滾動篩分技術在鐵前系統中的應用探討

陳偉 李俊平 郭鵬

( 安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

隨著鐵前系統工藝的發展，篩分技術在鐵前系統的應用越來越廣泛。煉焦系統通過對焦炭進行篩分，將冶金焦、焦丁和焦粉進行分級，冶金焦和焦丁供煉鐵高爐使用，焦粉供燒結使用或外銷;燒結系統采用篩分技術，主要是對燒結礦進行整粒，一般來說，粒度≥5 mm 粒級作為成品礦直接入高爐，≤5 mm粒級作為返礦循環參與燒結配料，同時篩出合適的粒級作為燒結鋪底料; 煉鐵系統通過對入爐原燃料進行篩分處理，來降低入爐原燃料含粉率，以期改善高爐料柱透氣性。近些年來，鐵前系統在改善產品質量、降低燃料消耗、加大結構降本力度過程中，研發了一些新工藝技術，如煉焦生產配合煤選擇性破碎工藝、燒結礦調質處理工藝、煤粉預篩分處理工藝等，這些新工藝的實施都離不開篩分技術的應用。

1 概況

目前，鐵前系統對物料的分級、整粒主要采用振動篩分技術，配套設備為振動篩或棒條篩。篩分時物料運動方式為跳躍式，節奏同步，物料之間沒有摩擦、碰撞等相互作用。長期生產實踐表明:采用振動篩分設備處理干燥塊狀物料( 如燒結礦、球團礦、干熄焦焦炭) 尚可，在篩縫( 孔) 未被大面積堵塞情況下，基本能夠滿足篩分質量要求，而采用該設備處理塊礦或粉狀物料時，其篩分效果就不太理想，相比之下由于塊礦水分較大、含粉率較高且粘度大，在篩分過程中篩縫( 孔) 極易被堵塞、糊死，造成篩分效果極差，尤其在雨季、冬季問題就更加突出，過高的含粉率不但惡化了高爐料柱透氣性，也不宜于加大塊礦的使用比例，不利于煉鐵結構降本的實現。為此，國內個別企業采用水洗方法，通過在振動篩上打水來解決篩孔粘堵問題，水洗塊直接入爐不僅帶入大量水分，同時給微細粉的回收利用帶來較大難度。研究表明:與振動篩分技術相比較，滾動篩分技術具有較大優越性，不僅能有效解決塊礦及粉狀物料的篩分難題，還有助于推動煉焦生產配合煤選擇性破碎工藝、燒結礦調質處理工藝、煤粉預篩分處理工藝等新技術的應用。

2 滾動篩分的技術原理

滾動篩分技術在對粉狀、塊狀物料的篩分特性研究基礎上，通過改變物料在篩分過程中運動方式和運動軌跡，使物料在篩分過程中能充分地分散開來，物料在篩分過程中做滾動、滑動運動，物料之間有碰撞、摩擦相互作用，運動軌跡呈螺旋線形狀。由于物料之間的碰撞、摩擦作用，能夠實現物料自清理功能，將其表面的黏料、毛刺清除掉。為滿足滾動篩分的技術要求，篩分設備選用圓筒篩，設備轉速、傾角等技術參數可根據物料粒度及處理量進行合理設計。圓筒篩在解決粉狀物料分散性和實現物料自清理功能方面較振動篩有著明顯優勢，但在篩分過程中與振動篩一樣經常面臨篩孔( 縫) 被堵塞、糊死難題。為解決圓筒篩篩逢糊、堵現象，可安裝一套彈性清掃器( 專有技術) ，利用彈性刷對篩縫進行實時在線清理，使篩縫處積料能夠連續地受到彈性刷的“捅”、“撥”、“刮”、“彈”等作用，篩分時篩縫不易被物料糊、堵死，篩孔始終保持清潔暢通。

圖1 滾動篩分結構示意圖

3 新工藝領域中的應用探討

滾動篩分技術不僅能有效解決塊礦、粉狀物料篩分難題，還將促進煉焦配合煤選擇性破碎工藝、燒結礦調質處理工藝、煤粉預篩分處理工藝等新技術的應用實施。

3．1 煉焦配合煤選擇性粉碎工藝

對于煉焦生產而言，優化配煤結構無疑成為改善焦炭質量的主要途徑。隨著煉焦工藝的完善，近年來配合煤選擇粉碎工藝受到煉焦界的廣泛關注，該工藝是在配煤結構一定條件下，對配合煤裝爐前進行分級，將顆粒粗、比重大、灰份高的煤粉經過重復破碎達到合理粒度，使不同粒級煤粉性質更接近，使裝爐煤的粒度分布和細度合理，從而提高焦炭產、質量。研究表明，該工藝的優點主要體現在以下幾個方面:

1) 改善煉焦煤的粒度組成，各粒級煤質變化趨于均勻;

2) 提高裝爐煤堆積密度;

3) 改善焦碳強度和熱性能;

