某鋼鐵公司氧化鐵皮壓球工藝設計技術特點

劉建朋

（唐鋼國際工程技術股份有限公司，河北 唐山 063000）

在連鑄機拉鋼和鋼坯軋制過程中，鐵元素和空氣中氧經(jīng)化學反應，常會在鑄坯和軋材表面形成大量的氧化鐵皮[1]。氧化鐵皮的綜合全鐵含量TFe≥62%，回收利用價值極高，大多數(shù)鋼廠將氧化鐵皮返回燒結(jié)工藝參加配料，重新再走一遍還原工藝[2]。此壓球生產(chǎn)線對鋼鐵冶煉產(chǎn)生的氧化鐵皮、鋼渣等固體廢棄物進行加工處理，生產(chǎn)的鐵皮球可以投入轉(zhuǎn)爐代替部分廢鋼使用，具有化渣、調(diào)溫的作用，可節(jié)能降耗，降低煉鋼成本。

1 項目概況

某鋼鐵公司擬建設1條處理能力為13萬噸/年氧化鐵皮球生產(chǎn)線，年工作時間300天。將連鑄、軋鋼系統(tǒng)產(chǎn)生氧化鐵皮，通過汽車運至新建壓球生產(chǎn)線廠房內(nèi)，年供應總量10萬噸；廠區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的冶煉鋼渣，經(jīng)處理分級后將小于8mm的渣粒，通過汽車運輸至存儲區(qū)域，年需求總量2.5萬噸；外購專利粘結(jié)劑通過汽車運輸至存儲區(qū)域，年需求總量0.25萬噸。成品鐵皮球通過汽車運至煉鋼車間，以實現(xiàn)資源高效利用，降低煉鋼工序成本。

2 主要工藝流程技術特點

2.1 工藝技術特點

（1）本生產(chǎn)線的設計是在消化、吸收國內(nèi)外先進經(jīng)驗的基礎上，參考鞍鋼、宣鋼、太鋼不銹鋼等同類壓球生產(chǎn)的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，結(jié)合鋼廠自身具體情況而設計的，設計中采用了很多行之有效的技術措施和先進的設備。

（2）此生產(chǎn)工藝流程全面且復雜，包括原料的接受、存儲、烘干、壓球、篩分以及成品鐵皮壓球的烘干、存儲和外送，并對所有除塵系統(tǒng)的除塵灰回用以及公輔等設施。所有設施全部布置在現(xiàn)有廠區(qū)有限區(qū)域內(nèi)，實現(xiàn)了工藝流程緊湊、順暢，成品輸出落差小，返礦率低等特點。

（3）極大利用豎向布置，減少占地空間、環(huán)保效果好。①所有設施建設在一個封閉廠房內(nèi)，成品出廠設汽車洗車臺，保證廠區(qū)干凈衛(wèi)生。②雙軸螺旋攪拌機與強力混合機布置在同一廠房內(nèi)，充分利用空間，節(jié)省平面位置，節(jié)省了工程投資。③生球篩分室與混合室緊鄰布置，篩下物能直接返回壓球室進料皮帶，減少通廊長度及占地空間。

2.2 工藝流程

氧化鐵皮為主要原料，氧化鐵皮球生產(chǎn)線鄰于車間建設，便于原料接收和成品輸送。成品氧化鐵皮球為橢圓形，粒度30mm～50mm，干燥后冷態(tài)強度＞800N/球，水分≤1.0%，TFe≥50%。

生產(chǎn)線由氧化鐵皮接收料倉、氧化鐵皮烘干室、原料配料室、混合室、壓球室、生球篩分室、成品烘干、成品存儲及皮帶機運輸系統(tǒng)、轉(zhuǎn)運站等生產(chǎn)單元組成。工藝流程圖如下。

圖1 工藝流程圖

2.3 原料存儲

氧化鐵皮來自連鑄和軋鋼車間，由自卸車運輸至壓球生產(chǎn)線原料存儲區(qū)堆存，可用鏟車上料進入烘干上料地倉或直接卸至氧化鐵皮接收料倉存儲。接收地倉設置2個料斗，料斗下設卸料閘門，氧化鐵皮通過皮帶機轉(zhuǎn)運至氧化鐵皮烘干室。

渣粒：渣粒來自廠區(qū)內(nèi)已有鋼渣處理線，由自卸車運輸運至原料區(qū)堆存，也可用鏟車上料進入原料配料室料倉。

粘結(jié)劑：外購袋裝專利產(chǎn)品，由汽車運到原料區(qū)堆存，采用破袋機、上料斗提將粘結(jié)劑存入配料室緩沖斗，緩沖斗下設螺旋輸送機，按比例參加配料。

