2×180m2烧结抑制圆筒粘料的工艺措施与效果

2×180m²烧结抑制圆筒粘料的工艺措施与效果

阳亮  杨开怀

（方大集团九江萍钢钢铁公司 江西九江332500）

摘  要：烧结圆筒粘料是行业内普遍存在的问题，九江萍钢结合自身特点对东区2×180㎡烧结机混合圆筒粘料原因进行了分析、总结，不断的进行设备改造和工艺摸索调整，最终通过强化石灰粉消化与混合料加水前移等工艺控制措施杜绝了混合、制粒圆筒粘料

关键词：圆筒粘料；强化消化；加水前移；工艺措施  

1 引言

随着烧结生产不断强化大多数厂家烧结矿碱度调整逐步由石灰石粉置换至石灰粉，由于石灰粉粘性重，圆筒粘料现象成为行业内普遍存在的问题。九江萍钢钢铁有限公司2×180㎡烧结机因对应两座1780m3高炉生产，产能相对不足，故从设计开始就考虑采用全石灰粉配料强化烧结生产，加之投产后市场变化因素影响烧结配矿波动极大，导致一、二混圆筒存在极其严重的粘料，经常出现圆筒粘料结圈导致圆筒倒料、圆筒拖轮损坏与装置损坏事故，严重制约烧结正常生产。粘料主要依靠人工清理，不仅劳动强度大、作业现场环境恶劣，还极易造成安全事故。针对圆筒粘料，前期主要采取机械防结厚和衬板调整等措施，但效果一直不理想。2013年年底开始将防止圆筒粘料工作重点放置至石灰粉配加、配矿方面，通过模拟实验摸索，逐步摸索出强化石灰粉消化与混合料加水前移等工艺控制措施并加以实践生产，混合圆筒结料得到抑制。

2 前期采取的措施

（1）针对圆筒结圈现象前期主要通过对设备进行改造：增加刮料装置、圆筒进料点增加格挡皮、铁链等措施，圆筒粘料现象没有得到有效解决：

图1：刮料装置安装示意图

通过检修安装刮刀后，前期两周时间运行良好，圆筒没有出现倒料现象，到第20天左右开始出现刮刀支撑梁抖动、圆筒电流大幅升高，经停机检查后发现原有500mm宽的刮刀紧剩余150mm左右，加上原有圆筒与刮刀间距200mm，圆筒结料达到550mm。而且为圆筒整体结圈、密实坚固，圆筒结料较前期严重，清理难度也极大。经分析原因主要是当圆筒粘料与刮刀接触后逐步将刮刀端面磨成斜口，新增粘结物料随圆筒向上旋转至刮刀斜口压实至原有粘结料中造成粘结物料密实，刮刀口连续与物料接触造成刮刀磨损消耗极快。

图2：磨损后的刮刀示意图

针对下料点粘料每次都是较为严重的区域，我们又尝试在下料点增加格挡皮和松动链条来减少下料点粘料，分别想利用格挡皮在下料过程中阻止混合料与圆筒接触、松动链条在圆筒转动过程中受重力抖动来降低下料点粘料，但结果不理想。后经过分析认为圆筒粘料是一个逐步由小积多的过程，粘结物料主要以细颗粒料与石灰粘结而成，在圆筒转动过程挡皮和链条反而起到压实的作用，造成安装了挡皮或链条的区域反而较未安装区域严重，后续还出现了档皮和链条磨损断裂造成上料皮带堵下料口现象，造成了生产停机事故。格挡皮和松动链条改造和结料情况如图3-图6所示。

图3：圆筒进料点增加格挡皮示意图

图4：安装挡皮处粘料示意图

图5：圆筒进料点增松动链条意图

图6：圆筒进料点增松动链条粘料示意图

（2）通过对外交流学习，了解到相关兄弟厂家混合圆筒内采用了悬挂式狼牙棒和反L型重锤清料器，安装区域能保证结料不过厚，取得了一定效果。但由于其采用钢丝绳横拉垂直吊装在圆筒内部，存在磨损隐患（圆筒加水管道在当时生产过程中经常出现磨损断裂影响生产的情况），后续并没有实施。

图7：狼牙棒式清料器和反L型重锤清料器示意图

（3）后续又通过对圆筒衬板更换调整来控制圆筒粘料，先后使用了高分子衬板、油尼龙衬板、陶瓷衬板等圆筒粘料依旧严重；通过调整加水的比例、位置、方式等也没有起到较好抑制效果。

3 强化石灰粉消化与混合料加水前移等工艺控制措施的形成与实践生产：

针对圆筒粘结持续得不到解决，于是将圆筒粘料的方向从外力干预转向配料物料处理方向。

通过对正常混匀料与圆筒结块样成分对比发现结块料的CaO含量明显高于正常混合料，说明石灰粉是造成圆筒粘结的主要原因。

图8：正常混合料与圆筒结块料成分对比（%）

将结块料通过烘干称重后水解化开过筛与正常混合料烘干水解化开后过筛对比发现，结块料中大于3mm颗粒含量仅为4.7%较正常混合料＞3mm颗粒含量低38%（当期正常混合料为43%），说明细颗粒矿粉也是圆筒粘结的主要原因，尤其是粘性较大的精粉。

因配矿结构属于公司管控，资源调整周期长，于是将影响圆筒粘料的处理方向主要放在石灰粉配加量与消化使用方式上。

（1）为了模拟圆筒混匀效果制作了一个简易的φ300mm×400长圆桶模型，通过桶底与运行1.6m/s（2×180㎡烧结机一混圆筒筒壁速1.55m/s）的物料运行皮带接触带动圆桶模型转动达到模拟圆筒工作的效果，圆筒模型如图9所示。