4) 在保持焦炭質量不變或略有提高的情況下，可多配用弱粘結性煤，降低價格高的焦、肥煤比例，實現配煤結構降本。

該工藝的技術難點主要是煤粉的篩分問題，由于煤粉顆粒細、比重小、分散性差、含水量高等特點，很難對煤粉進行分級。據了解，國內僅酒泉鋼鐵公司焦化廠引進俄羅斯風動選擇粉碎工藝，并已生產應用。由于風動選擇粉碎工藝投資大、占地多、運行成本高等缺點，限制了該工藝技術的推廣應用。分析認為，如果采用滾動篩分替代風動分級，煤粉篩分能力將提高，實施成本將大幅度降低。

3．2 燒結礦、焦炭調質處理工藝

燒結礦調質處理工藝的原理是燒結礦進入高爐前，采用特種裝置使燒結礦做:提升→滑落→摔打→碰撞→摩擦的往復運動，使其裂紋解體、表面脆性物質分離、棱角尖銳部分磨圓，充分剝離入爐的每粒燒結礦表面難還原易脆玻璃質，達到真正意義上的精料入爐。該工藝是一種能大幅度提高燒結礦強度及還原性的調質處理方法。研究表明: 該工藝可提高轉鼓強度4 ～9 百分點，提高還原速度12%，提高還原度6%，改善高溫狀態下透氣性指標20%，提高最適合高爐冶煉的10 mm ～25 mm 粒級8%。焦炭調質處理工藝的原理與燒結礦相同。分析認為，采用滾動篩分技術能夠滿足燒結礦調質處理工藝的要求，通過對圓筒篩參數合理設計，可有效地提高燒結礦轉鼓強度及改善冶金性能，同時實現對燒結礦的篩分整粒功能，達到燒結礦的粒級趨于均勻性的目的，減少了燒結礦在后續轉運過程中產生的二次粉末量，有利于高爐的高效生產。對于焦碳的調質處理的原理、實施方法與燒結礦相同，在此不再贅述。

3．3 燒結煤粉、高爐噴煤預篩分工藝

燒結生產對煤粉的粒度有嚴格的要求，煤粉粒度過大過小對燒結來說都不利。煤粉粒度過大，燃燒速度慢，燃燒帶變寬，料層透氣性變壞，布料時大顆粒偏析于料層的底部，造成料層中的燃料分布不合理;相反，煤粉粒度過小，煤粉燃燒速度過快，燒結料層高溫保持時間短，不利于粘結相充分固結和鐵酸鈣的形成，同時－0．5 mm 粒級煤粉易被抽風系統抽走，造成能源浪費。一般來說，理想的粒度范圍是0．5 mm ～3 mm，因此，實際生產中在煤粉配加之前都需對其進行破碎處理。研究表明:煤粉破碎前，其中≤3 mm 粒級含量已接近60% ～70%，若將該部分經過破碎，必將造成煤粉過粉碎現象，－0．5mm粒級含量將大幅度增加，煤粉粒度組成穩定性難以控制。如果采用煤粉預篩分工藝( 如圖2 所示) ，在煤粉破碎之前對其進行預先篩分處理，篩下≤3 mm粒級直接使用，篩上＞3 mm 經過破碎后使用，該工藝的優點是:減少煤粉過粉碎現象的發生，大幅度降低煤粉中－0．5 mm 粒級含量，提高煤粉粒度組成的穩定性，減小破碎機的處理量。該工藝實施的難點仍是煤粉篩分問題，采用傳統的振動篩分技術難以實現，而滾動篩分技術完全滿足預篩分工藝對煤粉的篩分要求。

圖2 煤粉預篩分流程

對于高爐噴吹用煤粉，在煤粉進入磨機之前，將其進行預篩分和破碎處理，從而降低進入磨機煤粉的平均粒度，提高磨機的制粉能力和制粉效果，改善煤粉的輸送性能，有利于提高噴煤比。

4 結論

1) 隨著鐵前系統技術的進步和工藝的完善，對篩分技術的應用也越來越廣泛，加強篩分技術的研究已成為鐵前系統改善產品質量、降低燃料消耗和實施結構降本的重要技術措施，越來越受到廣大技術工作者的重視。

2) 目前，解決塊礦、粉狀物料篩分過程中糊堵篩縫( 孔) 及分散性問題，已成為篩分技術發展需突破的技術難題。

3) 滾動篩分技術結合了物料的篩分特性，改變物料在篩分過程中運動方式和運動軌跡，使物料在篩分過程中能充分地分散開來，利用物料之間碰撞、摩擦相互作用，將其表面的黏料、毛刺清除掉，在滿足塊礦、粉狀物料篩分要求的同時，實現了物料相互之間的自清理功能。

4) 在鐵前系統新工藝領域，滾動篩分技術能有效推動煉焦配合煤選擇性破碎工藝、燒結礦調質處理工藝、煤粉預篩分處理工藝的應用，降低實施成本。

［1］暢賓平，曹德彧，粟蓮芳．選擇性破碎對焦炭質量的改善． 煤炭加工與綜合利用，2008(1) :24 －25．

［2］顧云松，尹明東，一種能大幅度提高燒結礦強度及還原性的調質處理新工藝，燒結球團，2008，33(4) :12 －16．