别 威，闫林虎，柴亨睿
（兰州资源环境职业技术大学，甘肃730021）
[摘 要] 单纯的钒钛烧结矿化学成分波动范围大、转鼓指数低、返矿率高，高炉渣铁流动性能差，给后序炼钢和提取钒钛造成很大困难，因此，需要在烧结过程中加入一定量的普通铁精粉，但其在混配过程中容易出现混配不匀、成分不稳的问题。本文分析了某钢铁企业钒钛铁精粉与普通铁精粉混配中存在问题的原因，提出了实现混匀矿精准混配的步骤与措施。通过实施运载铁粉车辆信息化管理、料仓配套设备的优化改造、提高配料系统称量设施精度、自动配料系统程序的完善等技术措施，保证了钒钛铁精粉和普通铁精粉混配误差小于 1%。
[关键词] 钒钛烧结矿；配料系统；混配误差；铁精粉；精准混配
0引言
钒、钛两种元素在钢铁、化工、航空航天、国防等领域的作用巨大，在自然界主要存在于钒钛磁铁矿中，提取的主要方法是炼钢转炉提取法。我国钒钛磁铁矿主要分布在攀西 （四川攀枝花-西昌）和河北省承德地区。如果采用钒钛磁铁矿经破碎加工的铁精粉直接生产烧结矿，则烧结矿的化学成分波动大、转鼓指数低，返矿率高，影响钒钛烧结矿高质量生产。并且，单纯的钒钛烧结矿在高炉还原铁水的过程中流动性能差，是造成高炉炉况产生波动的主要原因，也给后序炼钢生产和提取钒钛造成很大困难。
实践证明，钒钛铁精粉在生产烧结矿前的混配工艺加入一定比例的普通铁精粉，并精准混配，对烧结、高炉、炼钢三大工序产生都可以起到积极的作用[1]。本文结合某钢铁企业钒钛铁精粉配加普粉的生产设施和工艺流程，分析了钒钛混匀矿混配中存在的混配不匀、成分不稳的原因，有针对性的提出了实现混匀矿精准混配的步骤与措施，并对措施实施后的效果进行了评估。
1 烧结混匀矿混配过程存在的问题
该钢铁企业烧结用含铁料为钒钛磁铁矿配加铁精粉，所有含铁料进入烧结配料室前都要进行配料和混匀形成成分均匀、稳定的钒钛含铁混匀矿。该企业供料作业区有三条混匀矿配料作业线，每条配料作业线配置有 12 个料仓及其配套的定量圆盘给料机和自动配料系统。每个料仓储料量约 1200t，每天供应该公司全部烧结机混匀矿约 26500t。
因各种含铁料由汽车进厂并直接卸入混匀配料仓，在进料仓前没有进行初次混匀，外加各种含铁料水分、粘度、颗粒度不同，以及混配设施不完善、配料称量装置精度不高等原因，混配系统输出的实际铁料量与理论设定值偏差较大[2]，造成混匀矿混配成分不均匀、不稳定。
2 实现混匀矿精准混配的步骤与措施
烧结原料精确混配技术是一个综合应用系统，其流程如图 1 所示。包括钒钛和普通铁精粉直供车辆精准定位、钒钛和普通铁精粉单个圆盘精准混配、铁粉实际配料精度验证、钒钛与普通铁精粉多套圆盘物料混配输出。
2.1 运载铁粉车辆信息化管理
载有钒钛和普通铁精粉汽运车辆在进入原料场前依据货运纸质票据进行 IC 卡和电子标签的绑定，IC 卡和电子标签在精准混配系统是车辆识别的唯一标识，从源头解决钒钛铁精粉和普通铁精粉无法从外观识别的难题，具体流程如图 2 所示。
IC 卡信息包括：铁粉来源（或厂家）、品种、净重、车辆牌号、司机姓名等信息。该信息经物流管理系统上传至生产环节的中控室，中控人员根据生产需要分配车辆到具体配料仓的铁篦子上面卸车。每个配料圆盘铁篦子后面正中央安装显示屏，配料仓每隔 30m 的上面 6m 高的支柱安装无线定位基站，每个无线定位基站对 30 米区域进行三维立体覆盖，基站信号与车辆绑定的电子标签完成车辆误差小于 0.3m 的精准定位。车辆进入配料仓电子围栏范围进行定位同时，该配料仓对应的显示屏显示该车信息，电子围栏与该车辆实际位置相符后，显示屏向司机发出“可以卸车”指令，同时 IC 卡更新“卸车确认”信息，该车辆能够回空确认。如果司机不在电子围栏内进行卸车，该车 IC 卡不能更新卸车信息，车辆也无法回空确认和返厂。每个配料仓铁篦子之间间隔 1.2m，车辆定位 0.3m 的误差小于配料仓铁篦子间隔，定位精度和回空系统双重制约机制保证不发生混料事故。
2.2 料仓配套设备的优化改造
（1） 在 配 料 仓 上 口 设 置 250mm×250mm 厚30mm 的铁篦子，用于分离来料中的大块和杂物，铁篦子下面铁粉基本满足圆盘配料要求。
