豫河球团磨矿系统工艺及设备的改进与实践

2022-08-03刘俊生崔爱成宋继超

山西冶金 2022年3期

刘俊生，崔爱成，宋继超

（安钢集团永通球墨铸铁管有限责任公司，河南安阳 455133）

豫河球团公司120 万t 氧化球团生产线采用链篦机—回转窑—环冷机生产工艺，设计生产能力为120 万t/a，地处内陆安阳，无自有矿山，无稳定供矿源，所用精矿太杂、品种较多，导致所采购精矿粒度变化大，造球性能不稳定，造成生产波动较大。通过磨矿系统的应用，增进了宽口径配矿及改善了矿石表面成球特性，将精矿综合粒度-200 目65%提高到90%以上，降低膨润土（0.6 kg/t）的同时提高了生产的稳定性，并将低价赤铁矿配比提高到了40%，扩大了豫河资源的采购宽度。

但磨矿系统工艺复杂、设备较多，且陶瓷过滤板采用酸洗，经常因为管道腐蚀、滤板堵塞、水温过高等因素而影响生产。

1 磨矿系统工艺简介

磨矿系统工艺主要设备由2 台球磨机型号MQY40-100、矿浆池、渣浆泵、分矿箱、6 台陶瓷过滤机型号P80/16-C、真空泵、滤液泵、运输带和管道等组成，配套有供水、供电、供气设备设施,球磨机开一备一，陶瓷过滤机开三备三。

磨矿系统工艺流程：细度为-200 目占65%混合精矿原料，经运输带输送进入球磨机，球磨机内加入钢球和水与混合矿在球磨机内研磨形成矿浆，矿浆经过除渣后进入矿浆池，进入矿浆池内的矿浆经渣浆泵输送到矿浆分配器，再经过分流进入各台陶瓷过滤机，矿浆经陶瓷过滤机矿水分离后，得到细度为-200目占90%以上的精矿粉，精矿粉再经运输带输送至下一道工序。

磨矿系统生产工艺流程图见图1。

图1 磨矿系统工艺流程图

2 存在的问题

2.1 现场作业差

磨矿系统循环水在整个生产过程中，按照环保要求，设计为内部循环，循环水箱总容积为56 m3，磨矿系统用水量60 m3/h，循环水箱每小时循环一次，循环水温度在夏季持续在50 ℃以上，矿浆温度在55 ℃以上，系统循环水只能靠生产过程中的常温精矿和循环水热消耗补水（约50 t/d）降低温度，循环水不能得到冷却。球磨机轴瓦温度55 ℃报警，60 ℃停机，正常生产时轴瓦温度持续在报警温度以上运行，时常发生停机现象，影响生产的连续性。同时因系统循环水温度高，在磨矿生产过程中，现场产生大量烟汽，导致厂房内温度高、湿度大，现场作业环境差。

2.2 陶瓷过滤机故障频繁

陶瓷过滤机滤板反冲洗水由滤液泵提供，在滤液阀打开排放时，反冲洗水压力过低，不能起到冲洗滤板作用，过滤机循环使用周期缩短，倒机频繁。滤液排放时，各台过滤机排水压力不均衡，导致距离远的过滤机压力增大，滤液不能正常排放。同时因滤液水串联排放，滤板经常出现漏浆现象而不能及时发现，循环水水质变差，滤板透气性、吸水性变差，陶瓷过滤机生产效率降低。

陶瓷过滤机排液系统由高、中、低三个液位点控制气动阀实现滤液水的正常吸收和排放，用以保证过滤机系统压力平衡，在生产过程中经常出现压力不稳、液位高报警停机，影响生产运行。

2.3 系统循环水管道腐蚀严重

陶瓷过滤机在生产过程中，过滤板需要用硝酸清洗滤板微孔中残留的微小精矿颗粒，得以提高滤板的透气性，有效提升滤板循环使用，致使系统循环水中含少量硝酸，循环水具有一定酸性，从而具有腐蚀性，循环水管道为普通Ф273 mm 钢管和Ф108 mm 钢管，不具备防腐蚀性能，管道腐蚀严重，经常出现漏水漏浆现象，影响过滤机正常运行。

