曹樹志

(河鋼唐鋼煉鐵廠)

摘要：正常的高爐入爐粉末參與高爐冶煉進(jìn)程，部分隨爐頂溢出。嚴(yán)重時(shí)高爐入爐粉末增加會(huì)惡化料柱透氣性，壓差升高，高爐順行惡化；另一方面高爐原燃料管理差，粉末多會(huì)造成爐墻局部粘結(jié)，爐型不規(guī)則，順行差從而影響高爐指標(biāo)。高爐生產(chǎn)上普遍采用一系列防止粘結(jié)的操作制度，但效果不明顯。通過實(shí)施聚氨酯篩分下的酸性礦管理、燒結(jié)成品篩分改造、焦炭篩分管理等整粒工作，入爐＜5 mm 粒級物料得到大幅有效控制，高爐狀態(tài)得到改變。

關(guān)鍵詞：高爐；粉末；篩分；＜5 mm

0 引言

唐鋼 2 號高爐爐容 2000 m 3，高徑比 2.243，屬于矮胖型高爐，共 26 個(gè)風(fēng)口，2013 年 10 月大修并于 2014 年 1 月 6 日開爐送風(fēng)，開爐后實(shí)現(xiàn)了開爐快速達(dá)產(chǎn)，三天利用系數(shù)達(dá)到 2.2 t/(m3 .d)。開爐后經(jīng)歷多次嚴(yán)重的爐墻粘結(jié)^[1]，其中 2014年 5 次、2015 年 3 次、2016 年 3 次、2017 年 1 次。粘結(jié)期間操作爐型頻繁變化，順行狀況逐步變差，風(fēng)量水平持續(xù)萎縮，最終導(dǎo)致爐況失常，經(jīng)濟(jì)損失巨大。2017年以來逐漸對入爐料主料小粒級＜5mm 實(shí)施嚴(yán)格管控^[2]，高爐表現(xiàn)為透氣性改善，壓差逐漸降低，接受風(fēng)量能力增強(qiáng)，對應(yīng)高爐指標(biāo)逐漸改善。

1 篩分現(xiàn)狀

1.1 入爐料小粒級管控標(biāo)準(zhǔn)^[6] 

1）篩上焦炭<10 mm 的粒級不超 5%，篩下返焦中>10mm 的粒級≯20%；

2）高爐返焦中>25 mm 粒級含量≯15%，>25 mm 含量超過 18%時(shí)更換篩網(wǎng)；

3）高爐焦丁篩篩下物>16 mm 粒級含量≯5%，超過 8%時(shí)更換篩網(wǎng)；

4）出廠燒結(jié)礦<5 mm 粒級含量＜7%；

5）高爐槽下返礦中，>5 mm 粒級含量≯15%，>6.3 mm 粒級含量≯3%；

6）篩上物中<8 mm 的粒級不超 5%，篩下物中>8 mm 的粒級不超 10%；

7）高爐槽下返礦中，>5 mm 粒級含量≯15%，>6.3 mm 粒級含量≯3%；>5 mm 粒級含量出現(xiàn)兩次超 20%，或>6.3 mm 粒級含量出現(xiàn)兩次超過 5%時(shí)，更換篩網(wǎng)。

1.2 現(xiàn)狀分析

受篩分設(shè)備的影響，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 燒結(jié)礦篩分系統(tǒng)

唐鋼煉鐵北區(qū) 1~3#燒結(jié)機(jī) 3、4 次篩共計(jì) 10 臺，其中 9 臺為直線振動(dòng)篩，1臺為橢圓等厚振動(dòng)篩，由于投入運(yùn)行時(shí)間均超 10 年之久，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%，篩板縫容易堵塞、清理困難，造成出廠燒結(jié)礦中＜5mm 含量較高(有時(shí)高達(dá) 8% )。

高爐槽下燒結(jié)礦篩分系統(tǒng)是高爐物料入爐前的最后一道篩分工序，對減少粉末入爐有至關(guān)重要的作用。高爐礦篩尺寸偏小，上下篩網(wǎng)尺寸分別為 5 mm、3.5mm，容易造成小粒級物料入爐。

1.2.2 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、10 mm，下層 5 mm)。 篩面傾角約 18°（見圖 1），振動(dòng)篩振幅約 2 mm，物料下行速度過慢，加之物料帶粉量過多，篩孔短時(shí)間內(nèi)即被糊死，導(dǎo)致篩分效率極差。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＜5 mm 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)^[3]（見圖 2）。 另外，唐鋼北區(qū)高爐槽下沒有酸性礦篩分，倉前篩分尤為重要。