2.4 氧化鐵皮烘干

鏟車或自卸車將直接運來的氧化鐵皮卸入烘干上料地倉，經(jīng)皮帶運輸至烘干機烘干，烘干后含水量均勻的原料經(jīng)皮帶轉(zhuǎn)運進入原料配料室料倉。

主要設備：烘干機1臺，總配電功率～45kW，外形尺寸:φ1800mm×16000mm，烘干產(chǎn)量≥20t/h，初水份10%～12%，終水份小于4%～6%。配套熱風系統(tǒng)，燃氣介質(zhì)為高爐煤氣。

2.5 原料配料

原料配料室設置4個料倉，2個倉用于存儲烘干后的氧化鐵皮，1個倉用于存儲渣粒，1個倉用于存儲粘結(jié)劑。料倉配置倉壁振動器，倉下口設電液動閘板閥，氧化鐵皮、渣粒經(jīng)倉下電子皮帶秤稱量后落至輸送皮帶機上，同時粘結(jié)劑經(jīng)螺旋計量秤計量后落至同一條輸送皮帶機上，送至混合工序。

2.6 雙軸攪拌、強力混合

根據(jù)各種原料比例不同和含水量的不同，原料進入雙軸螺旋攪拌機時，可根據(jù)生產(chǎn)需求加入少量新水，進行初步混合攪拌。為使原料混合的更均勻，雙軸螺旋攪拌機后由強力攪拌機進一步攪拌均勻。

主要設備：①雙軸攪拌混合機1臺，用于物料初次混勻，總配電功率30kW，攪拌能力≥20t/h；②強力攪拌混合機1臺，用于物料二次混勻，總配電功率45kW，攪拌能力≥20t/h。

2.7 壓球

經(jīng)兩次混勻后的原料經(jīng)皮帶機輸送至雙輥壓球機上方的緩沖倉，緩沖倉配置倉壁振動器，倉下口設電液動閘板閥，原料經(jīng)雙輥壓球機擠壓成粒度約40mm左右的鐵皮球。

主要設備：雙輥壓球機2臺（一用一備），配電功率100kW/臺，壓輥直徑/寬度φ850/460mm，壓球粒度30mm～50mm，處理能力～20t/h，壓輥材質(zhì)為42CrMo整體鍛造，配套液壓系統(tǒng)。

壓球機作為生產(chǎn)線核心設備，通過電機、聯(lián)軸器、主動軸、開式齒輪傳動系，保證兩滾軸同步(等速反向)運動，合格配比的原料經(jīng)定量設備均勻地進入成型料斗，使物料的單位成型壓力由小變大，在對輥中心連線處成型壓力達到最大值，當物料過中心線后，成型壓力迅速變小使物料進入脫球狀態(tài)，順利脫球。

2.8 篩分

鐵皮球由皮帶機從壓球室送至篩分室，30mm以上合格粒度的鐵皮球進入成品鏈板烘干機。篩下物經(jīng)鏈板給料機返回壓球機再次進行壓球處理。

主要設備：環(huán)保封閉式振動篩1臺，電機功率8kW，處理能力20t/h。

2.9 成品烘干

經(jīng)篩分合格的鐵皮球用皮帶機運至烘干機，烘干后的鐵皮球含水量小于1%，烘干機下部出灰由出灰鏈板機送至緩存斗，定期收集送至原料存儲區(qū)。成品用皮帶機提升外運或落地存儲。

主要設備：成品烘干機，采用鏈板烘干機1臺，總配電功率33.5kW，烘干產(chǎn)量≥20t/h，烘干球狀初水份6%～7%，終水份小于1%，烘干介質(zhì)為高爐煤氣，配套熱風系統(tǒng)。

2.10 成品儲存

烘干后的成品鐵皮球經(jīng)皮帶提升到一定高度，可用汽車直接接走運至轉(zhuǎn)爐煉鋼車間參與煉鋼生產(chǎn)，或落地存儲于成品區(qū)。成品存儲區(qū)域儲量約1000t，堆高2.5m。

3 輔助配置說明

3.1 除塵設施

本生產(chǎn)線煙塵污染物排放濃度≤10mg/Nm3，崗位粉塵濃度8mg/Nm3。共設置原料除塵系統(tǒng)和成品除塵系統(tǒng)兩大系統(tǒng)，所有除塵系統(tǒng)均采用集塵罩捕集含塵氣體，選用低壓脈沖高效布袋除塵器。

3.2 給排水設施

車間給排水系統(tǒng)主要內(nèi)容為：除塵器引風機循環(huán)冷卻水、原料儲存區(qū)排水、上料地倉排水、區(qū)域內(nèi)的給排水管網(wǎng)；項目所需的生產(chǎn)消防水、生活水、生產(chǎn)生活排水、雨水等均與廠區(qū)車間周邊的相應管線相接。

