高曉梅

(太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司礦業(yè)分公司)

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球團(tuán)抗壓強(qiáng)度影響因素技術(shù)分析

高曉梅

(太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司礦業(yè)分公司)

摘要為了找到球團(tuán)廠生產(chǎn)球團(tuán)抗壓強(qiáng)度與煉鐵廠入廠檢驗(yàn)球團(tuán)抗壓強(qiáng)度存在偏差的原因，進(jìn)行了球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的測(cè)定方法分析研究，并針對(duì)性地開展了水分和運(yùn)輸環(huán)節(jié)對(duì)球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度影響的試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，規(guī)范了球團(tuán)廠和煉鐵廠的取制樣標(biāo)準(zhǔn)，確定了適宜的球團(tuán)入廠抗壓強(qiáng)度驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，既滿足了高爐用料，又充分保證了球團(tuán)廠回轉(zhuǎn)窯的安全運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

關(guān)鍵詞球團(tuán)抗壓強(qiáng)度影響因素球團(tuán)水分

太鋼某鏈回環(huán)球團(tuán)礦生產(chǎn)工藝2004年投產(chǎn)后，通過不斷的技術(shù)改造、科技攻關(guān)和管理提升，球團(tuán)礦生產(chǎn)工藝逐步得到穩(wěn)定，球團(tuán)礦各種指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。膨潤(rùn)土消耗、球團(tuán)礦煤?jiǎn)魏膬身?xiàng)指標(biāo)在同行業(yè)排名第一，鏈篦機(jī)利用系數(shù)、球團(tuán)礦品位、篩分指數(shù)等指標(biāo)在國(guó)內(nèi)名列前茅。

2011年10月開始，為盡快提高球團(tuán)抗壓強(qiáng)度，要求球團(tuán)抗壓強(qiáng)度≥2 000 N的比率≥75%。但通過煉鐵廠和球團(tuán)廠內(nèi)部檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，兩者偏差較大，球團(tuán)廠球團(tuán)抗壓強(qiáng)度≥2 000 N的比率比煉鐵廠檢驗(yàn)平均高約15個(gè)百分點(diǎn)，最高相差26.75個(gè)百分點(diǎn)。為了使球團(tuán)抗壓能夠獲得代表性的數(shù)據(jù)，有效指導(dǎo)球團(tuán)生產(chǎn)以及對(duì)球團(tuán)抗壓值得出明確合理的指標(biāo)要求，圍繞提高球團(tuán)抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)一致性從煉鐵、球團(tuán)廠的檢驗(yàn)設(shè)備、水分、運(yùn)輸環(huán)境等方面開展了一系列的攻關(guān)和創(chuàng)新工作。

1球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的測(cè)定

球團(tuán)抗壓強(qiáng)度指球團(tuán)礦受壓的最大破碎載荷，是一個(gè)表征球團(tuán)礦機(jī)械強(qiáng)度的指標(biāo)[1]。鐵礦石球團(tuán)礦在進(jìn)入高爐或直接還原爐窯之前和之后，經(jīng)過多次裝卸、轉(zhuǎn)運(yùn)、堆積和運(yùn)動(dòng)，要經(jīng)受碰撞、沖擊、擠壓和磨擦等各種嚴(yán)酷的機(jī)械作用，在這些機(jī)械作用下將有一部分球團(tuán)礦破碎而產(chǎn)生小塊和粉末，從而影響爐礦順行和生產(chǎn)指標(biāo)。球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度直接影響高爐爐內(nèi)的小塊和粉末數(shù)量。爐窯內(nèi)的粉末少，料層透氣性好，有利于爐窯的順行，可以提高爐窯的產(chǎn)量，還可以減少工業(yè)粉塵，改善環(huán)境。

