別 威，閆林虎，柴亨睿
（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術大學，甘肅730021）
[摘 要] 單純的釩鈦燒結礦化學成分波動范圍大、轉鼓指數(shù)低、返礦率高，高爐渣鐵流動性能差，給后序煉鋼和提取釩鈦造成很大困難，因此，需要在燒結過程中加入一定量的普通鐵精粉，但其在混配過程中容易出現(xiàn)混配不勻、成分不穩(wěn)的問題。本文分析了某鋼鐵企業(yè)釩鈦鐵精粉與普通鐵精粉混配中存在問題的原因，提出了實現(xiàn)混勻礦精準混配的步驟與措施。通過實施運載鐵粉車輛信息化管理、料倉配套設備的優(yōu)化改造、提高配料系統(tǒng)稱量設施精度、自動配料系統(tǒng)程序的完善等技術措施，保證了釩鈦鐵精粉和普通鐵精粉混配誤差小于 1%。
[關鍵詞] 釩鈦燒結礦；配料系統(tǒng)；混配誤差；鐵精粉；精準混配
0引言
釩、鈦兩種元素在鋼鐵、化工、航空航天、國防等領域的作用巨大，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破碎加工的鐵精粉直接生產燒結礦，則燒結礦的化學成分波動大、轉鼓指數(shù)低，返礦率高，影響釩鈦燒結礦高質量生產。并且，單純的釩鈦燒結礦在高爐還原鐵水的過程中流動性能差，是造成高爐爐況產生波動的主要原因，也給后序煉鋼生產和提取釩鈦造成很大困難。
實踐證明，釩鈦鐵精粉在生產燒結礦前的混配工藝加入一定比例的普通鐵精粉，并精準混配，對燒結、高爐、煉鋼三大工序產生都可以起到積極的作用[1]。本文結合某鋼鐵企業(yè)釩鈦鐵精粉配加普粉的生產設施和工藝流程，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 燒結混勻礦混配過程存在的問題
該鋼鐵企業(yè)燒結用含鐵料為釩鈦磁鐵礦配加鐵精粉，所有含鐵料進入燒結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，每天供應該公司全部燒結機混勻礦約 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)混勻礦精準混配的步驟與措施
燒結原料精確混配技術是一個綜合應用系統(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定位、釩鈦和普通鐵精粉單個圓盤精準混配、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。
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)貨運紙質票據(jù)進行 IC 卡和電子標簽的綁定，IC 卡和電子標簽在精準混配系統(tǒng)是車輛識別的唯一標識，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。
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。該信息經物流管理系統(tǒng)上傳至生產環(huán)節(jié)的中控室，中控人員根據(jù)生產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簽完成車輛誤差小于 0.3m 的精準定位。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 料倉配套設備的優(yōu)化改造
（1） 在 配 料 倉 上 口 設 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。因此在倉壁設置振動裝置，當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)稱量設施校準精度
配料稱量裝置是釩鈦鐵精粉和普通鐵精粉精準混配的關鍵設備，實際生產過程中配料圓盤數(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配料，首先要解決配料稱量裝置稱量精準度難題[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)精準混配。因此要對所有配料稱量裝置進行實物校準，使其稱量數(shù)據(jù)可信程度達到國際標準化要求的水準，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。
（1）為保證配料稱量裝置稱量精準度，要定期對配料稱量裝置進行實物校準，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)作為實際配加質量與理論要求質量進行實時在線比較，通過校準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混配，如圖 3 所示。
2.4 自動配料系統(tǒng)程序的優(yōu)化和完善
配料生產線上單個自動配料裝置是由皮帶秤、調節(jié)器、變頻器、PLC、電動機、減速機、配料圓盤組成，整個配料生產線由多套自動配料裝置構成。要實現(xiàn)釩鈦鐵精粉和普通鐵精粉精準混配，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)的調節(jié)器可使松散、穩(wěn)定下料的料流經過 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，易結塊，造成調節(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節(jié)器采用手/自動結合方式，保證釩鈦鐵精粉經過 3～5 個振動周期（35～55s）達到穩(wěn)定運行。
（2）在控制程序中設置配料過程超差糾錯和報警功能。當配料過程中實際質量與理論質量偏差超過 1%以上并持續(xù)時間 2s 情況下，PID 調節(jié)器依據(jù)正負偏差采取相應的 PID 參數(shù)進行實時在線糾錯。如果偏差在 10s 以內沒有調整到 1%以內偏差，控制系統(tǒng)自動啟動應急報警信號或發(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。
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混配的措施，使得燒結原料成分的穩(wěn)定性明顯提高。改進措施實施前后的燒結原料混勻礦質量對比指標如表 1 所示。
4 結語
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，為燒結混勻礦精準混配創(chuàng)造了條件；通過配料稱量設施實物校準，保證了配料線上所有皮帶秤處于統(tǒng)一基準；通過優(yōu)化和完善配料生產線上自動配料系統(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量與理論質量偏差不超過 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礦理化性能的同時，減少了返礦率，提高了釩鈦燒結礦的產量和質量，從根本上改善了高爐鐵水流動性能，最終實現(xiàn)了轉爐煉鋼順利生產和低成本提取釩、鈦兩種寶貴金屬。
參考文獻
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[2] 聶榮恩,張文政,陳艷.燒結全過程節(jié)能減排生產實踐[J].天津冶金 2021（2）:15- 17
[3] 范曉慧,張一雄,季志云.強力混合對高比例精礦燒結的影響及機制[J].鋼鐵研究學報 2021,33(1):25- 31