滚动筛分技术在铁前系统中的应用探讨

陈伟 李俊平 郭鹏

( 安阳钢铁股份有限公司)

0 前言

随着铁前系统工艺的发展，筛分技术在铁前系统的应用越来越广泛。炼焦系统通过对焦炭进行筛分，将冶金焦、焦丁和焦粉进行分级，冶金焦和焦丁供炼铁高炉使用，焦粉供烧结使用或外销;烧结系统采用筛分技术，主要是对烧结矿进行整粒，一般来说，粒度≥5 mm 粒级作为成品矿直接入高炉，≤5 mm粒级作为返矿循环参与烧结配料，同时筛出合适的粒级作为烧结铺底料; 炼铁系统通过对入炉原燃料进行筛分处理，来降低入炉原燃料含粉率，以期改善高炉料柱透气性。近些年来，铁前系统在改善产品质量、降低燃料消耗、加大结构降本力度过程中，研发了一些新工艺技术，如炼焦生产配合煤选择性破碎工艺、烧结矿调质处理工艺、煤粉预筛分处理工艺等，这些新工艺的实施都离不开筛分技术的应用。

1 概况

目前，铁前系统对物料的分级、整粒主要采用振动筛分技术，配套设备为振动筛或棒条筛。筛分时物料运动方式为跳跃式，节奏同步，物料之间没有摩擦、碰撞等相互作用。长期生产实践表明:采用振动筛分设备处理干燥块状物料( 如烧结矿、球团矿、干熄焦焦炭) 尚可，在筛缝( 孔) 未被大面积堵塞情况下，基本能够满足筛分质量要求，而采用该设备处理块矿或粉状物料时，其筛分效果就不太理想，相比之下由于块矿水分较大、含粉率较高且粘度大，在筛分过程中筛缝( 孔) 极易被堵塞、糊死，造成筛分效果极差，尤其在雨季、冬季问题就更加突出，过高的含粉率不但恶化了高炉料柱透气性，也不宜于加大块矿的使用比例，不利于炼铁结构降本的实现。为此，国内个别企业采用水洗方法，通过在振动筛上打水来解决筛孔粘堵问题，水洗块直接入炉不仅带入大量水分，同时给微细粉的回收利用带来较大难度。研究表明:与振动筛分技术相比较，滚动筛分技术具有较大优越性，不仅能有效解决块矿及粉状物料的筛分难题，还有助于推动炼焦生产配合煤选择性破碎工艺、烧结矿调质处理工艺、煤粉预筛分处理工艺等新技术的应用。

2 滚动筛分的技术原理

滚动筛分技术在对粉状、块状物料的筛分特性研究基础上，通过改变物料在筛分过程中运动方式和运动轨迹，使物料在筛分过程中能充分地分散开来，物料在筛分过程中做滚动、滑动运动，物料之间有碰撞、摩擦相互作用，运动轨迹呈螺旋线形状。由于物料之间的碰撞、摩擦作用，能够实现物料自清理功能，将其表面的黏料、毛刺清除掉。为满足滚动筛分的技术要求，筛分设备选用圆筒筛，设备转速、倾角等技术参数可根据物料粒度及处理量进行合理设计。圆筒筛在解决粉状物料分散性和实现物料自清理功能方面较振动筛有着明显优势，但在筛分过程中与振动筛一样经常面临筛孔( 缝) 被堵塞、糊死难题。为解决圆筒筛筛逢糊、堵现象，可安装一套弹性清扫器( 专有技术) ，利用弹性刷对筛缝进行实时在线清理，使筛缝处积料能够连续地受到弹性刷的“捅”、“拨”、“刮”、“弹”等作用，筛分时筛缝不易被物料糊、堵死，筛孔始终保持清洁畅通。

图1 滚动筛分结构示意图

3 新工艺领域中的应用探讨

滚动筛分技术不仅能有效解决块矿、粉状物料筛分难题，还将促进炼焦配合煤选择性破碎工艺、烧结矿调质处理工艺、煤粉预筛分处理工艺等新技术的应用实施。

3．1 炼焦配合煤选择性粉碎工艺

对于炼焦生产而言，优化配煤结构无疑成为改善焦炭质量的主要途径。随着炼焦工艺的完善，近年来配合煤选择粉碎工艺受到炼焦界的广泛关注，该工艺是在配煤结构一定条件下，对配合煤装炉前进行分级，将颗粒粗、比重大、灰份高的煤粉经过重复破碎达到合理粒度，使不同粒级煤粉性质更接近，使装炉煤的粒度分布和细度合理，从而提高焦炭产、质量。研究表明，该工艺的优点主要体现在以下几个方面:

1) 改善炼焦煤的粒度组成，各粒级煤质变化趋于均匀;

2) 提高装炉煤堆积密度;

3) 改善焦碳强度和热性能;

