朱薛輝¹  石胡²  潘建²  朱德慶²  陽習(xí)端¹  鄧聯(lián)玉¹

（1.湖南華菱漣源鋼鐵有限公司；2.中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院）

摘要：在燒結(jié)生產(chǎn)中，優(yōu)化圓筒混合機(jī)工藝參數(shù)、強(qiáng)化混合料制粒效果是改善料層透氣性、提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量的重要措施。針對漣鋼四燒混合料制粒效果較差的問題，基于圓筒混合機(jī)制粒性能影響因素的優(yōu)化研究，以實(shí)驗(yàn)室研究所得的最佳制粒工藝條件為基礎(chǔ)，調(diào)整現(xiàn)場圓筒混合機(jī)轉(zhuǎn)速、傾角等工藝參數(shù)和配料結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，優(yōu)化后在現(xiàn)場水分控制不低于6.5%時(shí)，制粒混合料+ 3 mm粒級含量超過75%。

關(guān)鍵詞：圓筒混合機(jī)；制粒；工藝參數(shù)；優(yōu)化

0  前言

燒結(jié)礦作為高爐煉鐵的基本原料之一,其產(chǎn)量和質(zhì)量直接關(guān)系到高爐的產(chǎn)量及能耗^[1]。要達(dá)到改善燒結(jié)礦質(zhì)量和節(jié)能降耗的目的，厚料層燒結(jié)是一項(xiàng)行之有效的技術(shù)措施,但是如果盲目增加燒結(jié)料層厚度，會導(dǎo)致料層氣流阻力增加、燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)加重、風(fēng)機(jī)負(fù)壓過高、料面有效風(fēng)量不足和生產(chǎn)率降低等問題,因此提高燒結(jié)混合料的料層透氣性是目前厚料層燒結(jié)技術(shù)所面臨的重要問題^[2-4]。混合料制粒性能的優(yōu)劣將直接影響料層透氣性^[5]，圓筒混合機(jī)由于其結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)能力大、操作維護(hù)方便，設(shè)備作業(yè)率高等優(yōu)點(diǎn),被各大鋼鐵企業(yè)廣泛用于混合料的混勻制粒^[6]。

為改善燒結(jié)混合料的制粒效果，國內(nèi)外學(xué)者從原料制粒特性和圓筒混合機(jī)工藝操作參數(shù)等方面進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)制粒效果與原料的化學(xué)成分、粒度組成、潤濕性、成球性和比表面積等物化特性有關(guān)，同時(shí)也受混合機(jī)的轉(zhuǎn)速、填充率和傾角等因素影響。此外，部分學(xué)者通過對制粒特性的基礎(chǔ)研究，還提出了預(yù)測制粒效果的數(shù)學(xué)模型，對制粒性能的優(yōu)化也起到了一定指導(dǎo)作用。因此,在實(shí)際生產(chǎn)中，要達(dá)到優(yōu)化制粒效果的目的，需要同時(shí)考慮到原料制粒特性和設(shè)備工藝操作參數(shù)兩方面原因^[7-9]。

目前，漣鋼四燒360燒結(jié)線料層厚度900 mm，所用混勻制粒設(shè)備為圓筒混合機(jī)，其2017年1 ~9月制粒效果如圖1所示。二次圓筒混合機(jī)制粒后出口處+ 3 mm粒級的物料含量不足50%,混合料制粒效果差,料層透氣性已經(jīng)成為制約燒結(jié)生產(chǎn)的主要問題,圓筒混合機(jī)制粒性能亟待優(yōu)化。基于中南大學(xué)實(shí)驗(yàn)室條件下對燒結(jié)混勻制粒工序各種影響因素的研究結(jié)果，對漣鋼四燒現(xiàn)場二次圓筒混合機(jī)工藝參數(shù)和配料結(jié)構(gòu)提供優(yōu)化改造建議,以期解決圓筒混合機(jī)制粒性能差的問題，為提高燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量提供保障。

1  實(shí)驗(yàn)室研究和現(xiàn)場工藝參數(shù)優(yōu)化

中南大學(xué)以漣鋼四燒原料為基礎(chǔ),在實(shí)驗(yàn)室條件下對制粒效果的影響因素進(jìn)行了一系列研究，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所不。

