王沧¹，甄常亮¹，胡金波¹，石巍²，潘艳龙²

( 1． 河钢集团唐钢公司炼铁厂，河北唐山063016; 2． 江苏亿亿和华筛分设备有限公司，江苏徐州221000)

摘要:系统分析了河钢唐钢炼铁厂北区铁前筛分系统存在的问题，并按不同物料筛分工艺要求，提出了相应的对策。通过原料筛分设备应用新型聚氨酯筛板材料、烧结成品系统采用全密封形式棒条振动筛、焦炭固定溜筛改为棒条振动筛、调整高炉槽下筛网参数等措施，有效减少了粉末炉料入炉，促进了高炉指标提升。

关键词:振动筛; 筛分效率; 高炉指标

0 引言

对入炉料粒度要求是高炉炼铁“精料”方针的重要组成部分，据资料显示^［1］，入炉料粉末降低1%，高炉利用系数提高0． 4% ～ 1． 0%，焦比降低0． 5%。由此可见，高炉入炉料合理粒度组成对高炉指标提升起到重要作用，而铁前筛分系统的运行效果则是优化入炉料粒度组成的必要前提，受制于筛分设备的影响。河钢唐钢北区高炉入炉料存在筛不净、跑粗率高、入炉料粉未多、筛板寿命短等问题，严重影响了高炉炉况顺行，急需对筛分设备升级改造，使之满足工艺要求。为此，2016 ～ 2017 年间，针对筛分设备存在的问题，专门成立了筛分工艺攻关小组，在查阅资料^{［2 － 8］}和现场考察的基础上，完成了对酸性矿、烧结矿及焦炭等物料筛分设备的升级改造，达得了预期效果。

1 筛分现状

1． 1 筛分工艺及管控标准

为了减少入炉酸性矿、烧结矿、焦炭的小粒级含量，这些物料在入高炉矿仓前需经过筛分工序，河钢唐钢炼铁北区铁前物料筛分系统管控流程和管控标准见图1。

1． 2 现状分析

受筛分设备的影响，河钢唐钢炼铁北区物料筛分效果往往达不到管控标准，具体情况如下。

1． 2． 1 酸性矿筛分系统

炼铁部北区高炉用的酸性矿( 酸性矿和球团)在入高炉矿仓前需要筛分处理，筛分设备采用的是双层棒条筛( 棒条间隙: 上层8 mm、9 mm、10mm，下层5 mm) 。在每年汛期，酸性矿较湿、含粉较多的情况下，糊筛孔严重，筛分效率低下，筛上物－5mm%残留率高达80%，致使槽下酸性矿筛筛网处于“糊死”状态( 见图2) 。另外，在筛板维护方面，由于筛面陡且棒条密布，给对人工清理筛面造成极大不便，更换筛板时需要将整张筛面都进行更换，工作量大且造成不必要的浪费。

计算数据显示，如果物料在酸性矿主筛部分能够将－ 5 mm 粉料的筛分效率提高到75% 以上，那么槽下筛再对物料做后续筛分处理时会很轻易地达到85%的筛分效率，为获得稳定的高炉炉况创造良好的条件。

1． 2． 2 烧结矿成品筛分

炼铁部北区1# ～ 3 #烧结机三、四次筛共计10台，其中9 台为直线振动筛，1 台为椭圆等厚振动筛。由于投入运行时间均超10 年之久，设备老化严重，存在部分筛梁开裂、激振器平均不到1 年更换1套，饶性盘2 ～ 3 个月更换1 次，筛板螺栓松动平均每周发生3 ～ 4 次，每2 个月需调整振幅和振角或更换减振弹簧，并且由于振动筛的密封性较差，造成现场除尘效果不好，不能满足环保要求，同时也给岗位点检工作带来不便。另外，从运行效果看，现有的成品筛筛网为铸板筛网，因其加工工艺为铸造，所以其开孔率受到限制，仅为10% ～ 15%; 同时又因为铸板孔为有边界的孔，其工作过程中尺寸是固定不变的，导致临界颗粒卡孔特别严重，且物料卡孔后不易排出，使筛网有效开孔率将远远低于10%，且筛板缝容易堵塞、清理困难，造成出厂烧结矿中－ 5 mm含量较高( 有时高达8%) ，增加高炉筛分负荷，使槽下烧结矿返粉率升高或入炉矿小粒级含量增加。

