釩鈦燒結(jié)原料精確混配技術(shù)實踐

別 威，閆林虎，柴亨睿

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)大學(xué)，甘肅 730021）

0 引言

釩、鈦兩種元素在鋼鐵、化工、航空航天、國防等領(lǐng)域的作用巨大，在自然界主要存在于釩鈦磁鐵礦中，提取的主要方法是煉鋼轉(zhuǎn)爐提取法。我國釩鈦磁鐵礦主要分布在攀西（四川攀枝花-西昌）和河北省承德地區(qū)。如果采用釩鈦磁鐵礦經(jīng)破碎加工的鐵精粉直接生產(chǎn)燒結(jié)礦，則燒結(jié)礦的化學(xué)成分波動大、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)低，返礦率高，影響釩鈦燒結(jié)礦高質(zhì)量生產(chǎn)。并且，單純的釩鈦燒結(jié)礦在高爐還原鐵水的過程中流動性能差，是造成高爐爐況產(chǎn)生波動的主要原因，也給后序煉鋼生產(chǎn)和提取釩鈦造成很大困難。

實踐證明，釩鈦鐵精粉在生產(chǎn)燒結(jié)礦前的混配工藝加入一定比例的普通鐵精粉，并精準(zhǔn)混配，對燒結(jié)、高爐、煉鋼三大工序產(chǎn)生都可以起到積極的作用[1]。本文結(jié)合某鋼鐵企業(yè)釩鈦鐵精粉配加普粉的生產(chǎn)設(shè)施和工藝流程，分析了釩鈦混勻礦混配中存在的混配不勻、成分不穩(wěn)的原因，有針對性的提出了實現(xiàn)混勻礦精準(zhǔn)混配的步驟與措施，并對措施實施后的效果進行了評估。

1 燒結(jié)混勻礦混配過程存在的問題

該鋼鐵企業(yè)燒結(jié)用含鐵料為釩鈦磁鐵礦配加鐵精粉，所有含鐵料進入燒結(jié)配料室前都要進行配料和混勻形成成分均勻、穩(wěn)定的釩鈦含鐵混勻礦。該企業(yè)供料作業(yè)區(qū)有三條混勻礦配料作業(yè)線，每條配料作業(yè)線配置有12個料倉及其配套的定量圓盤給料機和自動配料系統(tǒng)。每個料倉儲料量約1200t，每天供應(yīng)該公司全部燒結(jié)機混勻礦約26500t。

因各種含鐵料由汽車進廠并直接卸入混勻配料倉，在進料倉前沒有進行初次混勻，外加各種含鐵料水分、粘度、顆粒度不同，以及混配設(shè)施不完善、配料稱量裝置精度不高等原因，混配系統(tǒng)輸出的實際鐵料量與理論設(shè)定值偏差較大[2]，造成混勻礦混配成分不均勻、不穩(wěn)定。

2 實現(xiàn)混勻礦精準(zhǔn)混配的步驟與措施

燒結(jié)原料精確混配技術(shù)是一個綜合應(yīng)用系統(tǒng)，其流程如圖1所示。包括釩鈦和普通鐵精粉直供車輛精準(zhǔn)定位、釩鈦和普通鐵精粉單個圓盤精準(zhǔn)混配、鐵粉實際配料精度驗證、釩鈦與普通鐵精粉多套圓盤物料混配輸出。

圖1 系統(tǒng)流程圖

2.1 運載鐵粉車輛信息化管理

載有釩鈦和普通鐵精粉汽運車輛在進入原料場前依據(jù)貨運紙質(zhì)票據(jù)進行IC卡和電子標(biāo)簽的綁定，IC卡和電子標(biāo)簽在精準(zhǔn)混配系統(tǒng)是車輛識別的唯一標(biāo)識，從源頭解決釩鈦鐵精粉和普通鐵精粉無法從外觀識別的難題，具體流程如圖2所示。

