基于自動(dòng)采制樣系統(tǒng)的燒結(jié)礦質(zhì)量監(jiān)測(cè)實(shí)踐

高全新

（青島特殊鋼鐵有限公司，山東青島 266409）

信息化建設(shè)

基于自動(dòng)采制樣系統(tǒng)的燒結(jié)礦質(zhì)量監(jiān)測(cè)實(shí)踐

高全新

（青島特殊鋼鐵有限公司，山東青島 266409）

為解決了傳統(tǒng)燒結(jié)礦采樣代表性差，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和粒級(jí)組成分析緩慢的問(wèn)題，青島特殊鋼鐵公司配套建設(shè)了自動(dòng)采制樣系統(tǒng)，包括自動(dòng)采樣系統(tǒng)、粒級(jí)組成分析系統(tǒng)、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度測(cè)定系統(tǒng)、化學(xué)樣制備系統(tǒng)以及余料返回系統(tǒng)等，采樣、制備試樣、分析整個(gè)過(guò)程不超過(guò)1 h，并且通過(guò)制樣過(guò)程的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，有效控制SiO2偏差。

燒結(jié)礦；質(zhì)量監(jiān)測(cè)；自動(dòng)采制樣系統(tǒng)；SiO2偏差

1 前言

燒結(jié)礦在皮帶運(yùn)輸過(guò)程中采樣，只能采到皮帶上表面的料，無(wú)法實(shí)現(xiàn)GB/T 10322.1—2000標(biāo)準(zhǔn)要求而停止皮帶采樣往往較難實(shí)現(xiàn)，且人工采樣容易受主觀因素影響，過(guò)程控制難，采樣代表性差，分析的化學(xué)成分、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度以及粒級(jí)組成數(shù)據(jù)無(wú)法反映燒結(jié)生產(chǎn)的真實(shí)情況，甚至為生產(chǎn)提供反向的操作數(shù)據(jù)。燒結(jié)礦進(jìn)行粒級(jí)組成和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度分析時(shí)過(guò)程緩慢，每天分析數(shù)據(jù)較少，且分析數(shù)據(jù)滯后。為此，青島特殊鋼鐵有限公司在搬遷建廠時(shí)配套建設(shè)了燒結(jié)礦自動(dòng)采制樣系統(tǒng)。

2 燒結(jié)礦自動(dòng)采制樣系統(tǒng)組成和設(shè)計(jì)

燒結(jié)礦自動(dòng)采制樣系統(tǒng)建立在燒結(jié)礦運(yùn)輸?shù)礁郀t供料系統(tǒng)的轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)，依托轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)部框架結(jié)構(gòu)分4層布置，包括自動(dòng)采樣系統(tǒng)、粒級(jí)組成分析系統(tǒng)、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度測(cè)定系統(tǒng)、化學(xué)樣的制備系統(tǒng)以及余料返回系統(tǒng)。整套系統(tǒng)和燒結(jié)礦供料皮帶連鎖，現(xiàn)場(chǎng)安裝儀表將皮帶運(yùn)行信號(hào)、電動(dòng)推桿動(dòng)作信號(hào)、減速機(jī)運(yùn)行信號(hào)、計(jì)數(shù)器信號(hào)、變頻器信號(hào)、稱重傳感器信號(hào)、給料振動(dòng)電機(jī)運(yùn)行信號(hào)、顎式破碎機(jī)運(yùn)行信號(hào)等所有的信號(hào)傳輸給PLC，電腦操作系統(tǒng)控制PLC自動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操控。操作人員設(shè)定好采樣的時(shí)間間隔和采樣總重后，系統(tǒng)自動(dòng)采樣，并將采制好的燒結(jié)礦樣自動(dòng)制樣和分析，提供該批次燒結(jié)礦的粒級(jí)組成和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度數(shù)據(jù),然后進(jìn)行縮分和破碎，制備燒結(jié)礦化學(xué)樣和水分樣，最終將縮分過(guò)程以及粒級(jí)組成和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度分析后的余料自動(dòng)返回到燒結(jié)礦供料皮帶上。系統(tǒng)設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，整個(gè)過(guò)程減少了操作人員的體力勞動(dòng)，而且快捷準(zhǔn)確，系統(tǒng)測(cè)定的粒級(jí)組成和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度數(shù)據(jù)與人工做的數(shù)據(jù)基本一致。

