某鋼鐵公司氧化鐵皮壓球工藝設計技術特點

劉建朋

（唐鋼國際工程技術股份有限公司，河北 唐山 063000）

在連鑄機拉鋼和鋼坯軋制過程中，鐵元素和空氣中氧經化學反應，常會在鑄坯和軋材表面形成大量的氧化鐵皮[1]。氧化鐵皮的綜合全鐵含量TFe≥62%，回收利用價值極高，大多數鋼廠將氧化鐵皮返回燒結工藝參加配料，重新再走一遍還原工藝[2]。此壓球生產線對鋼鐵冶煉產生的氧化鐵皮、鋼渣等固體廢棄物進行加工處理，生產的鐵皮球可以投入轉爐代替部分廢鋼使用，具有化渣、調溫的作用，可節能降耗，降低煉鋼成本。

1 項目概況

某鋼鐵公司擬建設1條處理能力為13萬噸/年氧化鐵皮球生產線，年工作時間300天。將連鑄、軋鋼系統產生氧化鐵皮，通過汽車運至新建壓球生產線廠房內，年供應總量10萬噸；廠區內產生的冶煉鋼渣，經處理分級后將小于8mm的渣粒，通過汽車運輸至存儲區域，年需求總量2.5萬噸；外購專利粘結劑通過汽車運輸至存儲區域，年需求總量0.25萬噸。成品鐵皮球通過汽車運至煉鋼車間，以實現資源高效利用，降低煉鋼工序成本。

2 主要工藝流程技術特點

2.1 工藝技術特點

（1）本生產線的設計是在消化、吸收國內外先進經驗的基礎上，參考鞍鋼、宣鋼、太鋼不銹鋼等同類壓球生產的生產實踐經驗，結合鋼廠自身具體情況而設計的，設計中采用了很多行之有效的技術措施和先進的設備。

（2）此生產工藝流程全面且復雜，包括原料的接受、存儲、烘干、壓球、篩分以及成品鐵皮壓球的烘干、存儲和外送，并對所有除塵系統的除塵灰回用以及公輔等設施。所有設施全部布置在現有廠區有限區域內，實現了工藝流程緊湊、順暢，成品輸出落差小，返礦率低等特點。

（3）極大利用豎向布置，減少占地空間、環保效果好。①所有設施建設在一個封閉廠房內，成品出廠設汽車洗車臺，保證廠區干凈衛生。②雙軸螺旋攪拌機與強力混合機布置在同一廠房內，充分利用空間，節省平面位置，節省了工程投資。③生球篩分室與混合室緊鄰布置，篩下物能直接返回壓球室進料皮帶，減少通廊長度及占地空間。

2.2 工藝流程

氧化鐵皮為主要原料，氧化鐵皮球生產線鄰于車間建設，便于原料接收和成品輸送。成品氧化鐵皮球為橢圓形，粒度30mm～50mm，干燥后冷態強度＞800N/球，水分≤1.0%，TFe≥50%。

生產線由氧化鐵皮接收料倉、氧化鐵皮烘干室、原料配料室、混合室、壓球室、生球篩分室、成品烘干、成品存儲及皮帶機運輸系統、轉運站等生產單元組成。工藝流程圖如下。

圖1 工藝流程圖

2.3 原料存儲

氧化鐵皮來自連鑄和軋鋼車間，由自卸車運輸至壓球生產線原料存儲區堆存，可用鏟車上料進入烘干上料地倉或直接卸至氧化鐵皮接收料倉存儲。接收地倉設置2個料斗，料斗下設卸料閘門，氧化鐵皮通過皮帶機轉運至氧化鐵皮烘干室。