圖2 車輛精準(zhǔn)定位防止混料事故流程圖

IC卡信息包括：鐵粉來源（或廠家）、品種、凈重、車輛牌號、司機姓名等信息。該信息經(jīng)物流管理系統(tǒng)上傳至生產(chǎn)環(huán)節(jié)的中控室，中控人員根據(jù)生產(chǎn)需要分配車輛到具體配料倉的鐵篦子上面卸車。每個配料圓盤鐵篦子后面正中央安裝顯示屏，配料倉每隔30m的上面6m高的支柱安裝無線定位基站，每個無線定位基站對30米區(qū)域進行三維立體覆蓋，基站信號與車輛綁定的電子標(biāo)簽完成車輛誤差小于0.3m的精準(zhǔn)定位。車輛進入配料倉電子圍欄范圍進行定位同時，該配料倉對應(yīng)的顯示屏顯示該車信息，電子圍欄與該車輛實際位置相符后，顯示屏向司機發(fā)出“可以卸車”指令，同時IC卡更新“卸車確認”信息，該車輛能夠回空確認。如果司機不在電子圍欄內(nèi)進行卸車，該車IC卡不能更新卸車信息，車輛也無法回空確認和返廠。每個配料倉鐵篦子之間間隔1.2m，車輛定位0.3m的誤差小于配料倉鐵篦子間隔，定位精度和回空系統(tǒng)雙重制約機制保證不發(fā)生混料事故。

2.2 料倉配套設(shè)備的優(yōu)化改造

（1）在配料倉上口設(shè)置250mm×250mm厚30mm的鐵篦子，用于分離來料中的大塊和雜物，鐵篦子下面鐵粉基本滿足圓盤配料要求。

（2）由于釩鈦鐵精粉粘度大、易結(jié)塊，進入配料倉后易粘附在料倉倉壁，造成釩鈦鐵精粉圓盤配加過程容易發(fā)生斷續(xù)、大幅度、長時間振蕩事故。因此在倉壁設(shè)置振動裝置，當(dāng)釩鈦鐵精粉實際給料量低于理論給料量10%以上并持續(xù)時間5s情況下，倉壁振動裝置發(fā)生間歇振動，增加粘度大的釩鈦鐵精粉流動性能。同時料倉出口增加粘塊分離板。兩種措施保證釩鈦鐵精粉松散均勻落入皮帶秤。

2.3 提高配料系統(tǒng)稱量設(shè)施校準(zhǔn)精度

配料稱量裝置是釩鈦鐵精粉和普通鐵精粉精準(zhǔn)混配的關(guān)鍵設(shè)備，實際生產(chǎn)過程中配料圓盤數(shù)量多達15～25個、配套的配料稱量裝置也是15～25臺。要實現(xiàn)釩鈦和普通鐵精粉精準(zhǔn)配料，首先要解決配料稱量裝置稱量精準(zhǔn)度難題[3]，以保證釩鈦鐵精粉和普通鐵精粉在不發(fā)生混料情況下，按照理論要求實現(xiàn)精準(zhǔn)混配。因此要對所有配料稱量裝置進行實物校準(zhǔn)，使其稱量數(shù)據(jù)可信程度達到國際標(biāo)準(zhǔn)化要求的水準(zhǔn)，保證所有參與配料的釩鈦鐵精粉和普通鐵精粉的稱量數(shù)據(jù)處于高精度范圍內(nèi)。

（1）為保證配料稱量裝置稱量精準(zhǔn)度，要定期對配料稱量裝置進行實物校準(zhǔn)，保證稱量裝置的稱量數(shù)據(jù)真實可靠。以實物效驗該數(shù)據(jù)作為實際配加質(zhì)量與理論要求質(zhì)量進行實時在線比較，通過校準(zhǔn)稱量裝置使兩者之間誤差≤1%，即[（皮帶秤稱量數(shù)據(jù)-理論要求質(zhì)量數(shù)據(jù)）/皮帶秤稱量數(shù)據(jù)]×100%≤1%，以保證單圓盤、單料種實際配料稱量誤差≤1%。