從圖2可以看出,實(shí)驗(yàn)室條件下最優(yōu)混合料制粒水分宜控制在7.5% -7.8%之間；延長制粒時(shí)間有利于燒結(jié)混合料混勻制粒過程，適宜的混合料制粒時(shí)間為5 min；實(shí)驗(yàn)室條件下推薦適宜的圓筒轉(zhuǎn)速為18 r/min，即弗勞德準(zhǔn)數(shù)5. 23 × 10^-3左右；填充率的選擇不能低于10%。此外,較高的生石灰配比對燒結(jié)混合料制粒效果有顯著的促進(jìn)作用；在保證燒結(jié)生產(chǎn)要求的前提下，盡可能以成球性好的精礦替代成球性差的精礦或粉礦也可以改善燒結(jié)混合料的制粒性能。以此為依據(jù)，對比漣鋼四燒現(xiàn)場二次圓筒混合機(jī)實(shí)際運(yùn)行工藝參數(shù)和實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果,進(jìn)行現(xiàn)場制粒優(yōu)化改造。

燒結(jié)混合料在圓筒混合機(jī)內(nèi)的混合時(shí)間計(jì)算公式問為：

式中:t一混合時(shí)間,min； 

L—圓筒混合機(jī)有效長度,m；

υ—料流速度,m/s。

其中，料流速度計(jì)算公式為：

式中:R—圓筒混合機(jī)有效半徑,m； 

n—圓筒混合機(jī)轉(zhuǎn)速,r/min ；

ɑ—圓筒混合機(jī)傾角。

將式(2)帶入式 （1）可得：

圓筒混合機(jī)填充率的計(jì)算公式如下：

式中:Q—混合機(jī)處理量,t/h； 

t—混合時(shí)間,min；

ρ—混合料堆積密度,t/m³；

L一圓筒混合機(jī)有效長度,m；

R—圓筒混合機(jī)有效半徑,m。

將漣鋼四燒二次圓筒混合機(jī)工藝參數(shù)帶入式(3)和式(4),可得現(xiàn)場實(shí)際混合時(shí)間及填充率，具體結(jié)果見表1。

2  效果分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化研究調(diào)整混合機(jī)工藝參數(shù)后, 將成球性較差的進(jìn)口加工富粉和進(jìn)口氧化鐵皮調(diào)整為成球性良好的高硅精粉，于2017年12月26至29日對優(yōu)化后的制粒混合料進(jìn)行現(xiàn)場取樣分析,取樣階段的配礦方案見表2。采用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)方法測定燒結(jié)混合料的粒度組成、透氣性和抗機(jī)械沖擊強(qiáng)度等特性，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

由表3可知，當(dāng)現(xiàn)場混合料水分在6. 33% ~6.88%之間時(shí)，平均粒徑均在3 mm以上，最大達(dá)到3.67 mm, +3 mm粒級含量大于76% ,透氣性指數(shù)K_D在55 J. P. U到58 J. P. U.之間，但其中12 - 26 - 1J2 - 28 - 1 和 12 - 29 - 1 三次取樣因水分控制較低,制粒效果明顯惡化。因此，優(yōu)化后的制粒工藝條件在水分控制不低于6. 5%時(shí)，制粒后混合料+ 3 mm粒級含量超過75%。 

3  結(jié)論

(1) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化研究對漣鋼四燒現(xiàn)場二次圓筒混合機(jī)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化改造:轉(zhuǎn)速提高至6.4 r/min,圓筒傾角減小至1. 6。左右，在處理量600 t/h時(shí)填充率為11.650%，并將成球性較差的進(jìn)口加工富粉和進(jìn)口氧化鐵皮調(diào)整為成球性良好的高硅精粉。

(2) 使用優(yōu)化后的原料結(jié)構(gòu)和圓筒混合機(jī)工藝參數(shù)，在現(xiàn)場混合料水分控制不低于6. 5%時(shí)，制粒后物料+ 3 mm粒級含量超過75%,料層透氣性明顯得到改善，保障了燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量,最終達(dá)到了穩(wěn)定漣鋼四燒燒結(jié)生產(chǎn)以及7#高爐生產(chǎn)的目的。

4  參考文獻(xiàn)

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