（2）由于钒钛铁精粉粘度大、易结块，进入配料仓后易粘附在料仓仓壁，造成钒钛铁精粉圆盘配加过程容易发生断续、大幅度、长时间振荡事故。因此在仓壁设置振动装置，当钒钛铁精粉实际给料量低于理论给料量 10%以上并持续时间 5s 情况下，仓壁振动装置发生间歇振动，增加粘度大的钒钛铁精粉流动性能。同时料仓出口增加粘块分离板。两种措施保证钒钛铁精粉松散均匀落入皮带秤。
2.3 提高配料系统称量设施校准精度
配料称量装置是钒钛铁精粉和普通铁精粉精准混配的关键设备，实际生产过程中配料圆盘数量多达 15～25 个、配套的配料称量装置也是 15～25台。要实现钒钛和普通铁精粉精准配料，首先要解决配料称量装置称量精准度难题[3]，以保证钒钛铁精粉和普通铁精粉在不发生混料情况下，按照理论要求实现精准混配。因此要对所有配料称量装置进行实物校准，使其称量数据可信程度达到国际标准化要求的水准，保证所有参与配料的钒钛铁精粉和普通铁精粉的称量数据处于高精度范围内。
（1）为保证配料称量装置称量精准度，要定期对配料称量装置进行实物校准，保证称量装置的称量数据真实可靠。以实物效验该数据作为实际配加质量与理论要求质量进行实时在线比较，通过校准称量装置使两者之间误差≤1% ，即（皮带 [秤称量数据-理论要求质量数据）/皮带秤称量数据]×100%≤1%，以保证单圆盘、单料种实际配料称量误差≤1%。
（2）对配料皮带上的所有圆盘配料装置，按照（每个配料圆盘距离/皮带速度） 位置和和时间先后顺序进行控制配料圆盘启动和停止间隔，保证多套圆盘的钒钛和普通铁精粉完全叠加一起精准混配，如图 3 所示。
2.4 自动配料系统程序的优化和完善
配料生产线上单个自动配料装置是由皮带秤、调节器、变频器、PLC、电动机、减速机、配料圆盘组成，整个配料生产线由多套自动配料装置构成。要实现钒钛铁精粉和普通铁精粉精准混配，保证单圆盘、单料种实际配料称量误差≤1%，就要完善和优化配料生产线上自动配料系统的自动控制程序和操作制度。
（1）正常情况下，自动配料系统的调节器可使松散、稳定下料的料流经过 2～3 个振动周期 （15～35s）达到稳定运行。而钒钛铁精粉粘度大，易结块，造成调节器长时间处于振荡不稳定状态，因此，在配料起始阶段对调节器采用手/自动结合方式，保证钒钛铁精粉经过 3～5 个振动周期（35～55s）达到稳定运行。
（2）在控制程序中设置配料过程超差纠错和报警功能。当配料过程中实际质量与理论质量偏差超过 1%以上并持续时间 2s 情况下，PID 调节器依据正负偏差采取相应的 PID 参数进行实时在线纠错。如果偏差在 10s 以内没有调整到 1%以内偏差，控制系统自动启动应急报警信号或发出停止配料指令，保证配料过程全程受控。图 4 为自动配料超差报警纠错功能块图。
3 效果分析
通过实施上述提高钒钛铁精粉和普通铁精粉精准混配的措施，使得烧结原料成分的稳定性明显提高。改进措施实施前后的烧结原料混匀矿质量对比指标如表 1 所示。
4 结语
运载铁粉车辆信息化管理，保证了钒钛铁精粉与普通铁粉不发生混料事故，从源头保障二者的配加比例；通过料仓配套设备的优化改造，保障了钒钛铁精粉和普通铁精粉的稳定下料，为烧结混匀矿精准混配创造了条件；通过配料称量设施实物校准，保证了配料线上所有皮带秤处于统一基准；通过优化和完善配料生产线上自动配料系统的自动控制程序和操作制度，在控制程序中设置配料过程超差纠错和报警功能，保障了配料过程中实际质量与理论质量偏差不超过 1%。
上述改进措施实施后，TFe 稳定率提高 9.35%，V2O5 稳定率提高 7.54%，SiO2 稳定率提高 5.32%，烧结混匀矿成分的稳定性得到明显提高。另外在提高钒钛烧结矿理化性能的同时，减少了返矿率，提高了钒钛烧结矿的产量和质量，从根本上改善了高炉铁水流动性能，最终实现了转炉炼钢顺利生产和低成本提取钒、钛两种宝贵金属。
参考文献
[1] 翁思浩，包向军，陈光，等.基于人工智能的烧结配矿系统研究现状[J].第十一届全国能源与热工学术年会 2021.07.15:297- 303
[2] 聂荣恩,张文政,陈艳.烧结全过程节能减排生产实践[J].天津冶金 2021（2）:15- 17
[3] 范晓慧,张一雄,季志云.强力混合对高比例精矿烧结的影响及机制[J].钢铁研究学报 2021,33(1):25- 31