渣粒：渣粒來自廠區內已有鋼渣處理線，由自卸車運輸運至原料區堆存，也可用鏟車上料進入原料配料室料倉。

粘結劑：外購袋裝專利產品，由汽車運到原料區堆存，采用破袋機、上料斗提將粘結劑存入配料室緩沖斗，緩沖斗下設螺旋輸送機，按比例參加配料。

2.4 氧化鐵皮烘干

鏟車或自卸車將直接運來的氧化鐵皮卸入烘干上料地倉，經皮帶運輸至烘干機烘干，烘干后含水量均勻的原料經皮帶轉運進入原料配料室料倉。

主要設備：烘干機1臺，總配電功率～45kW，外形尺寸:φ1800mm×16000mm，烘干產量≥20t/h，初水份10%～12%，終水份小于4%～6%。配套熱風系統，燃氣介質為高爐煤氣。

2.5 原料配料

原料配料室設置4個料倉，2個倉用于存儲烘干后的氧化鐵皮，1個倉用于存儲渣粒，1個倉用于存儲粘結劑。料倉配置倉壁振動器，倉下口設電液動閘板閥，氧化鐵皮、渣粒經倉下電子皮帶秤稱量后落至輸送皮帶機上，同時粘結劑經螺旋計量秤計量后落至同一條輸送皮帶機上，送至混合工序。

2.6 雙軸攪拌、強力混合

根據各種原料比例不同和含水量的不同，原料進入雙軸螺旋攪拌機時，可根據生產需求加入少量新水，進行初步混合攪拌。為使原料混合的更均勻，雙軸螺旋攪拌機后由強力攪拌機進一步攪拌均勻。

主要設備：①雙軸攪拌混合機1臺，用于物料初次混勻，總配電功率30kW，攪拌能力≥20t/h；②強力攪拌混合機1臺，用于物料二次混勻，總配電功率45kW，攪拌能力≥20t/h。

2.7 壓球

經兩次混勻后的原料經皮帶機輸送至雙輥壓球機上方的緩沖倉，緩沖倉配置倉壁振動器，倉下口設電液動閘板閥，原料經雙輥壓球機擠壓成粒度約40mm左右的鐵皮球。

主要設備：雙輥壓球機2臺（一用一備），配電功率100kW/臺，壓輥直徑/寬度φ850/460mm，壓球粒度30mm～50mm，處理能力～20t/h，壓輥材質為42CrMo整體鍛造，配套液壓系統。

壓球機作為生產線核心設備，通過電機、聯軸器、主動軸、開式齒輪傳動系，保證兩滾軸同步(等速反向)運動，合格配比的原料經定量設備均勻地進入成型料斗，使物料的單位成型壓力由小變大，在對輥中心連線處成型壓力達到最大值，當物料過中心線后，成型壓力迅速變小使物料進入脫球狀態，順利脫球。

2.8 篩分

鐵皮球由皮帶機從壓球室送至篩分室，30mm以上合格粒度的鐵皮球進入成品鏈板烘干機。篩下物經鏈板給料機返回壓球機再次進行壓球處理。

主要設備：環保封閉式振動篩1臺，電機功率8kW，處理能力20t/h。

2.9 成品烘干

經篩分合格的鐵皮球用皮帶機運至烘干機，烘干后的鐵皮球含水量小于1%，烘干機下部出灰由出灰鏈板機送至緩存斗，定期收集送至原料存儲區。成品用皮帶機提升外運或落地存儲。

主要設備：成品烘干機，采用鏈板烘干機1臺，總配電功率33.5kW，烘干產量≥20t/h，烘干球狀初水份6%～7%，終水份小于1%，烘干介質為高爐煤氣，配套熱風系統。

2.10 成品儲存

烘干后的成品鐵皮球經皮帶提升到一定高度，可用汽車直接接走運至轉爐煉鋼車間參與煉鋼生產，或落地存儲于成品區。成品存儲區域儲量約1000t，堆高2.5m。

3 輔助配置說明

3.1 除塵設施

本生產線煙塵污染物排放濃度≤10mg/Nm3，崗位粉塵濃度8mg/Nm3。共設置原料除塵系統和成品除塵系統兩大系統，所有除塵系統均采用集塵罩捕集含塵氣體，選用低壓脈沖高效布袋除塵器。

3.2 給排水設施

車間給排水系統主要內容為：除塵器引風機循環冷卻水、原料儲存區排水、上料地倉排水、區域內的給排水管網；項目所需的生產消防水、生活水、生產生活排水、雨水等均與廠區車間周邊的相應管線相接。