图9：模拟圆筒的圆桶模型

（2）模拟圆筒实验计划按两组进行，第一组5个样：每个样各取5000g烘干的混匀料，分别配加200g、300g、400g、500g石灰粉，石灰粉采用50℃左右的热水按石灰CaO与水的摩尔比1:1消化30秒后,再覆盖在圆桶混匀料上，剩余水分按混合料7.5%配加在混匀料上，将圆桶置于支架上旋转10min取下，将圆桶竖直倒立30秒后称量圆桶重量，增加重量即视为粘料判定情况。

图10：2013年12月当期用石灰粉成分

图11第一组实验数据（g）

由上图数据可看出石灰粉加入量为200g是桶壁粘料最少，对应石灰粉吨矿消耗量在35kg左右；当石灰粉加入量在300-500g之间桶壁粘料相差不大，对应吨矿生石灰粉消耗量在55-95之间；石灰粉加入量600g个时，内壁粘料最重。

第二组7个样，所有样品均按400g石灰配加5000g烘干的混匀料：样1干灰不消化配加，样2-样4消化水量与石灰CaO按摩尔比1:1增加，分别配加冷水、50℃热水、80℃热水来对石灰进行消化处理后再覆盖在圆桶混匀料上，样5-样7消化水量与石灰CaO按摩尔比2:1，增加剩余水分按混合料7.5%配加在混匀料上，分别配加冷水、50℃热水、80℃热水来对石灰进行消化处理后再覆盖在圆桶混匀料上，后续步骤与上相同，得到数据如下：

图12第二组实验数据

由上图12可看出样1圆桶内壁粘料最多；样2石灰粉用冷水消化30秒由于石灰粉消化不完全，粘料也较多；样3与样5粘料情况差别不大；样4、样6、样7圆桶粘料下降较大，数据整体体现为消化水温上升、消化水量增加圆桶粘料承下降趋势，针对此情况加做了第三组实验。

第三组实验数据为两个样，两样品均按400g石灰配加5000g烘干的混匀料，样1将50℃消化水和补加水一起全部加入石灰中消化30秒，样2将80℃消化水和补加水一起全部加入石灰中消化30秒。

图13第三组实验数据（g）

从上图13数据进一步印证了图12体现消化水温上升、消化水量增加圆桶粘料承下降趋势，使用80℃高温全水消化石灰粉圆桶内壁粘料量下降到最低。

针对上述结果，2013年12月与2014年1月2×180㎡烧结开展石灰消化高温水技改，将水温提高至80℃以上，并采取将加水量前移至配料石灰消化器中，一混圆筒仅留有应急补充水管，二混取消了加水。调整完成后圆筒内粘料一直没有加厚现象，后续通过检修将圆筒内前期积结料清理干净后，圆筒内壁粘结较始终保持30-80mm厚，衬板扬料条可见。

通过模拟实验和生产实践分析得出，当石灰粉充分消化后与多余的水形成消石灰浆液，浆液从消化器口排出后先与矿粉接触，再进入圆筒内。在圆筒中裸露石灰浆液粘结面积小于石灰粉在圆筒内消化后想成消石灰的粘结面积，裸露的浆液粘结力也小于消石灰的粘结力；在圆筒转动过程中裸露浆液的粘结力小于物料在原料混匀造球运动过程中产生的重力和物料碰撞力，所有圆筒只会有少许粘料现象，少部分由于工况粘结力大料粘结料当厚度达到一定程度后也会自然跌落。

4 效果与对生产的影响：

从2014年2月起2×180㎡烧结机采取配料系统通过高温热水强化石灰消化和加水全部前移至消化器后起至今4年实践混合圆筒再未进行人工清理过，圆筒内壁粘料厚度始终保持在30-80mm之间，也有效的保护了混合圆筒衬板，烧结相关配矿与技术指标见下图：

图14：2010年至2017年烧结配矿机相关经济技术指标

注：2017年矿粉数据拥挤至6月，其余统计至10月止

由上图14可看出精分率除2012年偏高和2017年偏低外其余年度均在20%-25%之间，说明通过强化石灰粉消化和混合水分前移等工艺技术措施的采取可以控制精粉对圆筒粘料的影响；亲水性高的褐铁矿2014年起较前面4年比例是相对提高的，说明该措施可以控制褐铁矿对圆筒粘料的影响；2014年吨矿石灰粉用量较前几年均偏高，该措施的采取可以控制石灰粉用量对圆筒粘料的影响；采取该措施烧结机利用系数成上升趋势；烧结矿强度2016年、2017年较2010年、2013年高，较2011年与2012年低，由于配矿结构对转鼓起主导作用，也可判断其对烧结矿强度室是没有制约的。

5 结论：

（1）通过采取强化石灰粉消化和混合水分前移等工艺技术措施，可以应对混合料配矿结构变化、不同石灰粉用量等对制粒圆筒粘料影响。

（2）通过采取强化石灰粉消化和混合水分前移等工艺技术措施后烧结生产、质量未受到制约，反而对产量会有一定的促进作用。

参考文献

[1] 周鹏飞.圆筒混合机倒料问题分析及对策.2009

[2] 何云华.圆筒混合机内物料运动状态的研究.2007

[3] 冶金工业部长沙黑色冶金矿山设计研究院编.烧结设计手册.冶金工业出版社,2005.