2.1 自動(dòng)采樣系統(tǒng)

燒結(jié)礦在供料皮帶的機(jī)頭下落過(guò)程中，采樣頭以≯0.6 m/s的速度通過(guò)燒結(jié)礦流截取1個(gè)子樣，倒進(jìn)具有震動(dòng)給料功能的電子料斗稱里面，設(shè)定每15 min采1個(gè)樣，轉(zhuǎn)鼓分析采樣總重150 kg以上，化學(xué)成分采樣總重90 kg以上，系統(tǒng)自動(dòng)停止采樣。

2.2 自動(dòng)粒級(jí)組成分析系統(tǒng)

粒級(jí)組成分析用六級(jí)圓筒篩，采好的燒結(jié)礦試樣通過(guò)震動(dòng)給料均勻進(jìn)入圓筒篩，試樣篩分出＜5、5～10、10～16、16～25、25～40、＞40 mm等6部分，進(jìn)入6臺(tái)電子料斗稱自動(dòng)稱量，系統(tǒng)記錄計(jì)量結(jié)果并自動(dòng)計(jì)算出各部分的粒級(jí)組成。

2.3 轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度測(cè)定系統(tǒng)

粒級(jí)組成分析后的試樣，系統(tǒng)自動(dòng)通過(guò)電子減量稱將10～16、16～25、25～40 mm 3種粒級(jí)試樣，按照GB 8209標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進(jìn)行各粒級(jí)比例配鼓，配出（15±0.15）kg轉(zhuǎn)鼓試樣，通過(guò)配料皮帶裝入轉(zhuǎn)鼓機(jī)。轉(zhuǎn)鼓機(jī)的直徑、長(zhǎng)度、鼓內(nèi)提升板尺寸以及轉(zhuǎn)鼓電機(jī)功率和轉(zhuǎn)速嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，為保證轉(zhuǎn)鼓后余料傾倒干凈，使料損能夠滿足國(guó)標(biāo)要求，轉(zhuǎn)鼓門由轉(zhuǎn)鼓機(jī)圓柱體的側(cè)面改在一個(gè)底面，開口為圓錐體構(gòu)造，設(shè)置1個(gè)電動(dòng)推桿控制的活動(dòng)門，同時(shí)設(shè)置翻鼓裝置可以上翻接收配料皮帶的轉(zhuǎn)鼓試樣，轉(zhuǎn)鼓工作8 min轉(zhuǎn)動(dòng)200 r后，下翻傾倒余料，由于下翻角度可以達(dá)到90°，余料可完全倒凈無(wú)需人工清理。余料倒入6.3 mm自動(dòng)搖篩，搖篩下部有稱量料斗，搖篩經(jīng)過(guò)30個(gè)往復(fù)后，系統(tǒng)自動(dòng)記錄稱量料斗內(nèi)＜6.3 mm的重量，然后搖篩的自動(dòng)卸料裝置將篩上物倒入稱量料斗，系統(tǒng)記錄＞6.3 mm的重量后，系統(tǒng)根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)計(jì)算出轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度，然后余料進(jìn)入余料回收系統(tǒng)。當(dāng)轉(zhuǎn)鼓入鼓試樣經(jīng)篩后的料損＞0.3 kg時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)重新配料再進(jìn)行一次轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度測(cè)試。

2.4 余料回收系統(tǒng)

余料回收系統(tǒng)主要由棄料皮帶、斗提機(jī)以及螺旋輸送機(jī)組成，余料通過(guò)棄料皮帶倒入料斗內(nèi)，通過(guò)卷?yè)P(yáng)提升到燒結(jié)礦供料皮帶旁的料斗內(nèi)，料斗下部安裝螺旋輸送機(jī)將余料輸送到供料皮帶上。青島特鋼2個(gè)燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)的燒結(jié)礦分別通過(guò)A線和B線兩條供料皮帶供應(yīng)兩個(gè)高爐，設(shè)計(jì)時(shí)在螺旋輸送機(jī)底部安裝2個(gè)電動(dòng)推桿控制的底開門，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)采樣時(shí)燒結(jié)機(jī)不同，自動(dòng)將余料棄到原來(lái)采樣時(shí)燒結(jié)機(jī)對(duì)應(yīng)的供料皮帶上，這在2個(gè)燒結(jié)機(jī)堿度不同時(shí)尤為重要。