3 工艺及设备优化改造

3.1 降低磨矿系统温度

3.1.1 降低系统循环水温度

要解决系统循环水温度问题，增加循环水量和外因降温是最为直接的方式，为此车间经过研讨，在厂房外墙边新建水箱，水箱规格为10 m×4 m×4 m，与原水箱联通使用，水箱上部建冷却塔，冷却塔规格4 m×4 m×4 m，考虑环境温度的差异，冷却塔设有旁通，冬季循环水不经过冷却塔，只使用水箱可满足生产要求。经过水箱扩容，系统循环水总储水量达到200 m3以上，磨矿系统循环水温度由原来50 ℃以上，降至40 ℃左右，磨矿生产逐渐稳定顺行。

3.1.2 改善磨矿系统生产环境

为了降低磨矿生产过程中产生的含尘烟汽，改善现场工作环境，新建一套高效湿法除尘系统。该除尘器设计风量为100 000 m3/h，烟尘发生源共计11 个，其中球磨机进出口4 个、分配箱顶部1 个、陶瓷过滤机顶部6 个，所有烟尘发生源通过捕集罩、收尘管道、引流风机、净化装置、除雾装置等进行集中净化处理，各烟尘发生源的粉尘、蒸汽收集后，进入湿法除尘器内进行处理。

除尘器内部采用水幕湍板与旋流离心管组、多级除雾相结合的工艺，实现精细化收尘，除尘用水采用内循环的方式，取消传统湿法除尘所用的工艺水池，实现了污水零外排，设备内部实现了集收尘、渣水分离、污水净化、泥渣密闭外排、蒸汽冷凝、除雾消白等一体化功能。高效湿法除尘器实现了粉尘颗粒物排放浓度（质量浓度）＜10 mg/m3的排放要求，现场无可见烟汽，环境明显得到改善。

3.2 陶瓷过滤机滤液系统改造

3.2.1 陶瓷过滤机滤液泵反冲洗水及回水管道改进

为保证滤板反冲洗水压力稳定，将反冲洗水由原来的滤液水改为系统循环水，保证了反冲洗压力稳定；陶瓷过滤机滤液泵回水管道由原来串联管道排水改为单管并联排水，在单管排水和循环水箱中间增加一缓冲水槽，每台过滤机回水管均接至缓冲水槽，便于职工观察各台过滤机回水水质，发现那台过滤机水质变化，及时停机检查处理，保证循环水水质清洁，提升过滤机运行效率（见图2）。

3.2.2 陶瓷过滤机滤液高位报警改进

改进措施：一是将滤液泵排放阀由DN50 的气动截止阀改为DN50 电动调节阀（见图2）。调节阀开、关度可以随意调节，并且整个运行过程大约需要5 s 左右，降低了因急速开停对滤液泵和管路造成的冲击和振动。二是将调节阀的控制编入自控系统内，实现整个使用过程的自动控制。调节阀实现自动控制后，液位至排放点时，调节阀开至100%；液位至关闭点时，阀门关80%，保留20%，使泵进入缓慢排放状态，机械密封不再受冲击而损坏，电机电流处于稳升和稳降中，不再出现滤液高位报警停机。

图2 陶瓷过滤机滤液系统改造

3.3 陶瓷过滤机系统循环水管道改造

3.3.1 陶瓷过滤机循环水主管道改造

为解决过滤机循环水主管道腐蚀漏水问题，经公司多方考察研讨决定，将循环水主管道改为高密度聚乙烯材质管道。高密度聚乙烯材质无毒、无味、无臭，熔点为130 ℃，相对密度较高，具有良好的耐热性和耐寒性，其化学稳定性好，具有强耐腐蚀性和强耐磨性，使用寿命长，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好，耐环境应力开裂性较好。其各项良好的性能全部适用陶瓷过滤机循环水管道的要求，公司使用高密度聚乙烯管道后，循环水主管道使用寿命提升至4 年以上，解决了循环水主管道漏水、漏浆问题。

3.3.2 陶瓷过滤机循环水支管改造

陶瓷过滤机循环水支管改造，结合生产工艺和备件费用的实际情况，决定将循环水支管改为不锈钢钢管，同时采用利旧利废改造。球团生产布料系统大小球辊筛使用不锈钢辊筛，材质为1Cr18Ni9Ti，规格为Ф121 mm×4 200 mm×12 mm，具备一定的防腐蚀性能，满足过滤机循环水使用，利用生产过程下线的不锈钢辊筛，进行切割、打磨、焊接，对过滤机供排水管道逐台进行改造。经过改用不锈钢辊筛后，循环水管道使用寿命，从原来不到6 个月延长至2 年以上，有效的提高了设备作业率，改善了现场生产环境，降低了职工及维修人员的劳动强度。