1． 2． 3 焦炭筛分

焦炭进厂后，在向高炉焦炭仓加料前有一道筛分工序，其筛上物直接输送高炉，筛下物进入焦粉返回系统。现有焦炭筛采用固定式溜筛，筛板材料为陶瓷铸石条筛，网眼尺寸16 mm，堵孔问题严重，筛体无振打装置。长期运行效果表明，焦炭过筛后基本无筛下物，筛分作用明显缺失。

1． 2． 4 高炉槽下筛分

高炉槽下筛分系统是高炉物料入炉前的最后一道筛分工序，对减少粉末入炉有至关重要的作用。目前高炉槽下筛分设备存在超期服役、磨损严重、筛网尺寸不合理等问题，频繁检修仍然屡次出现筛下物大粒级物料超标问题，急需对高炉槽下部分矿筛、焦筛及焦丁筛实施全面改造，以进一步改善高炉入炉原料粒度。

2 筛分设备改造与实施效果

针对铁前筛分设备存在的问题，2016 年12 月至2017 年9 月，先后对原料区的酸性矿振动筛、焦炭筛、烧结成品筛及高炉槽下筛实施设备升级改造，并取得了非常好的效果，具体改造内容及实施效果如下。

2． 1 酸性矿振动筛改造

为提升湿料粘料、难筛分物料的筛分效果，决定采用江苏亿亿和华筛分设备有限公司提供的筛分系统改造方案，应用HPM 筛分技术，对酸性矿振动筛进行改造，该项技术主要特点:

( 1) 整个筛为软连接扣接，安装、更换方便，劳动强度低，更换筛板的停筛时间短( 1个人更换1 块筛板可以在2 min 内完成) 。

( 2) 整个筛面纯平、无弧角，有利于物料的均匀分布。

( 3) 筛面的柔性特点不仅有利于筛板更好地传导振动筛的激振力，而且筛板连接牢固性好。

( 4) 模块化的设计，保证了有效筛分面积使用效率最大化和更换更经济。

( 5) 与振动筛的软性连接避免了非正常磨损因素导致的筛板损坏，使用寿命更长。

( 6) 工作时自身基本不产生噪音。

应用新型聚氨酯材料筛板和增加振打装置( 图3) 对酸性矿振动筛进行改造，投入使用后，筛分效果改善明显。一般情况下，筛上物料－ 5 mm%残留率不超过1%，当酸性矿特别湿且粘的情况下，筛上物料－ 5 mm%残留率也能控制在5% 以下，与改造前比，降低70%，极大地提升了后续高炉槽下矿筛的运行效率。

2． 2 烧结成品振动筛改造

针对烧结成品系统工艺流程特点、筛分效果以及现场除尘效果差的问题，将烧结三、四次筛改为环保型BTS 悬臂棒条筛，分级方式为单层双面棒条筛。该项设计和改造的主要技术优势如下。

( 1) 改变筛网结构形式降低筛网堵塞率，在分析堵孔机理及过程的基础上，结合筛面运动状况，提出将筛板由金属横向式改变为高强度棒条形式，增大有效筛分面积，改善堵孔情况。

( 2) 改变传统椭圆等厚振动筛运动轨迹，增强传动方式，提高振动效果。新型悬臂筛网振动筛整机重量轻，筛子自重只有原来振动筛的20%; 耗电量低，有效筛分面积高达90% 以上时，耗电量只有原来的50%; 由于体积小、重量轻，更换筛网变得更方便，更换筛体需4 h，更换筛网需2 h。

( 3) 根据簸箕粉料原理，将悬臂筛筛面设计成具有一定坡度的棒条结构，呈梯状分布。既能减轻筛网负荷，还能使物料受到不同步振动和抛掷作用，起到疏松物料层，使物料充分接触筛面的作用。