4) 在保持焦炭质量不变或略有提高的情况下，可多配用弱粘结性煤，降低价格高的焦、肥煤比例，实现配煤结构降本。

该工艺的技术难点主要是煤粉的筛分问题，由于煤粉颗粒细、比重小、分散性差、含水量高等特点，很难对煤粉进行分级。据了解，国内仅酒泉钢铁公司焦化厂引进俄罗斯风动选择粉碎工艺，并已生产应用。由于风动选择粉碎工艺投资大、占地多、运行成本高等缺点，限制了该工艺技术的推广应用。分析认为，如果采用滚动筛分替代风动分级，煤粉筛分能力将提高，实施成本将大幅度降低。

3．2 烧结矿、焦炭调质处理工艺

烧结矿调质处理工艺的原理是烧结矿进入高炉前，采用特种装置使烧结矿做:提升→滑落→摔打→碰撞→摩擦的往复运动，使其裂纹解体、表面脆性物质分离、棱角尖锐部分磨圆，充分剥离入炉的每粒烧结矿表面难还原易脆玻璃质，达到真正意义上的精料入炉。该工艺是一种能大幅度提高烧结矿强度及还原性的调质处理方法。研究表明: 该工艺可提高转鼓强度4 ～9 百分点，提高还原速度12%，提高还原度6%，改善高温状态下透气性指标20%，提高最适合高炉冶炼的10 mm ～25 mm 粒级8%。焦炭调质处理工艺的原理与烧结矿相同。分析认为，采用滚动筛分技术能够满足烧结矿调质处理工艺的要求，通过对圆筒筛参数合理设计，可有效地提高烧结矿转鼓强度及改善冶金性能，同时实现对烧结矿的筛分整粒功能，达到烧结矿的粒级趋于均匀性的目的，减少了烧结矿在后续转运过程中产生的二次粉末量，有利于高炉的高效生产。对于焦碳的调质处理的原理、实施方法与烧结矿相同，在此不再赘述。

3．3 烧结煤粉、高炉喷煤预筛分工艺

烧结生产对煤粉的粒度有严格的要求，煤粉粒度过大过小对烧结来说都不利。煤粉粒度过大，燃烧速度慢，燃烧带变宽，料层透气性变坏，布料时大颗粒偏析于料层的底部，造成料层中的燃料分布不合理;相反，煤粉粒度过小，煤粉燃烧速度过快，烧结料层高温保持时间短，不利于粘结相充分固结和铁酸钙的形成，同时－0．5 mm 粒级煤粉易被抽风系统抽走，造成能源浪费。一般来说，理想的粒度范围是0．5 mm ～3 mm，因此，实际生产中在煤粉配加之前都需对其进行破碎处理。研究表明:煤粉破碎前，其中≤3 mm 粒级含量已接近60% ～70%，若将该部分经过破碎，必将造成煤粉过粉碎现象，－0．5mm粒级含量将大幅度增加，煤粉粒度组成稳定性难以控制。如果采用煤粉预筛分工艺( 如图2 所示) ，在煤粉破碎之前对其进行预先筛分处理，筛下≤3 mm粒级直接使用，筛上＞3 mm 经过破碎后使用，该工艺的优点是:减少煤粉过粉碎现象的发生，大幅度降低煤粉中－0．5 mm 粒级含量，提高煤粉粒度组成的稳定性，减小破碎机的处理量。该工艺实施的难点仍是煤粉筛分问题，采用传统的振动筛分技术难以实现，而滚动筛分技术完全满足预筛分工艺对煤粉的筛分要求。

图2 煤粉预筛分流程

对于高炉喷吹用煤粉，在煤粉进入磨机之前，将其进行预筛分和破碎处理，从而降低进入磨机煤粉的平均粒度，提高磨机的制粉能力和制粉效果，改善煤粉的输送性能，有利于提高喷煤比。

4 结论

1) 随着铁前系统技术的进步和工艺的完善，对筛分技术的应用也越来越广泛，加强筛分技术的研究已成为铁前系统改善产品质量、降低燃料消耗和实施结构降本的重要技术措施，越来越受到广大技术工作者的重视。

2) 目前，解决块矿、粉状物料筛分过程中糊堵筛缝( 孔) 及分散性问题，已成为筛分技术发展需突破的技术难题。

3) 滚动筛分技术结合了物料的筛分特性，改变物料在筛分过程中运动方式和运动轨迹，使物料在筛分过程中能充分地分散开来，利用物料之间碰撞、摩擦相互作用，将其表面的黏料、毛刺清除掉，在满足块矿、粉状物料筛分要求的同时，实现了物料相互之间的自清理功能。

4) 在铁前系统新工艺领域，滚动筛分技术能有效推动炼焦配合煤选择性破碎工艺、烧结矿调质处理工艺、煤粉预筛分处理工艺的应用，降低实施成本。

［1］畅宾平，曹德彧，粟莲芳．选择性破碎对焦炭质量的改善． 煤炭加工与综合利用，2008(1) :24 －25．

［2］顾云松，尹明东，一种能大幅度提高烧结矿强度及还原性的调质处理新工艺，烧结球团，2008，33(4) :12 －16．