2.5 試樣制備系統(tǒng)

自動(dòng)采樣系統(tǒng)采好的試樣通過(guò)震動(dòng)給料進(jìn)入試樣制備系統(tǒng)通道，通道主體是下料溜管，溜管中間安裝顎式破碎機(jī)和二分器。由于采樣量較多，實(shí)際制備好的試樣只需要大約13 kg，需要縮分來(lái)保證樣品的代表性。試樣制備系統(tǒng)通道內(nèi)安裝了1個(gè)可調(diào)比例分料器，1個(gè)電動(dòng)三通，3個(gè)二分器進(jìn)行縮分作業(yè)。進(jìn)行轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和粒級(jí)組成分析、自動(dòng)采樣系統(tǒng)電子稱料斗下料時(shí)，可調(diào)比例分料器也作為1個(gè)二分器使用，一部分試樣進(jìn)入粒級(jí)組成分析系統(tǒng)進(jìn)行粒級(jí)組成分析和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度分析，另一部分進(jìn)入試樣制備系統(tǒng)制備試樣。如果只制備水分樣和化學(xué)樣，電動(dòng)翻板控制試樣全部進(jìn)入試樣制備系統(tǒng)。試樣制備系統(tǒng)通道中間安裝了開口尺寸為150 mm× 250 mm和60 mm×100 mm的顎式破碎機(jī)，試樣先通過(guò)電動(dòng)三通和二分器縮分后進(jìn)入150 mm×250 mm的顎式破碎機(jī)，破碎出＜13 mm水分樣大約10 kg，一部分縮分料再經(jīng)過(guò)二級(jí)縮分后進(jìn)入60 mm×100 mm的顎式破碎機(jī)，破碎出＜3 mm化學(xué)成分樣大約3 kg，燒結(jié)礦進(jìn)行還原性和還原粉化指數(shù)測(cè)定的粒級(jí)要求為10～12.5 mm，粒度合適的水分樣也作為還原性和還原粉化指數(shù)的試樣?？s分后不用的試樣，通過(guò)余料回收系統(tǒng)棄料到燒結(jié)礦供料皮帶上。

5個(gè)系統(tǒng)之間通過(guò)溜管和配料皮帶以及返料皮帶連接為一個(gè)整體，電腦自動(dòng)處理PLC的數(shù)據(jù)，控制PLC運(yùn)行整個(gè)系統(tǒng)。可查詢數(shù)據(jù)有：采樣的開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、每個(gè)子樣的采樣次數(shù)、采樣總重；燒結(jié)礦粒級(jí)組成各部分的重量和比率以及分析時(shí)間；轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度測(cè)定的時(shí)間、入鼓總重、＞6.3 mm的重量、＜6.3 mm的重量、料損、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)。為保證數(shù)據(jù)客觀性，整個(gè)系統(tǒng)除了采樣時(shí)間間隔和采樣總重可以輸入外，其他數(shù)據(jù)只能查詢且不能修改，且為了避免人為因素干擾，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部位安裝了8個(gè)攝像頭，具備視頻回放功能。通過(guò)以上措施使數(shù)據(jù)都具有可追溯性，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠。

3 標(biāo)準(zhǔn)化操作控制燒結(jié)礦SiO2偏差

3.1 注重標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)

