基于自动采制样系统的烧结矿质量监测实践

高全新

（青岛特殊钢铁有限公司，山东青岛 266409）

信息化建设

基于自动采制样系统的烧结矿质量监测实践

高全新

（青岛特殊钢铁有限公司，山东青岛 266409）

为解决了传统烧结矿采样代表性差，转鼓强度和粒级组成分析缓慢的问题，青岛特殊钢铁公司配套建设了自动采制样系统，包括自动采样系统、粒级组成分析系统、转鼓强度测定系统、化学样制备系统以及余料返回系统等，采样、制备试样、分析整个过程不超过1 h，并且通过制样过程的规范化、标准化，有效控制SiO2偏差。

烧结矿；质量监测；自动采制样系统；SiO2偏差

1 前言

烧结矿在皮带运输过程中采样，只能采到皮带上表面的料，无法实现GB/T 10322.1—2000标准要求而停止皮带采样往往较难实现，且人工采样容易受主观因素影响，过程控制难，采样代表性差，分析的化学成分、转鼓强度以及粒级组成数据无法反映烧结生产的真实情况，甚至为生产提供反向的操作数据。烧结矿进行粒级组成和转鼓强度分析时过程缓慢，每天分析数据较少，且分析数据滞后。为此，青岛特殊钢铁有限公司在搬迁建厂时配套建设了烧结矿自动采制样系统。

2 烧结矿自动采制样系统组成和设计

烧结矿自动采制样系统建立在烧结矿运输到高炉供料系统的转运站内，依托转运站内部框架结构分4层布置，包括自动采样系统、粒级组成分析系统、转鼓强度测定系统、化学样的制备系统以及余料返回系统。整套系统和烧结矿供料皮带连锁，现场安装仪表将皮带运行信号、电动推杆动作信号、减速机运行信号、计数器信号、变频器信号、称重传感器信号、给料振动电机运行信号、颚式破碎机运行信号等所有的信号传输给PLC，电脑操作系统控制PLC自动运行，实现了远程操控。操作人员设定好采样的时间间隔和采样总重后，系统自动采样，并将采制好的烧结矿样自动制样和分析，提供该批次烧结矿的粒级组成和转鼓强度数据,然后进行缩分和破碎，制备烧结矿化学样和水分样，最终将缩分过程以及粒级组成和转鼓强度分析后的余料自动返回到烧结矿供料皮带上。系统设计严格按照相关国家标准的要求，整个过程减少了操作人员的体力劳动，而且快捷准确，系统测定的粒级组成和转鼓强度数据与人工做的数据基本一致。

2.1 自动采样系统

烧结矿在供料皮带的机头下落过程中，采样头以≯0.6 m/s的速度通过烧结矿流截取1个子样，倒进具有震动给料功能的电子料斗称里面，设定每15 min采1个样，转鼓分析采样总重150 kg以上，化学成分采样总重90 kg以上，系统自动停止采样。

2.2 自动粒级组成分析系统

粒级组成分析用六级圆筒筛，采好的烧结矿试样通过震动给料均匀进入圆筒筛，试样筛分出＜5、5～10、10～16、16～25、25～40、＞40 mm等6部分，进入6台电子料斗称自动称量，系统记录计量结果并自动计算出各部分的粒级组成。

2.3 转鼓强度测定系统

粒级组成分析后的试样，系统自动通过电子减量称将10～16、16～25、25～40 mm 3种粒级试样，按照GB 8209标准规定的方法进行各粒级比例配鼓，配出（15±0.15）kg转鼓试样，通过配料皮带装入转鼓机。转鼓机的直径、长度、鼓内提升板尺寸以及转鼓电机功率和转速严格按照标准设计，为保证转鼓后余料倾倒干净，使料损能够满足国标要求，转鼓门由转鼓机圆柱体的侧面改在一个底面，开口为圆锥体构造，设置1个电动推杆控制的活动门，同时设置翻鼓装置可以上翻接收配料皮带的转鼓试样，转鼓工作8 min转动200 r后，下翻倾倒余料，由于下翻角度可以达到90°，余料可完全倒净无需人工清理。余料倒入6.3 mm自动摇筛，摇筛下部有称量料斗，摇筛经过30个往复后，系统自动记录称量料斗内＜6.3 mm的重量，然后摇筛的自动卸料装置将筛上物倒入称量料斗，系统记录＞6.3 mm的重量后，系统根据记录的数据计算出转鼓强度，然后余料进入余料回收系统。当转鼓入鼓试样经筛后的料损＞0.3 kg时，系统自动重新配料再进行一次转鼓强度测试。

2.4 余料回收系统

余料回收系统主要由弃料皮带、斗提机以及螺旋输送机组成，余料通过弃料皮带倒入料斗内，通过卷扬提升到烧结矿供料皮带旁的料斗内，料斗下部安装螺旋输送机将余料输送到供料皮带上。青岛特钢2个烧结机生产的烧结矿分别通过A线和B线两条供料皮带供应两个高炉，设计时在螺旋输送机底部安装2个电动推杆控制的底开门，系统会根据采样时烧结机不同，自动将余料弃到原来采样时烧结机对应的供料皮带上，这在2个烧结机碱度不同时尤为重要。