工業(yè)上使用的檢驗(yàn)球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的方法有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的檢驗(yàn)方法[2]。目前，球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度大多依據(jù)鐵礦石球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的測(cè)定方法 GB/T14201—93標(biāo)準(zhǔn)，其數(shù)值為60個(gè)球測(cè)定值的平均值。試樣要求根據(jù)ISO10836采取和制備，粒度范圍為10～12.5 mm，取大約1 kg物理試驗(yàn)用樣，在烘箱中(105±5) ℃干燥1 h，并在檢驗(yàn)前冷卻至室溫。有時(shí)為得到一定精度的試樣結(jié)果，也可用公式N=(2σ/β)2，式中，N為每次試驗(yàn)的球團(tuán)礦個(gè)數(shù)；σ為若干次預(yù)備試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)差(可信度95%下的標(biāo)準(zhǔn)差)；β為要求的精確度。

2影響球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度的因素

隨著公司煉鐵廠6#高爐的投入使用，對(duì)球團(tuán)礦質(zhì)和量的需求不斷提升。公司要求球團(tuán)礦的抗壓強(qiáng)度≥2 000 N的比率≥75%，即60個(gè)球中單個(gè)球的抗壓強(qiáng)度在2 000 N以上的個(gè)數(shù)與60的比值。目前，為充分滿足公司高爐的需求，需解決球團(tuán)廠和煉鐵廠檢驗(yàn)偏差的問題。

2.1生產(chǎn)過程中的影響分析

2011年以來，為不斷提高球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度，進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)工作。

(1)調(diào)整生球輥篩，將篩縫由9～17 mm調(diào)整到10～15 mm，減少生球粒度差別，提高鏈篦機(jī)上的均勻性。

(2)調(diào)整溜料板高度，將鏈篦機(jī)上生球料層厚度由200～220 mm降低到170～200 mm，減少上下層預(yù)熱球的差別，有效地減輕了上層球的同心裂紋，并保證了下層球的強(qiáng)度，改善了窯內(nèi)氣氛。

(3)降低鼓風(fēng)干燥段風(fēng)箱溫度及流速，風(fēng)箱溫度由300 ℃降低到250 ℃，風(fēng)機(jī)開度適當(dāng)降低，降低生球爆裂比例。

(4)設(shè)計(jì)制作環(huán)冷機(jī)1#風(fēng)箱調(diào)風(fēng)門，減少其風(fēng)量，保證了窯頭煙罩、窯頭球溫度的穩(wěn)定。

(5)加大助燃風(fēng)放散開度，減小外風(fēng)閥開度，加大內(nèi)風(fēng)和中心風(fēng)閥的開度，通過調(diào)整，窯內(nèi)火焰溫度的峰值提高，窯頭球溫度提高了20 ℃以上。

(6)改造造球機(jī)后生球輥篩，將給料板由平板改為弧形板，提高小輥篩篩分效率。通過條件試驗(yàn)，優(yōu)化合格生球段篩輥轉(zhuǎn)速，使棒狀生球比率大幅下降，成品球均勻性改善。

(7)優(yōu)化鏈篦機(jī)預(yù)熱2段煙罩溫度、與窯頭參數(shù)、環(huán)冷機(jī)參數(shù)，試驗(yàn)證實(shí)上層球強(qiáng)度高于下層球(見表1)，說明冷卻強(qiáng)度高對(duì)成球抗壓強(qiáng)度有不利影響。在考查結(jié)論的基礎(chǔ)上，對(duì)環(huán)冷機(jī)參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，將一冷段風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度降低。

表1　環(huán)冷機(jī)上下層球強(qiáng)度對(duì)比

通過生產(chǎn)過程中各項(xiàng)措施的實(shí)施，球團(tuán)廠球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度的檢驗(yàn)結(jié)果≥2 000 N的比率由66%提高到79%(見圖1)，雖然球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度得到了大幅度提高，但球團(tuán)廠與公司煉鐵檢驗(yàn)差異問題仍然存在。為此，以下從運(yùn)輸環(huán)節(jié)進(jìn)行分析。