（2）對配料皮帶上的所有圓盤配料裝置，按照（每個配料圓盤距離/皮帶速度）位置和和時間先后順序進行控制配料圓盤啟動和停止間隔，保證多套圓盤的釩鈦和普通鐵精粉完全疊加一起精準(zhǔn)混配，如圖3所示。

圖3 圓盤配料設(shè)備布置圖

2.4 自動配料系統(tǒng)程序的優(yōu)化和完善

配料生產(chǎn)線上單個自動配料裝置是由皮帶秤、調(diào)節(jié)器、變頻器、PLC、電動機、減速機、配料圓盤組成，整個配料生產(chǎn)線由多套自動配料裝置構(gòu)成。要實現(xiàn)釩鈦鐵精粉和普通鐵精粉精準(zhǔn)混配，保證單圓盤、單料種實際配料稱量誤差≤1%，就要完善和優(yōu)化配料生產(chǎn)線上自動配料系統(tǒng)的自動控制程序和操作制度。

（1）正常情況下，自動配料系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器可使松散、穩(wěn)定下料的料流經(jīng)過2～3個振動周期（15～35s）達到穩(wěn)定運行。而釩鈦鐵精粉粘度大，易結(jié)塊，造成調(diào)節(jié)器長時間處于振蕩不穩(wěn)定狀態(tài)，因此，在配料起始階段對調(diào)節(jié)器采用手/自動結(jié)合方式，保證釩鈦鐵精粉經(jīng)過3～5個振動周期（35～55s）達到穩(wěn)定運行。

（2）在控制程序中設(shè)置配料過程超差糾錯和報警功能。當(dāng)配料過程中實際質(zhì)量與理論質(zhì)量偏差超過1%以上并持續(xù)時間2s情況下，PID調(diào)節(jié)器依據(jù)正負偏差采取相應(yīng)的PID參數(shù)進行實時在線糾錯。如果偏差在10s以內(nèi)沒有調(diào)整到1%以內(nèi)偏差，控制系統(tǒng)自動啟動應(yīng)急報警信號或發(fā)出停止配料指令，保證配料過程全程受控。圖4為自動配料超差報警糾錯功能塊圖。

圖4 自動配料超差報警糾錯功能塊圖

3 效果分析

通過實施上述提高釩鈦鐵精粉和普通鐵精粉精準(zhǔn)混配的措施，使得燒結(jié)原料成分的穩(wěn)定性明顯提高。改進措施實施前后的燒結(jié)原料混勻礦質(zhì)量對比指標(biāo)如表1所示。

表1 燒結(jié)原料混勻礦質(zhì)量指標(biāo)

4 結(jié)語

運載鐵粉車輛信息化管理，保證了釩鈦鐵精粉與普通鐵粉不發(fā)生混料事故，從源頭保障二者的配加比例；通過料倉配套設(shè)備的優(yōu)化改造，保障了釩鈦鐵精粉和普通鐵精粉的穩(wěn)定下料，為燒結(jié)混勻礦精準(zhǔn)混配創(chuàng)造了條件；通過配料稱量設(shè)施實物校準(zhǔn)，保證了配料線上所有皮帶秤處于統(tǒng)一基準(zhǔn)；通過優(yōu)化和完善配料生產(chǎn)線上自動配料系統(tǒng)的自動控制程序和操作制度，在控制程序中設(shè)置配料過程超差糾錯和報警功能，保障了配料過程中實際質(zhì)量與理論質(zhì)量偏差不超過1%。

上述改進措施實施后，TFe穩(wěn)定率提高9.35%，V2O5穩(wěn)定率提高7.54%，SiO2穩(wěn)定率提高5.32%，燒結(jié)混勻礦成分的穩(wěn)定性得到明顯提高。另外在提高釩鈦燒結(jié)礦理化性能的同時，減少了返礦率，提高了釩鈦燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量，從根本上改善了高爐鐵水流動性能，最終實現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐煉鋼順利生產(chǎn)和低成本提取釩、鈦兩種寶貴金屬。