焦炭大料堆取樣方法的改進(jìn)

鄭莉，馬曉云，吳琨

（寶鋼集團(tuán)八鋼公司制造管理部）

1 前言

鋼鐵企業(yè)的規(guī)?；a(chǎn)過程要消耗大量的原燃料資源，原燃料內(nèi)在質(zhì)量的判級以及質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，不僅是鋼鐵企業(yè)原料采購結(jié)算的重要依據(jù)，同時(shí)也是保障鋼鐵生產(chǎn)過程穩(wěn)定運(yùn)行的重要參考依據(jù)。

通常，原燃料質(zhì)量的判定流程為：取樣、制樣、化驗(yàn)、出具檢測報(bào)告。其中，取樣過程的規(guī)范性、準(zhǔn)確性和代表性是質(zhì)量判定的第一道工序，也是真實(shí)反映原燃料質(zhì)量檢測結(jié)果的關(guān)鍵前提。為了客觀反映原燃料質(zhì)量，要求原料取樣過程中要有代表性，但取樣過程往往受多種因素客觀的影響。例如，入廠的外購焦炭因堆取料造堆方式的不同，采用同一種取樣方法所檢測出來的結(jié)果也將有很大的差別。

2 八鋼焦炭大料堆取樣存在問題分析

GB/T 1997-2008《焦炭試樣的采取和制備》中規(guī)定了5種取樣方法，分別是皮帶運(yùn)輸機(jī)上采樣、焦倉或漏嘴處采樣、裝卸大堆上采樣、車廂中采樣及貨船上采樣。針對火車運(yùn)輸進(jìn)廠的焦炭，八鋼采取在貨場堆放的形式，根據(jù)國標(biāo)要求及八鋼火車進(jìn)廠焦炭采取翻車機(jī)的卸料方式，確定了采取焦炭大料堆的取樣方法（見圖1）。

圖1 改進(jìn)前八鋼焦炭大料堆取樣示意圖

取樣點(diǎn)的確認(rèn)：在焦炭堆前進(jìn)（或堆取料機(jī)前進(jìn)）方向上，以與堆取料機(jī)大臂（大機(jī)）垂直的堆面為取樣面。

取樣方式：在鏟車不上焦炭堆且最靠近焦炭堆處，在一次取夠樣品的前提下所能達(dá)到的最高水平面取樣，將所取試樣倒入取樣器內(nèi)（≥200kg/批）。

取樣達(dá)到所需重量后，開始進(jìn)入下道制樣工序。

八鋼外購焦炭采用火車運(yùn)輸通過翻車機(jī)卸料至料場大堆上，在卸料過程中料堆頂部會(huì)存在較大面積的粉末聚集區(qū)，大顆粒焦炭快速滾動(dòng)造成料堆中下部存在大顆粒焦炭聚集區(qū)。鏟車在料堆截面上裝取焦炭后再倒入取樣器內(nèi)。鏟車采樣高度最高在2.5m，在焦炭進(jìn)廠量少料堆高度在4m時(shí)，鏟車在料堆截面上所取的焦炭粒度均勻。焦炭大量進(jìn)廠后料堆高度在8m時(shí)，取樣的代表性就難以保證，所取焦炭樣無法真實(shí)反映焦炭粒度情況。

如以八鋼外購某廠的焦炭為例：2018年4～6月，因該廠受焦煤資源市場的影響多次調(diào)整配煤結(jié)構(gòu)，其焦炭質(zhì)量有所波動(dòng)，其抗碎強(qiáng)度指標(biāo)不夠穩(wěn)定。抗碎強(qiáng)度低的焦炭在倒運(yùn)過程中易破碎導(dǎo)致沫子量增大。針對該廠焦炭質(zhì)量的波動(dòng)，八鋼公司也進(jìn)行了入廠檢測。檢測結(jié)果：4月質(zhì)量較好，抗碎強(qiáng)度達(dá)到86%,焦炭平均粒度為48%（焦炭在+80mm、80～60mm、60～40mm、40～25mm、-25mm 各粒度占比計(jì)算出的平均值，平均粒度＜48%為不合格品），符合八鋼煉鐵使用焦炭的指標(biāo)。但八鋼高爐使用一段時(shí)間后，反映焦炭沫子量增加，取樣結(jié)果與現(xiàn)場大料堆從表觀看存在較大偏差。為此，八鋼調(diào)取了該批入廠前焦炭的平均粒度的數(shù)據(jù)與八鋼在焦炭大料堆取料的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。見圖2。

