魏國(guó)良¹，付國(guó)偉²，韓 峰¹，王宇飛¹，趙小勇¹，田守陽(yáng)¹，雷建剛¹

( 1． 內(nèi)蒙古包鋼稀土鋼板材有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 包頭 014010;

2． 內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司技術(shù)中心，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

摘 要: 造球工序是球團(tuán)生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，生球質(zhì)量的好壞將直接影響成品球的產(chǎn)質(zhì)量。通過(guò)提高鐵料干燥效果、強(qiáng)化高壓輥磨工序以及優(yōu)化造球機(jī)參數(shù)等措施，使成球率由 75% 提高到 81% ，平均生球落下強(qiáng)度提高 0. 3 次，生球質(zhì)量得到明顯改善。

關(guān)鍵詞: 干燥; 輥壓; 造球; 造球機(jī)參數(shù); 成球率

包鋼帶式球團(tuán)生產(chǎn)原料主要以白云鄂博鐵精礦和外購(gòu)燒結(jié)用鐵精礦為主，外購(gòu)燒結(jié)用鐵精礦( 以下簡(jiǎn)稱(chēng)“區(qū)內(nèi)礦”) 是由公司統(tǒng)一向周邊大、小型選礦廠以及商貿(mào)公司采購(gòu)。區(qū)內(nèi)礦化學(xué)成分復(fù)雜，粒度偏粗，－ 0. 074 mm 粒級(jí)占比為 65% ，水分在 10%左右，成球性差; 白云鄂博鐵精礦粒度細(xì)、水分高、易粘結(jié)礦槽，成球性較差，－ 0. 074 mm 占比為 85% ，水分在 11% 左右。

本文針對(duì)包鋼帶式球團(tuán)原料成球性差的特性，首先通過(guò)合理分配原料礦槽、對(duì)圓筒干燥機(jī)入口漏子振動(dòng)板改造及烘干工藝參數(shù)優(yōu)化，提高了鐵料烘干效果，穩(wěn)定了造球鐵料的水分，通過(guò)強(qiáng)化高壓輥磨工序改善包鋼鐵料的成球性、對(duì)造球機(jī)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整的技術(shù)攻關(guān)，使包鋼帶式機(jī)生球質(zhì)量顯著提高。

1 鐵料烘干工序優(yōu)化

1． 1 合理分配原料礦槽

由于白云鄂博精礦粒度細(xì)、水分大、易粘烘干入口漏子，經(jīng)常造成漏子堵塞，烘干被迫停機(jī)處理漏子，致使造球水分波動(dòng)。為了解決此問(wèn)題，在預(yù)配料工序，將白云鄂博鐵精礦分配在 5#—7#礦槽，將粒度較粗的區(qū)內(nèi)礦分配在 1#—4#礦槽，以達(dá)到將粒度較粗的區(qū)內(nèi)礦布在皮帶下面，將粒度細(xì)、水分高易粘漏子的白云鄂博鐵精礦布在混合料的上方，降低了烘干堵漏子的頻次。

1． 2 圓筒干燥機(jī)入口漏子振動(dòng)板改造

圓筒干燥機(jī)入口漏子遇潮氣經(jīng)常粘料，造成下料不暢或停滯。為了解決此問(wèn)題將烘干入口漏子固定襯板改為活動(dòng)式，并在活動(dòng)板后端安裝振動(dòng)器，經(jīng)此改造后，大大減少了圓筒干燥機(jī)入口堵漏子頻次，減少了停機(jī)次數(shù)，穩(wěn)定了造球工序。

1． 3 烘干工藝參數(shù)優(yōu)化

包鋼帶式球團(tuán)選用的 Φ5. 0 m × 20 m 圓筒干燥機(jī)，采用國(guó)內(nèi)常用的順流干燥方式^［1］，負(fù)責(zé)將來(lái)料水分脫除至生產(chǎn)要求范圍。將烘干加熱爐燃燒室溫度 控 制 標(biāo) 準(zhǔn) 由 原 來(lái) 的 850 ～ 900 ℃，調(diào) 整 為880 ～ 920 ℃ 度，進(jìn) 入 烘 干 除 塵 尾 氣 溫 度 控 制 為130 ～ 140 ℃，實(shí)踐證明，該參數(shù)下的烘干工序，可使鐵精礦水分從 10. 5% 左右下降到 8. 0% ～ 8. 5% ，穩(wěn)定了造球水分。

