基于自動采制樣系統的燒結礦質量監測實踐

高全新

（青島特殊鋼鐵有限公司，山東青島 266409）

信息化建設

基于自動采制樣系統的燒結礦質量監測實踐

高全新

（青島特殊鋼鐵有限公司，山東青島 266409）

為解決了傳統燒結礦采樣代表性差，轉鼓強度和粒級組成分析緩慢的問題，青島特殊鋼鐵公司配套建設了自動采制樣系統，包括自動采樣系統、粒級組成分析系統、轉鼓強度測定系統、化學樣制備系統以及余料返回系統等，采樣、制備試樣、分析整個過程不超過1 h，并且通過制樣過程的規范化、標準化，有效控制SiO2偏差。

燒結礦；質量監測；自動采制樣系統；SiO2偏差

1 前言

燒結礦在皮帶運輸過程中采樣，只能采到皮帶上表面的料，無法實現GB/T 10322.1—2000標準要求而停止皮帶采樣往往較難實現，且人工采樣容易受主觀因素影響，過程控制難，采樣代表性差，分析的化學成分、轉鼓強度以及粒級組成數據無法反映燒結生產的真實情況，甚至為生產提供反向的操作數據。燒結礦進行粒級組成和轉鼓強度分析時過程緩慢，每天分析數據較少，且分析數據滯后。為此，青島特殊鋼鐵有限公司在搬遷建廠時配套建設了燒結礦自動采制樣系統。

2 燒結礦自動采制樣系統組成和設計

燒結礦自動采制樣系統建立在燒結礦運輸到高爐供料系統的轉運站內，依托轉運站內部框架結構分4層布置，包括自動采樣系統、粒級組成分析系統、轉鼓強度測定系統、化學樣的制備系統以及余料返回系統。整套系統和燒結礦供料皮帶連鎖，現場安裝儀表將皮帶運行信號、電動推桿動作信號、減速機運行信號、計數器信號、變頻器信號、稱重傳感器信號、給料振動電機運行信號、顎式破碎機運行信號等所有的信號傳輸給PLC，電腦操作系統控制PLC自動運行，實現了遠程操控。操作人員設定好采樣的時間間隔和采樣總重后，系統自動采樣，并將采制好的燒結礦樣自動制樣和分析，提供該批次燒結礦的粒級組成和轉鼓強度數據,然后進行縮分和破碎，制備燒結礦化學樣和水分樣，最終將縮分過程以及粒級組成和轉鼓強度分析后的余料自動返回到燒結礦供料皮帶上。系統設計嚴格按照相關國家標準的要求，整個過程減少了操作人員的體力勞動，而且快捷準確，系統測定的粒級組成和轉鼓強度數據與人工做的數據基本一致。

2.1 自動采樣系統

燒結礦在供料皮帶的機頭下落過程中，采樣頭以≯0.6 m/s的速度通過燒結礦流截取1個子樣，倒進具有震動給料功能的電子料斗稱里面，設定每15 min采1個樣，轉鼓分析采樣總重150 kg以上，化學成分采樣總重90 kg以上，系統自動停止采樣。

2.2 自動粒級組成分析系統

粒級組成分析用六級圓筒篩，采好的燒結礦試樣通過震動給料均勻進入圓筒篩，試樣篩分出＜5、5～10、10～16、16～25、25～40、＞40 mm等6部分，進入6臺電子料斗稱自動稱量，系統記錄計量結果并自動計算出各部分的粒級組成。

2.3 轉鼓強度測定系統

粒級組成分析后的試樣，系統自動通過電子減量稱將10～16、16～25、25～40 mm 3種粒級試樣，按照GB 8209標準規定的方法進行各粒級比例配鼓，配出（15±0.15）kg轉鼓試樣，通過配料皮帶裝入轉鼓機。轉鼓機的直徑、長度、鼓內提升板尺寸以及轉鼓電機功率和轉速嚴格按照標準設計，為保證轉鼓后余料傾倒干凈，使料損能夠滿足國標要求，轉鼓門由轉鼓機圓柱體的側面改在一個底面，開口為圓錐體構造，設置1個電動推桿控制的活動門，同時設置翻鼓裝置可以上翻接收配料皮帶的轉鼓試樣，轉鼓工作8 min轉動200 r后，下翻傾倒余料，由于下翻角度可以達到90°，余料可完全倒凈無需人工清理。余料倒入6.3 mm自動搖篩，搖篩下部有稱量料斗，搖篩經過30個往復后，系統自動記錄稱量料斗內＜6.3 mm的重量，然后搖篩的自動卸料裝置將篩上物倒入稱量料斗，系統記錄＞6.3 mm的重量后，系統根據記錄的數據計算出轉鼓強度，然后余料進入余料回收系統。當轉鼓入鼓試樣經篩后的料損＞0.3 kg時，系統自動重新配料再進行一次轉鼓強度測試。

2.4 余料回收系統

余料回收系統主要由棄料皮帶、斗提機以及螺旋輸送機組成，余料通過棄料皮帶倒入料斗內，通過卷揚提升到燒結礦供料皮帶旁的料斗內，料斗下部安裝螺旋輸送機將余料輸送到供料皮帶上。青島特鋼2個燒結機生產的燒結礦分別通過A線和B線兩條供料皮帶供應兩個高爐，設計時在螺旋輸送機底部安裝2個電動推桿控制的底開門，系統會根據采樣時燒結機不同，自動將余料棄到原來采樣時燒結機對應的供料皮帶上，這在2個燒結機堿度不同時尤為重要。