圖2 該生產(chǎn)廠與八鋼本部大料堆取樣的焦炭平均粒度變化情況

從圖2中可看出：該焦炭在2018年4月17日～5月1日期間，八鋼本部取樣與該生產(chǎn)廠取樣的檢測結(jié)果跟隨性較好，基本能夠及時(shí)反映出該廠焦炭質(zhì)量的變化情況。但5月1日后隨著焦炭料堆的逐步增大，料堆越來越高，取樣器難以達(dá)到料堆頂部取樣，而只能取到沿料堆下部滾落下來的焦炭樣，所以，八鋼本部焦炭取樣的代表性減弱，對入廠焦炭質(zhì)量的變化越來越不敏感。說明在堆取料機(jī)布料所形成的大料堆狀態(tài)下，現(xiàn)有取樣方法不能全面真實(shí)地反映出該廠焦炭的質(zhì)量情況。

3 取樣方法的改進(jìn)與優(yōu)化

3.1 焦炭大料堆取樣方法代表性差的分析

通過對堆取料機(jī)布料特點(diǎn)的分析，造成取樣代表性差的主要原因是：當(dāng)八鋼進(jìn)廠焦炭通過堆取料機(jī)布料成高度為8m的大料堆后，焦炭料堆從頂部到底部堆高跨度大，且料堆上部的焦炭沫子量大，而下部的多為從上部滾落的大塊焦。當(dāng)用鏟車取樣時(shí)，鏟車臂僅能取到2.5m的大塊焦炭。因此，也就無法保障所取得的焦炭樣具有代表性。

3.2 取樣方法的改進(jìn)和優(yōu)化

根據(jù)火車運(yùn)輸焦炭用堆取料機(jī)進(jìn)行焦炭堆料的特點(diǎn)，為避免大料堆高處取不上料，對取樣方式進(jìn)行了調(diào)整改進(jìn)（見圖3）。

圖3 改進(jìn)后取樣示意圖

焦炭到廠后，質(zhì)檢人員先確認(rèn)焦炭卸料時(shí)間和地點(diǎn)，并將取樣容器依次排成一條直線（間隔50cm），由煉鐵現(xiàn)場收料人員通知取料機(jī)操作人員降低大臂高度至距離地面1～1.5m處，按直線方式將焦炭卸至所有取樣器內(nèi)。若取樣器內(nèi)焦炭未裝滿，則重復(fù)該取樣過程。若取樣器內(nèi)的焦炭已裝滿，則通知堆取料機(jī)操作人員調(diào)整大臂方向，繞開取樣器繼續(xù)布料，取樣器內(nèi)焦炭送回檢驗(yàn)室開展粒度檢測的測定。

4 效果對比與評價(jià)

自2018年5月17日開始，對該進(jìn)廠的焦炭按改進(jìn)后的取樣方法進(jìn)行了跟蹤，并把該廠同一批焦炭的檢測結(jié)果與該批到達(dá)八鋼堆料后的取樣結(jié)果進(jìn)行了分析對比。見圖4。

圖4 改進(jìn)取樣方法前后，該廠焦炭平均粒度符合性對比圖

通過圖4可看出，在八鋼本部的該廠焦炭按原取樣方法取樣，其焦炭平均粒度的變化很小，在廠區(qū)取樣的焦炭粒度發(fā)生波動(dòng)時(shí)，本部取樣的結(jié)果對該焦炭質(zhì)量的變化波動(dòng)反映不敏感，與該生產(chǎn)廠取樣結(jié)果沒有很好的對應(yīng)性。5月17日，通過調(diào)查分析，改進(jìn)了進(jìn)廠大堆料的取樣方法后，分別取樣后的焦炭平均粒度的符合性明顯好轉(zhuǎn)。也為該廠及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)工藝，更好地配合八鋼本部煉鐵生產(chǎn)提供了及時(shí)有效的參考數(shù)據(jù)。

5 結(jié)束語

鋼鐵企業(yè)中，原燃料取樣方法的代表性和準(zhǔn)確性是獲得關(guān)鍵參考數(shù)據(jù)的重要技術(shù)手段。不同物料狀態(tài)因地域、堆料方式等的不同，取樣方法的選擇應(yīng)具有針對性。

（1）針對大料堆因料堆高度的原因，采用常規(guī)的布料取樣方法在實(shí)際生產(chǎn)過程中的可操作性難以實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該調(diào)整思路，尋找更適合于生產(chǎn)實(shí)際的、安全、有效的取樣方法。

（2）采用在堆取料機(jī)下方布置取樣器的方法，能夠避開料堆堆高的問題，并且取樣代表性顯著增強(qiáng)，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地反映原料質(zhì)量的波動(dòng)狀況，是一項(xiàng)簡單、易行的新方法，為解決以往大料堆取樣存在問題，提供了更為有效的技術(shù)手段。