別 威，閆林虎，柴亨睿
（蘭州資源環境職業技術大學，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混配不勻、成分不穩的問題。本文分析了某鋼鐵企業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、料倉配套設備的優化改造、提高配料系統稱量設施精度、自動配料系統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；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。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、成分不穩的原因，有針對性的提出了實現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、穩定的釩鈦含鐵混勻礦。該企業供料作業區有三條混勻礦配料作業線，每條配料作業線配置有 12 個料倉及其配套的定量圓盤給料機和自動配料系統。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、不穩定。
2 實現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，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貨運紙質票據進行 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上傳至生產環節的中控室，中控人員根據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雙重制約機制保證不發生混料事故。
2.2 料倉配套設備的優化改造
（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生斷續、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%以上并持續時間 5s 情況下，倉壁振動裝置發生間歇振動，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量多達 15～25 個、配套的配料稱量裝置也是 15～25臺。要實現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生混料情況下，按照理論要求實現精準混配。因此要對所有配料稱量裝置進行實物校準，使其稱量數據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據處于高精度范圍內。
（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據真實可靠。以實物效驗該數據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 [秤稱量數據-理論要求質量數據）/皮帶秤稱量數據]×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 自動配料系統程序的優化和完善
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%，就要完善和優化配料生產線上自動配料系統的自動控制程序和操作制度。
（1）正常情況下，自動配料系統的調節器可使松散、穩定下料的料流經過 2～3 個振動周期 （15～35s）達到穩定運行。而釩鈦鐵精粉粘度大，易結塊，造成調節器長時間處于振蕩不穩定狀態，因此，在配料起始階段對調節器采用手/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%以上并持續時間 2s 情況下，PID 調節器依據正負偏差采取相應的 PID 參數進行實時在線糾錯。如果偏差在 10s 以內沒有調整到 1%以內偏差，控制系統自動啟動應急報警信號或發出停止配料指令，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化改造，保障了釩鈦鐵精粉和普通鐵精粉的穩定下料，為燒結混勻礦精準混配創造了條件；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一基準；通過優化和完善配料生產線上自動配料系統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 穩定率提高 9.35%，V2O5 穩定率提高 7.54%，SiO2 穩定率提高 5.32%，燒結混勻礦成分的穩定性得到明顯提高。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
[1] 翁思浩，包向軍，陳光，等.基于人工智能的燒結配礦系統研究現狀[J].第十一屆全國能源與熱工學術年會 2021.07.15:297- 303
[2] 聶榮恩,張文政,陳艷.燒結全過程節能減排生產實踐[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