1.2.3 焦炭篩分系統(tǒng)

煉鐵廠北區(qū)原料系統(tǒng)的振動(dòng)篩 C106 擔(dān)負(fù)著向高爐供應(yīng)篩分焦炭的重任，C106 焦炭篩分系統(tǒng)采用的陶瓷鑄石條固定溜篩，篩分效率較低，特別是汛期，C106 焦篩糊堵現(xiàn)象明顯，與正常季節(jié)比，篩分效率降低 50%以上，造成篩上成品＜16mm 含量高達(dá) 20%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過＜10%的控制標(biāo)準(zhǔn)，增加了高爐倉下焦篩的負(fù)擔(dān)，使入爐大焦中＜25 mm 含量平均增加 3 個(gè)百分點(diǎn)，不利于高爐穩(wěn)定操作。

另外高爐槽下焦炭篩分設(shè)備磨損嚴(yán)重，頻繁檢修仍然屢次出現(xiàn)篩下物大粒級物料超標(biāo)，目前高爐槽下焦炭篩網(wǎng)尺寸偏大（25mm），造成資源浪費(fèi)。

1.2.4 高爐小焦篩分系統(tǒng)

高爐實(shí)施“小焦入爐”提高焦丁比是高爐強(qiáng)化冶煉手段之一，通過焦丁篩分系統(tǒng)改造可以緩解焦炭粉末入爐，改善高溫區(qū)透氣性和透液性。高爐槽下焦丁篩采用陶瓷棒條篩，當(dāng)過料量增大時(shí)，雨季焦炭水分升高時(shí)，篩分效果較差，造成大量焦炭粉末入爐。

2 篩分設(shè)備改造與實(shí)施效果

針對鐵前篩分設(shè)備存在的問題，2016 年 12 月至 2017 年 9 月，先后對原料區(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)備升級改造。

2.1 燒結(jié)礦篩分系統(tǒng)升級改造

2.1.1 成品振動(dòng)篩改造

針對燒結(jié)成品系統(tǒng)工藝流程特點(diǎn)、篩分效果以及現(xiàn)場除塵效果差的問題，將燒結(jié)三、四次篩改為環(huán)保型 BTS 懸臂棒條篩，分級方式為單層雙面棒條篩^[5]，該項(xiàng)設(shè)計(jì)和改造的主要技術(shù)優(yōu)勢如下：

1）改變篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式降低篩網(wǎng)堵塞率，將篩板由金屬橫向式改為高強(qiáng)度棒條形式，增大有效篩分面積；

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；

3）重量輕，篩子自重只有原來振動(dòng)篩的 20% ，更換篩網(wǎng)變得更方便，更換篩體需 4h，更換篩網(wǎng)需 2h；

4）懸臂篩篩面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，又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；

5）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，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。

2.1.2 高爐槽下燒結(jié)礦篩分

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，對減少粉末入爐有至關(guān)重要的作用。2017 年以來，煉鐵廠對高爐槽下部分礦、焦篩及焦丁篩實(shí)施全面治理，進(jìn)一步改善高爐入爐原料粒度。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，高爐將部分燒結(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，有效改善了燒結(jié)礦入爐整粒組成。2.2 酸性礦振動(dòng)篩改造

2.2.1 采用 HPM 聚氨酯篩分技術(shù)

為提升難篩分物料的篩分效果，應(yīng)用 HPM 篩分技術(shù)[4]，對酸性礦振動(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，見圖 3；

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，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；

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，見圖 4。對酸性礦振動(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% 。

2.2.2 合理控制酸性礦篩分料量

酸性礦供應(yīng)受采購影響質(zhì)量變化大，個(gè)別批次含粉率可達(dá) 20%以上，需根據(jù)情況對塊礦料量進(jìn)行控制，以達(dá)到最佳的篩分效果。原料塊礦篩分流程采用一種控制篩分料量的分料裝置（見圖 5、圖 6），可以實(shí)現(xiàn)以下功能：