2 高壓輥磨工序優(yōu)化

2． 1 高壓輥磨機(jī)預(yù)處理技術(shù)試驗(yàn)研究

包鋼帶式球團(tuán)使用的輥壓機(jī)為德國(guó)洪堡進(jìn)口設(shè)備，包鋼球團(tuán)用鐵料粒度粗、水分大，為了摸索出高壓輥磨機(jī)的最佳使用參數(shù)，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)現(xiàn)場(chǎng)未經(jīng)輥壓預(yù)處理的混合鐵料進(jìn)行了試驗(yàn)研究，為包鋼帶式球團(tuán)在輥壓參數(shù)的制定中提供科學(xué)有效的參考依據(jù)。

2． 1． 1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)室高壓輥磨機(jī)摸索了輥壓機(jī)壓力和鐵料水分對(duì)輥壓效果的影響，通過(guò)配加不同配比的膨潤(rùn)土進(jìn)行造球試驗(yàn)，得出輥壓機(jī)參數(shù)與生球質(zhì)量的相關(guān)性。具體方案見(jiàn)表 1。

由表 1 可知: 本次實(shí)驗(yàn)在 1 MPa、2 MPa、3 MPa的輥壓工作壓力下，分別對(duì) 3 種不同水分的鐵料進(jìn)行輥磨預(yù)處理，然后分別配加 1. 5% 、2. 0% 的膨潤(rùn)土進(jìn)行造球，對(duì)預(yù)處理后鐵料的粒度、比表面積和生球的落下強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)和記錄。

2． 1． 2 試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)結(jié)果如表 2 所示。

由表 1、表 2 可知:

( 1) 相同水分條件下，隨著輥壓機(jī)工作壓力的提高，鐵料 － 0. 074 mm 粒級(jí)占比明顯提高，最大提高了 13. 6 個(gè)百分點(diǎn)，因此建議包鋼帶式球團(tuán)在工況條件允許的情況下，將輥壓機(jī)調(diào)到較高水平。

( 2) 相同輥壓條件下，隨著鐵料水分的提高，輥壓后的比表面積及粒度組成變差，且當(dāng)鐵料水分達(dá)到 8. 3% 時(shí)，會(huì)出現(xiàn)鐵料粘輥及產(chǎn)率下降的情況。因此，建議帶式球團(tuán)的烘干工序?qū)⒊隽纤直M量控制在 8. 3% 以內(nèi)。

2． 1． 3 高壓輥磨預(yù)處理對(duì)顆粒形狀的影響

顆粒形狀和表面粗糙情況不僅影響鐵精礦的比表面積，對(duì)鐵精礦成球性也具有重要影響。因此，試驗(yàn)對(duì)鐵精礦輥磨前后的顆粒形貌應(yīng)用掃描電鏡進(jìn)行了分析。圖 1 為無(wú)預(yù)處理鐵精礦顆粒形貌，圖 2 為輥磨預(yù)處理鐵精礦顆粒形貌。

由圖 1 和圖 2 對(duì)比可知: 鐵精礦在經(jīng)過(guò)高壓輥磨預(yù)處理后形成許多新表面，且鐵精礦原料的粒度組成及顆粒的表面形態(tài)發(fā)生改變，形成許多細(xì)顆粒，大幅提高了鐵精粉的細(xì)度和比表面積，有利于礦物顆粒堆積形式的改善、球團(tuán)孔隙率的減少和緊密程度的增大，從而有利于降低膨潤(rùn)土配入量，提高成品球團(tuán)礦品位。輥磨預(yù)處理明顯增加了顆粒粗糙程度和棱角，增強(qiáng)了顆粒表面的自由能和活性，不飽和程度高的質(zhì)點(diǎn)數(shù)在尖角、棱角處增多，顆粒的表面活性有所提高。

2． 2 高壓輥磨工藝工業(yè)實(shí)踐

以實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果為依據(jù)，對(duì)包鋼帯式球團(tuán)高壓輥磨工序中不同輥壓壓力下的鐵料情況進(jìn)行取樣分析，檢測(cè)結(jié)果如表 3 所示。

