冷壓球團是冶金行業生產中將所需的全部物料均勻混合后進行冷壓制,經低溫干燥制成的球團,工業生產中采用的主要設備是對輥壓球機。該工藝具有工程投資省、工藝流程簡單、粉料粒度范圍選擇廣、污染小等特點,其中原料可由除塵灰、冶金污泥、粉礦以及還原劑等組成,應用范圍廣泛,因此受到冶金企業青睞。
攀鋼于2009年啟動了100kt/a釩鈦礦資源綜合利用新工藝中試線項目,采用轉底爐直接還原—熔分爐深還原流程處理釩鈦磁鐵礦。該中試線項目采用高壓壓球機壓制礦煤混合球團,起初效果較差,經過一系列設備整改及參數優化試驗,目前取得了較好的壓球效果。
壓球機一般采用對輥成型機,其結構如圖1所示。它由加料箱(料斗)和兩個對輥型輪(又稱軋輥)組成。兩對輥型輪中,一為固定型輪,另一為加壓型輪,彼此留有一定的間隙,兩對輥表面上規則地排列著許多形狀大小相同的球窩。作業時,對輥以相同的轉速作反向旋轉,粉狀物料進入壓球機料斗,從A點起被對輥咬入而加入到球窩,隨著型輪轉動,物料逐漸被壓縮,在B處得到預壓,到C處達到成型壓力最大值從而進行最終壓制,隨后壓力逐漸減小,型球因彈性回復而尺寸增大,球與球窩壁的粘合受到破壞,加上其自身重力作用而在D和E處脫模,成品球掉到運輸皮帶輸出。壓球機給料方式有重力給料和強制給料(又稱預壓)兩種,一般根據物料比重來確定給料方式,比重較大的物料(如鐵精礦等)可采用重力給料,比重較輕的物料(如煤粉等)需要強制給料。螺旋給料是應用最廣泛的強制給料方法,強制給料的作用除加料外,還能解決物料被擠回料斗的問題,同時對物料進行預壓,破壞物料“拱橋效應”,排除物料中部分氣體,產生初步位移,提高物料密度,減少壓團脫模后的彈性后效。
影響壓球過程的因素很多,主要包括物料性質、粘結劑性質及加入量以及壓球工藝條件等。只有經過不斷實踐積累經驗,確定工藝參數才能取得較好的成球效果,精礦和煤粉都具有一定的粒度組成,有利于提高球團密實度。精礦干燥采用圓筒干燥機,可以通過調整圓筒干燥
機進料量及筒體轉速來控制干燥時間,以控制精礦含水量,適應壓球機需求。
若物料中夾雜體積較大的硬物,如鐵塊、石塊等,且未及時清除,則硬物進入壓球機后會對軋輥、中試線采用DFGQJ-1000A型高壓壓球機中試線原料采用的是釩鈦鐵精礦,還原劑采用無煙煤粉,向精礦與煤粉混合物中加入粘結劑,經混料機充分混合后,物料進入壓球機壓制成球。電機、減速機等設備造成損害。壓球機調試運行過程中,物料中曾混入異物,進入輥縫與軋輥產生擠壓,導致減速機殼體出現裂紋,最終更換了減速機殼體。為保護壓球機,從設備本身及外部環境兩方面入手,采取保護措施,避免損傷設備。
針對壓球機自身,對電機增加了過電流保護,當輥縫間進入大鐵塊或進入輥縫的物料過多而發生卡料時,電機跳閘,停止工作。外部環境方面,在配料系統增加除鐵裝置,根據現場實際情況最終在輸送精礦、煤粉混合物的轉運皮帶端頭加入孔隙大小為10mm×10mm篩網,同時安裝振打器幫助物料順利通過篩網,大塊雜物被震到篩網邊上定時清除。
中試線壓球機最初調試時成球率只有5%~10%,來料不均勻、預壓螺旋堵料、球碗錯位等是造成成球率低的主要原因,鑒于此,對相關設備進行了改造,目前成球率已提高到70%以上,具體改造措施如下。
(1)控制物料均勻
鐵精礦采用圓盤給料機下料,煤粉采用葉輪給煤粉粒度較細,流動性很好,煤粉葉輪給料機給料較為被動,顯著特點為固定一頻率給料,隨時間延長,下料量逐漸增大,為保證煤粉下料穩定,將葉輪給料機葉片之間縫隙填充了1/3,目前下料相對穩定。
(2)去掉預壓螺旋,調整球碗錯位試驗初期,預壓螺旋堵料嚴重,對來料沒有緩沖作用,考慮到物料為精礦與煤粉混合物,比重較大,所以拆掉了預壓螺旋,同時將進料管的方向改變90度,由垂直于輥縫進料改變為與輥縫平行進料,去掉螺旋后,壓球機堵料現象明顯好轉,雖對球團強度有不利影響,但可通過提高壓力來彌補。同時,將壓球機殼體拆開,糾正球碗錯位,最初試驗時,球團錯位約3~5mm,調整后錯位約2~3mm。壓球機整改后,堵料現象減少,成球率提高,碎塊減少。(3)物料在軋輥上集中分布并堆積一定厚度中試線壓球機軋輥長為600mm,為了將物料分開并均勻散布到輥縫間,在進料管底壁上加設分料器,將來料分開,試驗時發現效果不好,物料分散后,料機下料,粘結劑通過粘結劑加入裝置噴入物料,物料在混料機內充分混合后進入壓球機。