2.2運(yùn)輸環(huán)節(jié)過程中的影響分析

根據(jù)球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度的檢驗(yàn)原理，在運(yùn)輸和儲(chǔ)存、堆放過程中，球團(tuán)多次裝卸、轉(zhuǎn)運(yùn)、堆積都要經(jīng)受碰撞、沖擊、擠壓、摩擦等各種嚴(yán)酷的機(jī)械作用，都將對(duì)球團(tuán)抗壓強(qiáng)度造成極大影響。通過對(duì)生產(chǎn)球和發(fā)運(yùn)球(即從17 m高位料倉自然跌落后狀態(tài))進(jìn)行抗壓強(qiáng)度對(duì)比分析(見圖2)，說明碰撞、沖擊、擠壓等外力作用，會(huì)使抗壓強(qiáng)度降低，試驗(yàn)結(jié)果表明抗壓強(qiáng)度將降低5～10個(gè)百分點(diǎn)。

圖1　球團(tuán)廠球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度的檢驗(yàn)結(jié)果

圖2　生產(chǎn)球和發(fā)運(yùn)球抗壓強(qiáng)度對(duì)比結(jié)果

2.3球團(tuán)水分對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

(1)球團(tuán)水分對(duì)抗壓強(qiáng)度影響。2012年10月16—23日組織了水分對(duì)球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的影響試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2，通過分析發(fā)現(xiàn)，球團(tuán)吸水后對(duì)抗壓強(qiáng)度有極大影響。

表2　球團(tuán)加水對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響試驗(yàn)結(jié)果

2012年12月在煉鐵料廠又進(jìn)行了2次取樣，并將所取樣隨機(jī)分成4個(gè)樣，進(jìn)行水分對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果見表3、表4。

由表3、表4可知，球團(tuán)對(duì)水分極其敏感，隨球團(tuán)環(huán)境水分增大，抗壓強(qiáng)度≥2 000 N的合格率大大降低，噴水后合格率降低約10個(gè)百分點(diǎn)，10 min浸泡后合格率降低13.11個(gè)百分點(diǎn)。而煉鐵廠在火車入廠卸球團(tuán)時(shí)因?yàn)榉缐m環(huán)保需要，會(huì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)噴水作業(yè)，所以球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度煉鐵檢驗(yàn)比球團(tuán)廠生產(chǎn)檢驗(yàn)平均要偏低。

表3　第1次取樣水分對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響試驗(yàn)結(jié)果

表4　第2次取樣水分對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響試驗(yàn)結(jié)果

3結(jié)論

某球團(tuán)廠通過試驗(yàn)表明，球團(tuán)抗壓強(qiáng)度出廠與煉鐵檢驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差的主要來源為取樣偏差，如果檢驗(yàn)分析時(shí)試驗(yàn)烘干時(shí)間不足，球團(tuán)抗壓強(qiáng)度合格率會(huì)降低10個(gè)百分點(diǎn)。另外，不可抗的原因是運(yùn)輸和裝卸環(huán)節(jié)，球團(tuán)抗壓強(qiáng)度如同一批試樣會(huì)降低5～10個(gè)百分點(diǎn)。因此，確定影響因素后，統(tǒng)一了取制樣標(biāo)準(zhǔn)，且與煉鐵存在標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行上考慮了運(yùn)輸和裝卸環(huán)節(jié)的自燃偏差，確定了合理的球團(tuán)抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，球團(tuán)抗壓強(qiáng)度≥2 000 N的比率達(dá)75%，既滿足了高爐用料，又充分保證了球團(tuán)廠回轉(zhuǎn)窯的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]張志鋼.鐵礦球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度測(cè)定中值得注意的問題[J].寧波化工，2007(1)：38-39.

[2]國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局.GB/T 14201—1993鐵礦球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度測(cè)定方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993.

(收稿日期2015-12-03)

高曉梅(1973—)，女，工程師，030027 山西省太原市興華街32號(hào)。