3.3 動力設施

為滿足生產各工序要求，動力設施包括高爐煤氣、壓縮空氣、氮氣等介質的供應。

（1）高爐煤氣供應。原料烘干系統及成品烘干倉共需高爐煤氣約8000Nm3/h，在氣源接點處設切斷閥組及流量計量裝置，架空敷設至2個煤氣用戶，在煤氣用戶前分別設切斷閥組。

（2）壓縮空氣供應。車間內共設6處壓空吹掃點，廠房外共設2套除塵器。壓縮空氣總管在氣源接入點處設切斷閥及流量計量裝置，架空敷設至各用氣點，在用戶前分別設切斷閥。

（3）氮氣供應。為滿足煤氣管道吹掃要求，敷設一根DN100的氮氣管道，在氣源接入點處設切斷閥及流量計量裝置，分支管道由總管引至各吹掃點。

3.4 電力設施

氧化鐵皮壓球工藝及其相關配套設施的低壓供配電、電氣傳動、照明、電氣室、電纜敷設及防雷接地等進行合理布局，總裝機容量1140kW，有功功率Pjs=943kW，無功功率Qjs=382kvar，無功補償Qc=350kvar，視在功率Sjs=1017kVA，功率因數COSφ=0.92。

3.5 儀表檢測、自動控制、通訊設施

（1）儀表檢測：主要包括廠房內CO濃度檢測，能源計量及除塵器相關檢測。

（2）控制系統：采用PLC控制系統，實現“三電一體化”的控制方式。由PLC實現各工藝參數的采集、顯示、控制、聯鎖、報警。在壓球廠房設置主控制室，對整個系統進行監控，并對生產數據進行采集、儲存和記錄。

（3）通訊：為滿足生產運行管理及主要生產操作崗位人員公務通信聯系，設置行政管理電話；為滿足流動生產指揮及生產巡檢需要，配備手持無線電通信對講機；為提高生產效率，確保設備和人身安全，滿足操作人員監視不易直接觀察的生產部位或場所，同時為事故分析提供圖像分析資料，在主控室內設置監視器。

4 環境保護、安全與職業衛生防護、節能措施

（1）環境保護：壓球生產線產生的粉塵來源于渣粒運輸、原料烘干和鐵皮球烘干等加工時產生的粉塵。噪音設備主要是烘干機、雙輥攪拌機、強力混合機、振動篩、中低壓風機，噪音值一般為85～100dB(A)。廢水為氧化鐵皮原料瀝水產生的少量生產污水和生活污水。對于以上問題，均按國家標準，在滿足正常工藝生產的前提下，相應設置了解決措施。

（2）安全與職業衛生防護：根據國家有關改善勞動條件，加強勞動保護的規定，設計中對粉塵污染、噪聲污染以及其它潛在的職業危害和不安全因素，將依據“安全第一，預防為主”的原則及勞動安全和工業衛生的標準，積極采取切合實際、經濟合理、行之有效的措施，設置必要的勞動安全、衛生設施，為工廠創造出安全、文明的勞動環境。

（3）節能措施：壓球生產線年投入總能源5854噸標準煤，其中燃氣消耗占85.8%，電耗占11.4%。主要措施為：選用高效節能生產設備，同時選用節能的變壓器及全自動功率補償裝置，提高系統運行功率因素，降低系統無功功率，提高用電設備效率，節約電能；設置計量和監測儀表，連續采集和處理所有與機組運行有關的重要測量信號及設備狀態信號，及時向操作人員提供有關的運行信息，實現機組安全、經濟運行。

5 結語

本項目的工藝流程選擇合理，總圖布置順暢、緊湊，緊鄰原料供應和產品需求車間，運輸成本低，生產工序能耗均達到國家先進標準，實現了氧化鐵皮壓球生產的清潔高效利用。設計流程積極貫徹執行國家有關環保、職業衛生、安全、消防、節約能源等有關規定，注意環境保護，強化“三廢”治理和綜合利用。