3.3 動力設施

為滿足生產(chǎn)各工序要求，動力設施包括高爐煤氣、壓縮空氣、氮氣等介質(zhì)的供應。

（1）高爐煤氣供應。原料烘干系統(tǒng)及成品烘干倉共需高爐煤氣約8000Nm3/h，在氣源接點處設切斷閥組及流量計量裝置，架空敷設至2個煤氣用戶，在煤氣用戶前分別設切斷閥組。

（2）壓縮空氣供應。車間內(nèi)共設6處壓空吹掃點，廠房外共設2套除塵器。壓縮空氣總管在氣源接入點處設切斷閥及流量計量裝置，架空敷設至各用氣點，在用戶前分別設切斷閥。

（3）氮氣供應。為滿足煤氣管道吹掃要求，敷設一根DN100的氮氣管道，在氣源接入點處設切斷閥及流量計量裝置，分支管道由總管引至各吹掃點。

3.4 電力設施

氧化鐵皮壓球工藝及其相關配套設施的低壓供配電、電氣傳動、照明、電氣室、電纜敷設及防雷接地等進行合理布局，總裝機容量1140kW，有功功率Pjs=943kW，無功功率Qjs=382kvar，無功補償Qc=350kvar，視在功率Sjs=1017kVA，功率因數(shù)COSφ=0.92。

3.5 儀表檢測、自動控制、通訊設施

（1）儀表檢測：主要包括廠房內(nèi)CO濃度檢測，能源計量及除塵器相關檢測。

（2）控制系統(tǒng)：采用PLC控制系統(tǒng)，實現(xiàn)“三電一體化”的控制方式。由PLC實現(xiàn)各工藝參數(shù)的采集、顯示、控制、聯(lián)鎖、報警。在壓球廠房設置主控制室，對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控，并對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行采集、儲存和記錄。

（3）通訊：為滿足生產(chǎn)運行管理及主要生產(chǎn)操作崗位人員公務通信聯(lián)系，設置行政管理電話；為滿足流動生產(chǎn)指揮及生產(chǎn)巡檢需要，配備手持無線電通信對講機；為提高生產(chǎn)效率，確保設備和人身安全，滿足操作人員監(jiān)視不易直接觀察的生產(chǎn)部位或場所，同時為事故分析提供圖像分析資料，在主控室內(nèi)設置監(jiān)視器。

4 環(huán)境保護、安全與職業(yè)衛(wèi)生防護、節(jié)能措施

（1）環(huán)境保護：壓球生產(chǎn)線產(chǎn)生的粉塵來源于渣粒運輸、原料烘干和鐵皮球烘干等加工時產(chǎn)生的粉塵。噪音設備主要是烘干機、雙輥攪拌機、強力混合機、振動篩、中低壓風機，噪音值一般為85～100dB(A)。廢水為氧化鐵皮原料瀝水產(chǎn)生的少量生產(chǎn)污水和生活污水。對于以上問題，均按國家標準，在滿足正常工藝生產(chǎn)的前提下，相應設置了解決措施。

（2）安全與職業(yè)衛(wèi)生防護：根據(jù)國家有關改善勞動條件，加強勞動保護的規(guī)定，設計中對粉塵污染、噪聲污染以及其它潛在的職業(yè)危害和不安全因素，將依據(jù)“安全第一，預防為主”的原則及勞動安全和工業(yè)衛(wèi)生的標準，積極采取切合實際、經(jīng)濟合理、行之有效的措施，設置必要的勞動安全、衛(wèi)生設施，為工廠創(chuàng)造出安全、文明的勞動環(huán)境。

（3）節(jié)能措施：壓球生產(chǎn)線年投入總能源5854噸標準煤，其中燃氣消耗占85.8%，電耗占11.4%。主要措施為：選用高效節(jié)能生產(chǎn)設備，同時選用節(jié)能的變壓器及全自動功率補償裝置，提高系統(tǒng)運行功率因素，降低系統(tǒng)無功功率，提高用電設備效率，節(jié)約電能；設置計量和監(jiān)測儀表，連續(xù)采集和處理所有與機組運行有關的重要測量信號及設備狀態(tài)信號，及時向操作人員提供有關的運行信息，實現(xiàn)機組安全、經(jīng)濟運行。

5 結(jié)語

本項目的工藝流程選擇合理，總圖布置順暢、緊湊，緊鄰原料供應和產(chǎn)品需求車間，運輸成本低，生產(chǎn)工序能耗均達到國家先進標準，實現(xiàn)了氧化鐵皮壓球生產(chǎn)的清潔高效利用。設計流程積極貫徹執(zhí)行國家有關環(huán)保、職業(yè)衛(wèi)生、安全、消防、節(jié)約能源等有關規(guī)定，注意環(huán)境保護，強化“三廢”治理和綜合利用。