2.5 試樣制備系統

自動采樣系統采好的試樣通過震動給料進入試樣制備系統通道，通道主體是下料溜管，溜管中間安裝顎式破碎機和二分器。由于采樣量較多，實際制備好的試樣只需要大約13 kg，需要縮分來保證樣品的代表性。試樣制備系統通道內安裝了1個可調比例分料器，1個電動三通，3個二分器進行縮分作業。進行轉鼓強度和粒級組成分析、自動采樣系統電子稱料斗下料時，可調比例分料器也作為1個二分器使用，一部分試樣進入粒級組成分析系統進行粒級組成分析和轉鼓強度分析，另一部分進入試樣制備系統制備試樣。如果只制備水分樣和化學樣，電動翻板控制試樣全部進入試樣制備系統。試樣制備系統通道中間安裝了開口尺寸為150 mm× 250 mm和60 mm×100 mm的顎式破碎機，試樣先通過電動三通和二分器縮分后進入150 mm×250 mm的顎式破碎機，破碎出＜13 mm水分樣大約10 kg，一部分縮分料再經過二級縮分后進入60 mm×100 mm的顎式破碎機，破碎出＜3 mm化學成分樣大約3 kg，燒結礦進行還原性和還原粉化指數測定的粒級要求為10～12.5 mm，粒度合適的水分樣也作為還原性和還原粉化指數的試樣。縮分后不用的試樣，通過余料回收系統棄料到燒結礦供料皮帶上。

5個系統之間通過溜管和配料皮帶以及返料皮帶連接為一個整體，電腦自動處理PLC的數據，控制PLC運行整個系統。可查詢數據有：采樣的開始時間、結束時間、每個子樣的采樣次數、采樣總重；燒結礦粒級組成各部分的重量和比率以及分析時間；轉鼓強度測定的時間、入鼓總重、＞6.3 mm的重量、＜6.3 mm的重量、料損、轉鼓指數。為保證數據客觀性，整個系統除了采樣時間間隔和采樣總重可以輸入外，其他數據只能查詢且不能修改，且為了避免人為因素干擾，對整個系統的關鍵部位安裝了8個攝像頭，具備視頻回放功能。通過以上措施使數據都具有可追溯性，確保數據的真實可靠。

3 標準化操作控制燒結礦SiO2偏差

3.1 注重標準比對

燒結礦用熒光分析儀進行化驗分析，雖然比較快捷，但化驗出來的成分有時和化學法化驗的成分有差異，而且波動也較大，特別是SiO2波動更大。為此，分析整個制樣化驗流程變量，主要有密封粉碎機入缽試樣的粒度均勻性、入缽重量、研磨缽內料的位置分布、粉碎時間、壓片機壓力、壓片的光潔度等，通過對各個變量進行單變量分析，摸索出合理的控制參數，并且和用化學法化驗燒結礦成分進行反復比對，發現密封粉碎機制備好的分析試樣和熒光分析儀的標樣之間的粒級差異是造成成分偏差的根本原因，不同人員進行相關作業時各個制樣流程變量不一致使偏差更大是造成SiO2波動大的主要原因。經過反復比對，同一個試樣在其他流程變量不變的情況下，入缽重量100 g比入缽重量140 g破碎的粒級更細，熒光分析儀化驗的SiO2大約低0.2%。

3.2 標準化操作制定

制定制樣分析試樣標準化操作制度，規定所有流程變量的具體參數，將自動采制樣系統制備的化學樣先通過FTXPZ-Φ200×75雙輥破碎機再破碎，保證入缽試樣粒度均勻，入缽重量按照140 g，研磨缽內料的位置分布要求擊環和擊塊之間放料量占總量的1/3，粉碎時間設定為3 min，壓片機壓力設定為1.6 MPa，并要求制備好的壓片用氣囊吹掉表面顆粒以保持光潔度，保證不同操作者制備的分析試樣規范統一。由于標樣粒級和實際制備試樣的粒級有差異，將同一份試樣先用化學法確定成分，然后按照操作規范制備分析試樣后自制標樣，用自制的標樣標定熒光分析儀測量曲線。經過上述措施，解決了化驗精度差、SiO2波動大問題。

4 結語

青島特殊鋼鐵有限公司自動采制樣系統投入使用后，提高了效率，原來人工進行采樣、制樣、轉鼓強度和粒級組成分析需要3個人時間2～3 h，而自動采制樣系統只需1個人完成快速采樣、粒級組成分析、轉鼓強度測定、分析試樣的制備，加上制備分析試樣使用熒光分析儀進行分析，整個過程不超過1 h；具備了快速反應機制，有利于操作者及時調整控制參數，以提高燒結礦的質量，保證高爐的穩定順行；避免人為因素干擾，數據都具有可追溯性，確保數據的真實可靠。

Practice of Sinter Quality Monitoring with the Automatic Sampling System

GAO Quanxin
（Qingdao Special Steel Co.,Ltd.,Qingdao 266409,China）

In order to solve the poor representativeness of sinter sampling,the slow analysis of drum index and graded composition of sinter,automatic sampling system has been constructed in Qingdao Special Steel.The system,which mainly includes automatic sampling system,the graded composition analysis system,drum strength measurement system,chemical sample preparation system,remaining material recycle system and so on,that can be accomplished in less than one hour.In order to solve the large deviation of SiO2composition,the standard and normalization institution of sample preparation process has been built.The deviation of SiO2was effectively controlled.

sinter;quality monitoring;automatic sampling system;deviation of SiO2

TF046.4

B

1004-4620（2017）01-0050-02

2016-06-12

高全新，男，1970年生，1993年畢業于中國礦業大學物資管理工程專業。現為青島特殊鋼鐵有限公司煉鐵作業部物資經濟師，從事原燃料的質量管理工作。