王滄¹，甄常亮¹，胡金波¹，石巍²，潘艷龍²

( 1． 河鋼集團唐鋼公司煉鐵廠，河北唐山063016; 2． 江蘇億億和華篩分設備有限公司，江蘇徐州221000)

摘要:系統分析了河鋼唐鋼煉鐵廠北區鐵前篩分系統存在的問題，并按不同物料篩分工藝要求，提出了相應的對策。通過原料篩分設備應用新型聚氨酯篩板材料、燒結成品系統采用全密封形式棒條振動篩、焦炭固定溜篩改為棒條振動篩、調整高爐槽下篩網參數等措施，有效減少了粉末爐料入爐，促進了高爐指標提升。

關鍵詞:振動篩; 篩分效率; 高爐指標

0 引言

對入爐料粒度要求是高爐煉鐵“精料”方針的重要組成部分，據資料顯示^［1］，入爐料粉末降低1%，高爐利用系數提高0． 4% ～ 1． 0%，焦比降低0． 5%。由此可見，高爐入爐料合理粒度組成對高爐指標提升起到重要作用，而鐵前篩分系統的運行效果則是優化入爐料粒度組成的必要前提，受制于篩分設備的影響。河鋼唐鋼北區高爐入爐料存在篩不凈、跑粗率高、入爐料粉未多、篩板壽命短等問題，嚴重影響了高爐爐況順行，急需對篩分設備升級改造，使之滿足工藝要求。為此，2016 ～ 2017 年間，針對篩分設備存在的問題，專門成立了篩分工藝攻關小組，在查閱資料^{［2 － 8］}和現場考察的基礎上，完成了對酸性礦、燒結礦及焦炭等物料篩分設備的升級改造，達得了預期效果。

1 篩分現狀

1． 1 篩分工藝及管控標準

為了減少入爐酸性礦、燒結礦、焦炭的小粒級含量，這些物料在入高爐礦倉前需經過篩分工序，河鋼唐鋼煉鐵北區鐵前物料篩分系統管控流程和管控標準見圖1。

1． 2 現狀分析

受篩分設備的影響，河鋼唐鋼煉鐵北區物料篩分效果往往達不到管控標準，具體情況如下。

1． 2． 1 酸性礦篩分系統

煉鐵部北區高爐用的酸性礦( 酸性礦和球團)在入高爐礦倉前需要篩分處理，篩分設備采用的是雙層棒條篩( 棒條間隙: 上層8 mm、9 mm、10mm，下層5 mm) 。在每年汛期，酸性礦較濕、含粉較多的情況下，糊篩孔嚴重，篩分效率低下，篩上物－5mm%殘留率高達80%，致使槽下酸性礦篩篩網處于“糊死”狀態( 見圖2) 。另外，在篩板維護方面，由于篩面陡且棒條密布，給對人工清理篩面造成極大不便，更換篩板時需要將整張篩面都進行更換，工作量大且造成不必要的浪費。

計算數據顯示，如果物料在酸性礦主篩部分能夠將－ 5 mm 粉料的篩分效率提高到75% 以上，那么槽下篩再對物料做后續篩分處理時會很輕易地達到85%的篩分效率，為獲得穩定的高爐爐況創造良好的條件。

1． 2． 2 燒結礦成品篩分

煉鐵部北區1# ～ 3 #燒結機三、四次篩共計10臺，其中9 臺為直線振動篩，1 臺為橢圓等厚振動篩。由于投入運行時間均超10 年之久，設備老化嚴重，存在部分篩梁開裂、激振器平均不到1 年更換1套，饒性盤2 ～ 3 個月更換1 次，篩板螺栓松動平均每周發生3 ～ 4 次，每2 個月需調整振幅和振角或更換減振彈簧，并且由于振動篩的密封性較差，造成現場除塵效果不好，不能滿足環保要求，同時也給崗位點檢工作帶來不便。另外，從運行效果看，現有的成品篩篩網為鑄板篩網，因其加工工藝為鑄造，所以其開孔率受到限制，僅為10% ～ 15%; 同時又因為鑄板孔為有邊界的孔，其工作過程中尺寸是固定不變的，導致臨界顆粒卡孔特別嚴重，且物料卡孔后不易排出，使篩網有效開孔率將遠遠低于10%，且篩板縫容易堵塞、清理困難，造成出廠燒結礦中－ 5 mm含量較高( 有時高達8%) ，增加高爐篩分負荷，使槽下燒結礦返粉率升高或入爐礦小粒級含量增加。