2.5 试样制备系统

自动采样系统采好的试样通过震动给料进入试样制备系统通道，通道主体是下料溜管，溜管中间安装颚式破碎机和二分器。由于采样量较多，实际制备好的试样只需要大约13 kg，需要缩分来保证样品的代表性。试样制备系统通道内安装了1个可调比例分料器，1个电动三通，3个二分器进行缩分作业。进行转鼓强度和粒级组成分析、自动采样系统电子称料斗下料时，可调比例分料器也作为1个二分器使用，一部分试样进入粒级组成分析系统进行粒级组成分析和转鼓强度分析，另一部分进入试样制备系统制备试样。如果只制备水分样和化学样，电动翻板控制试样全部进入试样制备系统。试样制备系统通道中间安装了开口尺寸为150 mm× 250 mm和60 mm×100 mm的颚式破碎机，试样先通过电动三通和二分器缩分后进入150 mm×250 mm的颚式破碎机，破碎出＜13 mm水分样大约10 kg，一部分缩分料再经过二级缩分后进入60 mm×100 mm的颚式破碎机，破碎出＜3 mm化学成分样大约3 kg，烧结矿进行还原性和还原粉化指数测定的粒级要求为10～12.5 mm，粒度合适的水分样也作为还原性和还原粉化指数的试样。缩分后不用的试样，通过余料回收系统弃料到烧结矿供料皮带上。

5个系统之间通过溜管和配料皮带以及返料皮带连接为一个整体，电脑自动处理PLC的数据，控制PLC运行整个系统。可查询数据有：采样的开始时间、结束时间、每个子样的采样次数、采样总重；烧结矿粒级组成各部分的重量和比率以及分析时间；转鼓强度测定的时间、入鼓总重、＞6.3 mm的重量、＜6.3 mm的重量、料损、转鼓指数。为保证数据客观性，整个系统除了采样时间间隔和采样总重可以输入外，其他数据只能查询且不能修改，且为了避免人为因素干扰，对整个系统的关键部位安装了8个摄像头，具备视频回放功能。通过以上措施使数据都具有可追溯性，确保数据的真实可靠。

3 标准化操作控制烧结矿SiO2偏差

3.1 注重标准比对

烧结矿用荧光分析仪进行化验分析，虽然比较快捷，但化验出来的成分有时和化学法化验的成分有差异，而且波动也较大，特别是SiO2波动更大。为此，分析整个制样化验流程变量，主要有密封粉碎机入钵试样的粒度均匀性、入钵重量、研磨钵内料的位置分布、粉碎时间、压片机压力、压片的光洁度等，通过对各个变量进行单变量分析，摸索出合理的控制参数，并且和用化学法化验烧结矿成分进行反复比对，发现密封粉碎机制备好的分析试样和荧光分析仪的标样之间的粒级差异是造成成分偏差的根本原因，不同人员进行相关作业时各个制样流程变量不一致使偏差更大是造成SiO2波动大的主要原因。经过反复比对，同一个试样在其他流程变量不变的情况下，入钵重量100 g比入钵重量140 g破碎的粒级更细，荧光分析仪化验的SiO2大约低0.2%。

3.2 标准化操作制定

制定制样分析试样标准化操作制度，规定所有流程变量的具体参数，将自动采制样系统制备的化学样先通过FTXPZ-Φ200×75双辊破碎机再破碎，保证入钵试样粒度均匀，入钵重量按照140 g，研磨钵内料的位置分布要求击环和击块之间放料量占总量的1/3，粉碎时间设定为3 min，压片机压力设定为1.6 MPa，并要求制备好的压片用气囊吹掉表面颗粒以保持光洁度，保证不同操作者制备的分析试样规范统一。由于标样粒级和实际制备试样的粒级有差异，将同一份试样先用化学法确定成分，然后按照操作规范制备分析试样后自制标样，用自制的标样标定荧光分析仪测量曲线。经过上述措施，解决了化验精度差、SiO2波动大问题。

4 结语

青岛特殊钢铁有限公司自动采制样系统投入使用后，提高了效率，原来人工进行采样、制样、转鼓强度和粒级组成分析需要3个人时间2～3 h，而自动采制样系统只需1个人完成快速采样、粒级组成分析、转鼓强度测定、分析试样的制备，加上制备分析试样使用荧光分析仪进行分析，整个过程不超过1 h；具备了快速反应机制，有利于操作者及时调整控制参数，以提高烧结矿的质量，保证高炉的稳定顺行；避免人为因素干扰，数据都具有可追溯性，确保数据的真实可靠。

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年毕业于中国矿业大学物资管理工程专业。现为青岛特殊钢铁有限公司炼铁作业部物资经济师，从事原燃料的质量管理工作。