性礦振動(dòng)篩進(jìn)行改造，投入使用后，篩分效果改善明顯。一般情況下，篩上物料－ 5 mm%殘留率不超過1%，當(dāng)酸性礦特別濕且粘的情況下，篩上物料－ 5 mm%殘留率也能控制在5% 以下，與改造前比，降低70%，極大地提升了后續(xù)高爐槽下礦篩的運(yùn)行效率。

2． 2 燒結(jié)成品振動(dòng)篩改造

針對(duì)燒結(jié)成品系統(tǒng)工藝流程特點(diǎn)、篩分效果以及現(xiàn)場(chǎng)除塵效果差的問題，將燒結(jié)三、四次篩改為環(huán)保型BTS 懸臂棒條篩，分級(jí)方式為單層雙面棒條篩。該項(xiàng)設(shè)計(jì)和改造的主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下。

( 1) 改變篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式降低篩網(wǎng)堵塞率，在分析堵孔機(jī)理及過程的基礎(chǔ)上，結(jié)合篩面運(yùn)動(dòng)狀況，提出將篩板由金屬橫向式改變?yōu)楦邚?qiáng)度棒條形式，增大有效篩分面積，改善堵孔情況。

( 2) 改變傳統(tǒng)橢圓等厚振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)軌跡，增強(qiáng)傳動(dòng)方式，提高振動(dòng)效果。新型懸臂篩網(wǎng)振動(dòng)篩整機(jī)重量輕，篩子自重只有原來振動(dòng)篩的20%; 耗電量低，有效篩分面積高達(dá)90% 以上時(shí)，耗電量只有原來的50%; 由于體積小、重量輕，更換篩網(wǎng)變得更方便，更換篩體需4 h，更換篩網(wǎng)需2 h。

( 3) 根據(jù)簸箕粉料原理，將懸臂篩篩面設(shè)計(jì)成具有一定坡度的棒條結(jié)構(gòu)，呈梯狀分布。既能減輕篩網(wǎng)負(fù)荷，還能使物料受到不同步振動(dòng)和拋擲作用，起到疏松物料層，使物料充分接觸篩面的作用。

( 4) 由于篩體采用全密封形式，通過除塵管道改造和用風(fēng)優(yōu)化，現(xiàn)場(chǎng)粉塵污染少，徹底解決了原振動(dòng)篩篩體兩側(cè)漏料嚴(yán)重的問題，實(shí)現(xiàn)冶金企業(yè)環(huán)保節(jié)能生產(chǎn)。

與原有篩網(wǎng)相比，全密封形式懸臂振動(dòng)篩所用篩網(wǎng)為棒條結(jié)構(gòu)，其加工工藝決定了其開孔率可達(dá)30% ～ 40%; 棒條篩孔為敞開的孔，運(yùn)行過程中孔是在高頻變化的，因此臨界顆粒不易卡孔; 況且，篩網(wǎng)本身還具有自清理裝置，物料一旦卡孔也會(huì)很容易被自清理裝置排出，保證了運(yùn)行過程中的有效開孔率，篩網(wǎng)篩分效率高達(dá)90%; 單層雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，既保證振篩使用壽命又保證篩分效果，可以大幅度降低成品料中的含粉量。燒結(jié)成品系統(tǒng)三、四次篩改造完成后，燒結(jié)礦出廠整粒效果明顯改善，基本保證生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無揚(yáng)塵，高爐槽下燒結(jié)礦返粉降低2． 29%，成品篩改造前后篩分?jǐn)?shù)據(jù)見表1。

2． 3 焦炭篩分改造

2017 年初，煉鐵廠在改善入廠焦炭質(zhì)量的同時(shí)，為改善篩分效果，優(yōu)化入爐焦炭粒度組成，決定將原料焦炭篩改造為懸臂振動(dòng)篩，篩網(wǎng)改造形式對(duì)比見圖4。