( 4) 由于筛体采用全密封形式，通过除尘管道改造和用风优化，现场粉尘污染少，彻底解决了原振动筛筛体两侧漏料严重的问题，实现冶金企业环保节能生产。

与原有筛网相比，全密封形式悬臂振动筛所用筛网为棒条结构，其加工工艺决定了其开孔率可达30% ～ 40%; 棒条筛孔为敞开的孔，运行过程中孔是在高频变化的，因此临界颗粒不易卡孔; 况且，筛网本身还具有自清理装置，物料一旦卡孔也会很容易被自清理装置排出，保证了运行过程中的有效开孔率，筛网筛分效率高达90%; 单层双网结构，既保证振筛使用寿命又保证筛分效果，可以大幅度降低成品料中的含粉量。烧结成品系统三、四次筛改造完成后，烧结矿出厂整粒效果明显改善，基本保证生产现场无扬尘，高炉槽下烧结矿返粉降低2． 29%，成品筛改造前后筛分数据见表1。

2． 3 焦炭筛分改造

2017 年初，炼铁厂在改善入厂焦炭质量的同时，为改善筛分效果，优化入炉焦炭粒度组成，决定将原料焦炭筛改造为悬臂振动筛，筛网改造形式对比见图4。

筛体材料和工作方式改变以后，焦炭筛分效果明显改善。2017 年高炉槽下整体大粒级焦炭比例增加，返回系统焦粉总量升高，见图5。

2． 4 高炉槽下振动筛治理

2017 年以来，炼铁厂对高炉槽下部分矿筛、焦筛及焦丁筛实施全面治理，以进一步改善高炉入炉原料粒度。

( 1) 筛网检修常态化

炼铁厂针对北区高炉槽下筛网超期服役、磨损漏料等问题，对铁前物料筛分系统进行了综合治理，并取得初步成效。此外，各作业区加强筛网检修力度，及时处理筛网漏点，将筛网治理工作常态化。

( 2) 调整矿筛、焦筛参数

根据生产实际，将部分烧结矿上下筛网尺寸分别由5 mm、3． 5 mm 调整为8 mm、4． 5 mm，将部分焦炭筛筛网尺寸由25 mm 调整为22 mm。全部更换工作于7 月份完成，新焦筛投入使用后，筛分效果明显提升，入炉焦炭粉末相对减少。由于烧结成品系统整粒效果改善，烧结矿返粉总量略有降低，有效地降低了高炉用矿成本。

( 3) 焦丁筛系统改造

高炉槽下焦丁筛采用陶瓷棒条筛，过料量增大时，尤其粉末多水分高的焦筛筛下物，筛分效果较差。焦丁筛改为新式免清理筛网，增加自振打装置以后，主要技术指标均达到预期目标: 筛孔不易堵孔，通过量400 t /h，筛分效率90%以上，跑粗率小于5%，筛上焦中＜ 16 mm 粒级不超10%。

3 改造效果

随河钢唐钢炼铁厂北区铁前物料筛分系统改造，高炉物料入炉粒度组成更趋合理，尤其是汛期生产，因物料筛分效果差、入炉粉末增加导致高炉被迫减风、提焦比应对的情况出现频次明显减少。与改造前同期相比，高炉入炉小焦比例和粉末含量明显降低，高炉顺行状况得到改善: 2017 年、2018 年汛期较2016 年汛期燃料比平均下降12 kg /t。此外，烧结成品系统和高炉槽下筛分设备综合治理完成后，烧结矿返粉降低5%，高炉灰铁比降低了8 ～12 kg /t。

此外，铁前物料筛分系统在升级改造过程中，注重采用环保技术，尤其是全密封形式悬臂棒条筛在烧结成品系统的应用，现场粉尘排放降低，环保水平明显提升，为河钢唐钢实现绿色发展起到了积极的推动作用。

4 结语

炼铁北区针对铁前筛分工艺升级改造后，各工序振动筛的筛分效率明显提高，入炉料粉未含量减少、同时减少了筛下返矿中合格粒度料比例和现场粉尘排放，为高炉技术指标进步和现扬环境治理奠定了基础，炼铁北区筛分改造对国内同行业解决筛分问题有引领示范作用。

参考文献

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