1． 2． 3 焦炭篩分

焦炭進廠后，在向高爐焦炭倉加料前有一道篩分工序，其篩上物直接輸送高爐，篩下物進入焦粉返回系統。現有焦炭篩采用固定式溜篩，篩板材料為陶瓷鑄石條篩，網眼尺寸16 mm，堵孔問題嚴重，篩體無振打裝置。長期運行效果表明，焦炭過篩后基本無篩下物，篩分作用明顯缺失。

1． 2． 4 高爐槽下篩分

高爐槽下篩分系統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重要的作用。目前高爐槽下篩分設備存在超期服役、磨損嚴重、篩網尺寸不合理等問題，頻繁檢修仍然屢次出現篩下物大粒級物料超標問題，急需對高爐槽下部分礦篩、焦篩及焦丁篩實施全面改造，以進一步改善高爐入爐原料粒度。

2 篩分設備改造與實施效果

針對鐵前篩分設備存在的問題，2016 年12 月至2017 年9 月，先后對原料區的酸性礦振動篩、焦炭篩、燒結成品篩及高爐槽下篩實施設備升級改造，并取得了非常好的效果，具體改造內容及實施效果如下。

2． 1 酸性礦振動篩改造

為提升濕料粘料、難篩分物料的篩分效果，決定采用江蘇億億和華篩分設備有限公司提供的篩分系統改造方案，應用HPM 篩分技術，對酸性礦振動篩進行改造，該項技術主要特點:

( 1) 整個篩為軟連接扣接，安裝、更換方便，勞動強度低，更換篩板的停篩時間短( 1個人更換1 塊篩板可以在2 min 內完成) 。

( 2) 整個篩面純平、無弧角，有利于物料的均勻分布。

( 3) 篩面的柔性特點不僅有利于篩板更好地傳導振動篩的激振力，而且篩板連接牢固性好。

( 4) 模塊化的設計，保證了有效篩分面積使用效率最大化和更換更經濟。

( 5) 與振動篩的軟性連接避免了非正常磨損因素導致的篩板損壞，使用壽命更長。

( 6) 工作時自身基本不產生噪音。

應用新型聚氨酯材料篩板和增加振打裝置( 圖3) 對酸性礦振動篩進行改造，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%，極大地提升了后續高爐槽下礦篩的運行效率。

2． 2 燒結成品振動篩改造

針對燒結成品系統工藝流程特點、篩分效果以及現場除塵效果差的問題，將燒結三、四次篩改為環保型BTS 懸臂棒條篩，分級方式為單層雙面棒條篩。該項設計和改造的主要技術優勢如下。

( 1) 改變篩網結構形式降低篩網堵塞率，在分析堵孔機理及過程的基礎上，結合篩面運動狀況，提出將篩板由金屬橫向式改變為高強度棒條形式，增大有效篩分面積，改善堵孔情況。

( 2) 改變傳統橢圓等厚振動篩運動軌跡，增強傳動方式，提高振動效果。新型懸臂篩網振動篩整機重量輕，篩子自重只有原來振動篩的20%; 耗電量低，有效篩分面積高達90% 以上時，耗電量只有原來的50%; 由于體積小、重量輕，更換篩網變得更方便，更換篩體需4 h，更換篩網需2 h。

( 3) 根據簸箕粉料原理，將懸臂篩篩面設計成具有一定坡度的棒條結構，呈梯狀分布。既能減輕篩網負荷，還能使物料受到不同步振動和拋擲作用，起到疏松物料層，使物料充分接觸篩面的作用。