由 表 3 可 知: 在 正 常 生 產(chǎn) 過(guò) 程 中，輥 壓 機(jī)750 t /h過(guò)料量，輥壓壓力達(dá)到 6. 5 ～ 7. 0 MPa 時(shí)，對(duì)提高鐵料的細(xì)度最明顯，精礦比表面積增幅最大。

結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際情況，在保證來(lái)料水分較低的前提下，目前包鋼帶式球團(tuán)采取的預(yù)處理措施為輥壓壓力為 6. 5 ～ 7. 0 MPa，電機(jī)電流為55 ～ 60 A，基本將高壓輥磨機(jī)預(yù)處理能力調(diào)到了最大。同時(shí)，通過(guò)后續(xù)生產(chǎn)實(shí)踐得出，在原料水分條件允許的情況下，輥壓壓力達(dá)到 7. 5 MPa 時(shí)，膨潤(rùn)土配加量最低可降至 1. 8% ，也可滿足生產(chǎn)需要的生球落下強(qiáng)度 4. 0 次以上要求。

3 Φ7 500 mm 圓盤(pán)造球機(jī)參數(shù)優(yōu)化

3． 1 圓盤(pán)造球機(jī)優(yōu)化前生產(chǎn)現(xiàn)狀

任何一種造球物料，都有一個(gè)最適宜的造球水分，也有一套最適宜的球機(jī)參數(shù)^［2］。造球物料在適宜的水分和理想的球機(jī)參數(shù)下能達(dá)到最佳的生球產(chǎn)量和 質(zhì) 量。包 鋼 帯 式 球 團(tuán) 造 球 機(jī) 參 數(shù) 為: 直 徑7 500 m、邊高 650 mm、轉(zhuǎn)速 6. 16 r/min、傾角 46°。由于受原料條件和操作水平的影響，且國(guó)內(nèi)目前針對(duì) Φ7 500 mm 造球機(jī)參數(shù)的研究較少，包鋼帯式球團(tuán)的造球機(jī)一直沒(méi)有達(dá)到最佳的運(yùn)行狀態(tài)，存在著成球率低、生球強(qiáng)度差、盤(pán)底塌料、含粉率高等問(wèn)題。隨著國(guó)內(nèi)球團(tuán)生產(chǎn)逐漸向大型化、低耗、高效、低成本方向發(fā)展，Φ7 500 mm 圓盤(pán)造球機(jī)工藝參數(shù)的優(yōu)化已成為整個(gè)球團(tuán)行業(yè)亟待解決的技術(shù)難題。造球機(jī)加水、加料及刮刀安裝位置如圖 3 所示。

實(shí)踐表明，在此種布置方式及參數(shù)條件下，所生成的生球偏大，粉末含量高，不能很好的形成母球。 另外，球盤(pán)內(nèi)的物料沒(méi)有到達(dá)最高點(diǎn)就自然下落，成球率僅有 30% 左右，生產(chǎn)中，只能通過(guò)提高球機(jī)轉(zhuǎn)速將物料提到最高點(diǎn)。究其原因如下:

( 1) 位于第二象限的加料點(diǎn)位置過(guò)于接近球盤(pán)盤(pán)邊的底部，新料加入后，沒(méi)有向下滾動(dòng)的空間，不易形成母球。

(2) 加水位置位于下料點(diǎn)的正上方，該布置方式將水直接打到第二、三組刮刀強(qiáng)制刮下的物料上，不易形成母球。同時(shí)，新加物料不能及時(shí)補(bǔ)加水滴，也不利于母球的形成。

(3) 包鋼帶式球團(tuán)采用 5 組固定式刮刀的圓盤(pán)造球機(jī)，刮刀由球盤(pán)中心向第一象限一字排開(kāi)，第二、三、四象限與邊刮刀組距離較近，導(dǎo)致盤(pán)面利用率降低; 且球機(jī)盤(pán)邊帶過(guò)來(lái)鐵料在第三、四組刮刀和邊刮刀上方堆積，致使球機(jī)負(fù)荷增加。

3． 2 圓盤(pán)造球機(jī)參數(shù)優(yōu)化具體措施

針對(duì)當(dāng)前造球工序中遇到的問(wèn)題，包鋼帶式球團(tuán)成立了專(zhuān)門(mén)的攻關(guān)小組，對(duì)球機(jī)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了反復(fù)的調(diào)試和優(yōu)化，具體實(shí)施的改造措施有:

(1) 滴水管改造主要是遵循“滴水成球、霧水長(zhǎng)大”的原則^［3］，將滴水管位置移到下料點(diǎn)的正上方，將滴水管小孔之間間距縮小到 10 mm，將滴水管上的小孔直徑改為 2 mm ( 原打水管小孔之間間距100 mm，滴水管小孔直徑 6 mm) ，混合料加入到球盤(pán)后，細(xì)小的滴狀水打在鐵精礦上，更有利于在礦粒之間形成水環(huán)，使礦粒連接在一起，從而更有利于母球的形成。

(2) 將 第 四 組 刮 刀 取 掉，第 三 組 刮 刀 延 長(zhǎng)300 mm，并向盤(pán)邊方向移動(dòng) 200 mm。這樣布置既可以將整個(gè)盤(pán)底刮平又能將返回的物料順暢刮到母球區(qū)，更易于成球又減輕了球機(jī)負(fù)荷。具體布置如圖 4 所示。

(3) 將球機(jī)盤(pán)底龜甲網(wǎng)形式改為魚(yú)鱗網(wǎng)，將盤(pán)底厚度從 50 mm 降到 25 mm，不僅增加了球機(jī)產(chǎn)量，又避免了由球機(jī)盤(pán)底厚度增加造成的盤(pán)底塌料現(xiàn)象，提高了生球質(zhì)量。

通過(guò)優(yōu)化烘干工序、強(qiáng)化高壓輥磨工序及圓盤(pán)造球機(jī)參數(shù)優(yōu)化，包鋼帶式球團(tuán)生球質(zhì)量和合格率得到明顯改善，隨機(jī)選取 2#、11#球機(jī)，對(duì)生球落下和生球合格率進(jìn)行檢測(cè)，并與之前數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果見(jiàn)表 4。

4 結(jié)論

(1) 根據(jù)現(xiàn)有原料條件，合理分配預(yù)配料礦槽的裝料問(wèn)題，可有效的調(diào)節(jié)烘干入口原料水分，減少堵漏子事故，提高烘干設(shè)備作業(yè)率; 同時(shí)，烘干入口漏子固定襯板改為活動(dòng)式振動(dòng)板，進(jìn)一步減少烘干故障停車(chē)的次數(shù)，減少造球工序水分的波動(dòng)，再通過(guò)精準(zhǔn)的爐溫控制，使鐵精礦水分由 10. 5% 左右下降到 8. 0% ～ 8. 5% 。

(2) 高壓輥磨預(yù)處理工藝可顯著改善鐵精礦混合料粒度組成及比表面積，增加活化能，使生球落下強(qiáng)度變好，膨潤(rùn)土消耗降低。在生產(chǎn)實(shí)踐中，包鋼624 m²帶式球團(tuán)在工況條件允許的情況下，輥壓壓力達(dá)到 7. 5 MPa 時(shí)，膨潤(rùn)土配加量最低降至 1. 8% ，也可滿足生產(chǎn)需要的落下強(qiáng)度 4. 0 次以上要求。

(3) 針對(duì) Φ7 500 mm 造球盤(pán)的刮刀、打水點(diǎn)、盤(pán)底與生球性能之間的關(guān)系開(kāi)展了工業(yè)試驗(yàn)，試驗(yàn)效果良好，刮刀和打水管的改造使物料在球盤(pán)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)更加科學(xué)、合理。同時(shí)，更換魚(yú)鱗網(wǎng)盤(pán)底后，造球機(jī)塌料現(xiàn)象明顯改善，生球質(zhì)量、生球合格率有了顯著提高。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］ 朱占軍． 球團(tuán)鐵精礦干燥系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］． 礦業(yè)工程，2017，( 4) : 45 － 46．

［2］ 傅菊英，朱德慶． 鐵礦氧化球團(tuán)基本原理、工藝及設(shè)備［M］． 長(zhǎng)沙: 中南大學(xué)出版社，2005．

［3］ 席玉明． 造球盤(pán)加水對(duì)生球質(zhì)量的影響及改進(jìn)措施［J］． 山西冶金，2016，( 3) : 85 － 87．