燒結(jié)礦用熒光分析儀進(jìn)行化驗(yàn)分析，雖然比較快捷，但化驗(yàn)出來(lái)的成分有時(shí)和化學(xué)法化驗(yàn)的成分有差異，而且波動(dòng)也較大，特別是SiO2波動(dòng)更大。為此，分析整個(gè)制樣化驗(yàn)流程變量，主要有密封粉碎機(jī)入缽試樣的粒度均勻性、入缽重量、研磨缽內(nèi)料的位置分布、粉碎時(shí)間、壓片機(jī)壓力、壓片的光潔度等，通過(guò)對(duì)各個(gè)變量進(jìn)行單變量分析，摸索出合理的控制參數(shù)，并且和用化學(xué)法化驗(yàn)燒結(jié)礦成分進(jìn)行反復(fù)比對(duì)，發(fā)現(xiàn)密封粉碎機(jī)制備好的分析試樣和熒光分析儀的標(biāo)樣之間的粒級(jí)差異是造成成分偏差的根本原因，不同人員進(jìn)行相關(guān)作業(yè)時(shí)各個(gè)制樣流程變量不一致使偏差更大是造成SiO2波動(dòng)大的主要原因。經(jīng)過(guò)反復(fù)比對(duì)，同一個(gè)試樣在其他流程變量不變的情況下，入缽重量100 g比入缽重量140 g破碎的粒級(jí)更細(xì)，熒光分析儀化驗(yàn)的SiO2大約低0.2%。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)化操作制定

制定制樣分析試樣標(biāo)準(zhǔn)化操作制度，規(guī)定所有流程變量的具體參數(shù)，將自動(dòng)采制樣系統(tǒng)制備的化學(xué)樣先通過(guò)FTXPZ-Φ200×75雙輥破碎機(jī)再破碎，保證入缽試樣粒度均勻，入缽重量按照140 g，研磨缽內(nèi)料的位置分布要求擊環(huán)和擊塊之間放料量占總量的1/3，粉碎時(shí)間設(shè)定為3 min，壓片機(jī)壓力設(shè)定為1.6 MPa，并要求制備好的壓片用氣囊吹掉表面顆粒以保持光潔度，保證不同操作者制備的分析試樣規(guī)范統(tǒng)一。由于標(biāo)樣粒級(jí)和實(shí)際制備試樣的粒級(jí)有差異，將同一份試樣先用化學(xué)法確定成分，然后按照操作規(guī)范制備分析試樣后自制標(biāo)樣，用自制的標(biāo)樣標(biāo)定熒光分析儀測(cè)量曲線。經(jīng)過(guò)上述措施，解決了化驗(yàn)精度差、SiO2波動(dòng)大問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

青島特殊鋼鐵有限公司自動(dòng)采制樣系統(tǒng)投入使用后，提高了效率，原來(lái)人工進(jìn)行采樣、制樣、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和粒級(jí)組成分析需要3個(gè)人時(shí)間2～3 h，而自動(dòng)采制樣系統(tǒng)只需1個(gè)人完成快速采樣、粒級(jí)組成分析、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度測(cè)定、分析試樣的制備，加上制備分析試樣使用熒光分析儀進(jìn)行分析，整個(gè)過(guò)程不超過(guò)1 h；具備了快速反應(yīng)機(jī)制，有利于操作者及時(shí)調(diào)整控制參數(shù)，以提高燒結(jié)礦的質(zhì)量，保證高爐的穩(wěn)定順行；避免人為因素干擾，數(shù)據(jù)都具有可追溯性，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠。

Practice of Sinter Quality Monitoring with the Automatic Sampling System

GAO Quanxin
（Qingdao Special Steel Co.,Ltd.,Qingdao 266409,China）

In order to solve the poor representativeness of sinter sampling,the slow analysis of drum index and graded composition of sinter,automatic sampling system has been constructed in Qingdao Special Steel.The system,which mainly includes automatic sampling system,the graded composition analysis system,drum strength measurement system,chemical sample preparation system,remaining material recycle system and so on,that can be accomplished in less than one hour.In order to solve the large deviation of SiO2composition,the standard and normalization institution of sample preparation process has been built.The deviation of SiO2was effectively controlled.

sinter;quality monitoring;automatic sampling system;deviation of SiO2

TF046.4

B

1004-4620（2017）01-0050-02

2016-06-12

高全新，男，1970年生，1993年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)物資管理工程專業(yè)。現(xiàn)為青島特殊鋼鐵有限公司煉鐵作業(yè)部物資經(jīng)濟(jì)師，從事原燃料的質(zhì)量管理工作。