1）當(dāng)含粉率上升較多時(shí)利用分料器控制料量均勻進(jìn)入到兩套篩分系統(tǒng)之中，強(qiáng)化篩分效果；

2）酸性礦質(zhì)量較好時(shí)利用一套篩分系統(tǒng)，增大篩分處理量，保證高爐槽位；

3）分料裝置為旋轉(zhuǎn)法蘭盤與搖動(dòng)手柄驅(qū)動(dòng)模式，實(shí)現(xiàn)機(jī)旁作業(yè)，安全可靠；

4）分料裝置包括鎖定部件設(shè)于旋轉(zhuǎn)法蘭盤上的鎖緊銷，防止翻板位移。

通過采用料量控制，既可實(shí)現(xiàn)合理篩分，提高篩凈率，也可增大塊礦處理量，滿足高爐用量需求，促進(jìn)高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定。

2.3 焦炭篩分管理

2.3.1 大焦篩分

2017 年 10 月份 C106 改造完成，將現(xiàn)有的固定溜篩改為棒條振動(dòng)篩。振動(dòng)篩篩分效率高，不易堵孔，篩下＞16mm 大粒級減少，通過量 400 t/h，篩分效率達(dá) 90%以上，篩上焦中<16mm 不超 10%，＞16mm 大粒級小于 5%。篩板使用壽命達(dá) 6 個(gè)月，備件篩板可局部更換，備件及維修費(fèi)用與過去基本持平，利于長期穩(wěn)定生產(chǎn)。

篩體材料和工作方式改變以后，C106 系統(tǒng)焦炭篩分效果明顯改善，高爐槽下整體大粒級焦炭比例增加，返回系統(tǒng)焦粉總量升高。返回系統(tǒng)焦粉總量趨勢變化，見圖 7。

對高爐槽下焦篩實(shí)施全面治理，將部分焦炭篩篩網(wǎng)尺寸由 25 mm 調(diào)整為 22mm，新焦篩投入使用后，既保證了焦炭篩分效果，又有效控制了小焦料（原來返焦粉（t/天）焦丁比過高），效果明顯提升，進(jìn)一步改善了高爐入爐焦炭粒度。

2.3.2 焦炭水份管理

汛期生產(chǎn)防止焦炭水份波動(dòng)造成高爐爐況波動(dòng)，焦炭筒倉化存儲(chǔ)減小水份波動(dòng)，在一次料場 E 料場設(shè)計(jì) 10 個(gè) 5 000 m ³ 的焦炭貯倉。

正常生產(chǎn)時(shí)分別儲(chǔ)備不同品種的干熄焦、水焦，也可以按焦炭標(biāo)準(zhǔn)分為儲(chǔ) 存一級焦、二級焦等等。雨季到來焦炭水份大幅升高，特別嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn) 10%以上的物理水，此時(shí)選擇筒倉輸出焦炭或者干濕混搭，可有力的減輕水份影響，減少大量焦炭粉末入爐，有利于高爐順行。

2.3.3 焦丁篩系統(tǒng)改造

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，篩上焦中＜16 mm粒級不超 10% ，篩下＞16mm 不超 5%。高爐入爐小焦粒度均勻，消除粉末入爐，高爐焦丁比成下行趨勢，見圖 8。

高爐實(shí)施“小焦入爐”提高焦丁比是高爐強(qiáng)化冶煉手段之一，通過焦丁篩分系統(tǒng)改造可以緩解焦炭粉末入爐，改善高溫區(qū)透氣性和透液性。

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)改善效果

2017 年以來唐鋼煉鐵廠 2#高爐爐況逐漸轉(zhuǎn)好，指標(biāo)不斷優(yōu)化，（9 月份后環(huán) 保悶爐）生鐵產(chǎn)量平均增加 1100 t/d，燃料比消耗降低約 16 kg/t-Fe。2019 年更是不斷強(qiáng)化，指標(biāo)已經(jīng)接近歷史最好水平。2 #高爐的好轉(zhuǎn)與 2017 年塊礦系統(tǒng)、燒結(jié)礦、焦炭系統(tǒng)等鐵前篩分改善密不可分，起到極其重要的支撐作用。

表 2 2#爐改造前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比

4 結(jié)語

通過實(shí)施聚氨酯篩分下的酸性礦管理、高爐燒結(jié)系統(tǒng)燒結(jié)礦篩分管理、焦炭篩分管理等整粒工作，篩分效率明顯提高，入爐＜5 mm 粒級物料得到大幅有效控制， 高爐爐況不斷好轉(zhuǎn)，指標(biāo)隨之不斷優(yōu)化，最終也解決了爐墻粘結(jié)的問題。

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