( 4) 由于篩體采用全密封形式，通過除塵管道改造和用風優化，現場粉塵污染少，徹底解決了原振動篩篩體兩側漏料嚴重的問題，實現冶金企業環保節能生產。

與原有篩網相比，全密封形式懸臂振動篩所用篩網為棒條結構，其加工工藝決定了其開孔率可達30% ～ 40%; 棒條篩孔為敞開的孔，運行過程中孔是在高頻變化的，因此臨界顆粒不易卡孔; 況且，篩網本身還具有自清理裝置，物料一旦卡孔也會很容易被自清理裝置排出，保證了運行過程中的有效開孔率，篩網篩分效率高達90%; 單層雙網結構，既保證振篩使用壽命又保證篩分效果，可以大幅度降低成品料中的含粉量。燒結成品系統三、四次篩改造完成后，燒結礦出廠整粒效果明顯改善，基本保證生產現場無揚塵，高爐槽下燒結礦返粉降低2． 29%，成品篩改造前后篩分數據見表1。

2． 3 焦炭篩分改造

2017 年初，煉鐵廠在改善入廠焦炭質量的同時，為改善篩分效果，優化入爐焦炭粒度組成，決定將原料焦炭篩改造為懸臂振動篩，篩網改造形式對比見圖4。

篩體材料和工作方式改變以后，焦炭篩分效果明顯改善。2017 年高爐槽下整體大粒級焦炭比例增加，返回系統焦粉總量升高，見圖5。

2． 4 高爐槽下振動篩治理

2017 年以來，煉鐵廠對高爐槽下部分礦篩、焦篩及焦丁篩實施全面治理，以進一步改善高爐入爐原料粒度。

( 1) 篩網檢修常態化

煉鐵廠針對北區高爐槽下篩網超期服役、磨損漏料等問題，對鐵前物料篩分系統進行了綜合治理，并取得初步成效。此外，各作業區加強篩網檢修力度，及時處理篩網漏點，將篩網治理工作常態化。

( 2) 調整礦篩、焦篩參數

根據生產實際，將部分燒結礦上下篩網尺寸分別由5 mm、3． 5 mm 調整為8 mm、4． 5 mm，將部分焦炭篩篩網尺寸由25 mm 調整為22 mm。全部更換工作于7 月份完成，新焦篩投入使用后，篩分效果明顯提升，入爐焦炭粉末相對減少。由于燒結成品系統整粒效果改善，燒結礦返粉總量略有降低，有效地降低了高爐用礦成本。

( 3) 焦丁篩系統改造

高爐槽下焦丁篩采用陶瓷棒條篩，過料量增大時，尤其粉末多水分高的焦篩篩下物，篩分效果較差。焦丁篩改為新式免清理篩網，增加自振打裝置以后，主要技術指標均達到預期目標: 篩孔不易堵孔，通過量400 t /h，篩分效率90%以上，跑粗率小于5%，篩上焦中＜ 16 mm 粒級不超10%。

3 改造效果

隨河鋼唐鋼煉鐵廠北區鐵前物料篩分系統改造，高爐物料入爐粒度組成更趨合理，尤其是汛期生產，因物料篩分效果差、入爐粉末增加導致高爐被迫減風、提焦比應對的情況出現頻次明顯減少。與改造前同期相比，高爐入爐小焦比例和粉末含量明顯降低，高爐順行狀況得到改善: 2017 年、2018 年汛期較2016 年汛期燃料比平均下降12 kg /t。此外，燒結成品系統和高爐槽下篩分設備綜合治理完成后，燒結礦返粉降低5%，高爐灰鐵比降低了8 ～12 kg /t。

此外，鐵前物料篩分系統在升級改造過程中，注重采用環保技術，尤其是全密封形式懸臂棒條篩在燒結成品系統的應用，現場粉塵排放降低，環保水平明顯提升，為河鋼唐鋼實現綠色發展起到了積極的推動作用。

4 結語

煉鐵北區針對鐵前篩分工藝升級改造后，各工序振動篩的篩分效率明顯提高，入爐料粉未含量減少、同時減少了篩下返礦中合格粒度料比例和現場粉塵排放，為高爐技術指標進步和現揚環境治理奠定了基礎，煉鐵北區篩分改造對國內同行業解決篩分問題有引領示范作用。

參考文獻

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