篩體材料和工作方式改變以后，焦炭篩分效果明顯改善。2017 年高爐槽下整體大粒級(jí)焦炭比例增加，返回系統(tǒng)焦粉總量升高，見圖5。

2． 4 高爐槽下振動(dòng)篩治理

2017 年以來，煉鐵廠對(duì)高爐槽下部分礦篩、焦篩及焦丁篩實(shí)施全面治理，以進(jìn)一步改善高爐入爐原料粒度。

( 1) 篩網(wǎng)檢修常態(tài)化

煉鐵廠針對(duì)北區(qū)高爐槽下篩網(wǎng)超期服役、磨損漏料等問題，對(duì)鐵前物料篩分系統(tǒng)進(jìn)行了綜合治理，并取得初步成效。此外，各作業(yè)區(qū)加強(qiáng)篩網(wǎng)檢修力度，及時(shí)處理篩網(wǎng)漏點(diǎn)，將篩網(wǎng)治理工作常態(tài)化。

( 2) 調(diào)整礦篩、焦篩參數(shù)

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，將部分燒結(jié)礦上下篩網(wǎng)尺寸分別由5 mm、3． 5 mm 調(diào)整為8 mm、4． 5 mm，將部分焦炭篩篩網(wǎng)尺寸由25 mm 調(diào)整為22 mm。全部更換工作于7 月份完成，新焦篩投入使用后，篩分效果明顯提升，入爐焦炭粉末相對(duì)減少。由于燒結(jié)成品系統(tǒng)整粒效果改善，燒結(jié)礦返粉總量略有降低，有效地降低了高爐用礦成本。

( 3) 焦丁篩系統(tǒng)改造

高爐槽下焦丁篩采用陶瓷棒條篩，過料量增大時(shí)，尤其粉末多水分高的焦篩篩下物，篩分效果較差。焦丁篩改為新式免清理篩網(wǎng)，增加自振打裝置以后，主要技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期目標(biāo): 篩孔不易堵孔，通過量400 t /h，篩分效率90%以上，跑粗率小于5%，篩上焦中＜ 16 mm 粒級(jí)不超10%。

3 改造效果

隨河鋼唐鋼煉鐵廠北區(qū)鐵前物料篩分系統(tǒng)改造，高爐物料入爐粒度組成更趨合理，尤其是汛期生產(chǎn)，因物料篩分效果差、入爐粉末增加導(dǎo)致高爐被迫減風(fēng)、提焦比應(yīng)對(duì)的情況出現(xiàn)頻次明顯減少。與改造前同期相比，高爐入爐小焦比例和粉末含量明顯降低，高爐順行狀況得到改善: 2017 年、2018 年汛期較2016 年汛期燃料比平均下降12 kg /t。此外，燒結(jié)成品系統(tǒng)和高爐槽下篩分設(shè)備綜合治理完成后，燒結(jié)礦返粉降低5%，高爐灰鐵比降低了8 ～12 kg /t。

此外，鐵前物料篩分系統(tǒng)在升級(jí)改造過程中，注重采用環(huán)保技術(shù)，尤其是全密封形式懸臂棒條篩在燒結(jié)成品系統(tǒng)的應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)粉塵排放降低，環(huán)保水平明顯提升，為河鋼唐鋼實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。

4 結(jié)語

煉鐵北區(qū)針對(duì)鐵前篩分工藝升級(jí)改造后，各工序振動(dòng)篩的篩分效率明顯提高，入爐料粉未含量減少、同時(shí)減少了篩下返礦中合格粒度料比例和現(xiàn)場(chǎng)粉塵排放，為高爐技術(shù)指標(biāo)進(jìn)步和現(xiàn)揚(yáng)環(huán)境治理奠定了基礎(chǔ)，煉鐵北區(qū)篩分改造對(duì)國內(nèi)同行業(yè)解決篩分問題有引領(lǐng)示范作用。

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