(新疆·富蘊金山礦冶有限公司)

　　1 前言

　　“鏈篦機—回轉窯”煤基一步法直接還原工藝工業(yè)化生產在國內已有十幾年的歷史，先后建有遼寧喀左的2.5萬噸/年工業(yè)化示范生產線、北京密云冶金礦山公司的6.2萬噸/年生產線，以及由冷固結工藝改進的山東魯中5萬噸/年生產線。在實施過程中，盡管相互借鑒，但因規(guī)模擴大、裝備的不同，在調試過程中都遇到了諸多的難題，工程技術人員付出了艱辛的勞動，企業(yè)付出了沉重的代價，試生產過程都經歷漫長的調試期，工藝路線才得以打通。后來因為成本、環(huán)保以及原料等問題，相繼停產。因一步法工藝對鐵精粉和煤炭要求的苛刻性、同時考慮到技術的經濟性，迫使一步法工藝的實施向資源地發(fā)展。

　　富蘊金山礦冶有限公司位于新疆阿勒泰地區(qū)富蘊縣城南工業(yè)區(qū)，系紫金集團全資子公司，建設規(guī)模為2×15萬噸/年直接還原球團礦生產線，采用“鏈篦機—回轉窯”煤基一步法直接還原工藝，在借鑒諸多廠家經驗教訓基礎上建立起來的。工程由中冶長天國際工程公司承擔設計、三大主機由長天重工總包。在國內現(xiàn)有裝備能力基礎上，單線產能直接擴大到15萬噸/年。項目計劃總投資4.5億元，其中一期工程已完成投資2.8億元，已建成一條生產線及二期公用，二期工程計劃在一期工程調試正常后開始施工。該項目于2006年5月開工建設，于2007年8月底一期工程竣工轉入試生產，產品質量達到了國內領先水平，階段性生產接近設計產能。在試生產階段出現(xiàn)了一系列問題，公司工程技術人員一直致力于整改，加以完善?，F(xiàn)就車間配置情況以及項目實施過程中的一些心得做以介紹和剖析，以供參考。

　　2 生產線配置情況

　　該生產線由原料車間、焙燒車間、分選車間和余熱發(fā)電車間組成。原料車間主要有精礦倉、干燥室、配料室、潤磨室和生球破碎室組成;焙燒車間主要有圓盤造球機、擺式布料機、輥式篩分布料機、鏈篦機、回轉窯、冷卻筒組成;分選車間主要有振動篩、三級輥式磁選機、淘析器、待檢室和成品包裝機組成;余熱發(fā)電車間主要有余熱鍋爐、汽輪機和發(fā)電機組成。

　　3 項目的優(yōu)勢與不足

　　新疆是我國西部開發(fā)最有前景的省區(qū)，礦產資源豐富。特別是阿勒泰地區(qū)富蘊縣，具有豐富的鐵礦資源和煤炭資源。礦區(qū)所產的磁鐵精礦，品位高、脈石含量低、有害雜質和元素含量少，而且易磨易選，生產成本低，適合直接還原球團礦生產;同時，該地區(qū)及周邊地區(qū)煤炭資源豐富，井工開采煤炭基本能滿足直接還原鐵生產要求，而且價格低廉，因而具備發(fā)展直接還原球團礦產業(yè)得天獨厚的資源條件。正是基于資源優(yōu)勢，紫金集團及其分公司新疆紫金共同出資著手建設直接還原球團礦項目，并委托相關單位做了直接還原實驗室實驗，實驗效果良好。但是，實驗室實驗無法模擬工業(yè)化生產，尤其是未對還原煤的穩(wěn)定性做過多關注，只是對學術上要求的工業(yè)分析、灰分熔點、反應性、焦渣性能等幾個方面作了分析和試驗。沒有對煤炭的穩(wěn)定性給予充分驗證，至少實驗煤樣和現(xiàn)階段生產用煤存在穩(wěn)定性問題。因而前期工作對原料條件分析不充分，沒有提請在設計中做針對性防范設計，給后期的生產帶來很多麻煩。

　　實際生產中要求入窯煤炭和球團礦具備相近的粒度，而且還原煤盡可能在還原過程中保持這種粒度，只有這樣才能防止因粒度的不同而造成的物料分布偏析，才能保證提高料溫和還原所需要的料層透氣性，才能使還原劑和球團礦兩種物料在料層內相互介入，形成氣體的滲透和交換，從而完成還原。

　　就現(xiàn)階段而言，富蘊及周邊地區(qū)目前已開采的理化指標符合要求的煤炭，大部分都是埋深較淺、煤化程度低的煙煤，基本都是露天開采。煤炭多為疏松的層片狀結構，穩(wěn)定性及機械加工性能差。破碎時會產生至少40%以上的小于3mm的粉煤，破碎后成品率極低，造成用煤成本增加。即便是形成的粒煤，多是層片狀結構，各方向幾何尺寸不同，在壓縮空氣吹送時，無法噴射到很遠，不能在窯內延軸向很好的分布。即使噴入到窯內的還原煤，因穩(wěn)定性差，不能很好的保持其原有粒度，在熱力和撞擊作用下，很快爆裂成小顆粒。隨著窯內物料的翻滾而產生徑向偏析，煤粉在下層、顆粒狀的球團在上層，發(fā)生滲透交換較弱，以致還原緩慢。而且，因粉料較多，料層透氣性較差，造成料層提溫困難，不能創(chuàng)造良好的還原條件。再者，細小的粉煤顆粒，隨物料翻騰，在二次風和主氣流的作用下，隨氣流飛揚飄走，在冷煙室和再燃室氣流的拐點紊流狀態(tài)下，與氧氣充分混合得以燃燒，造成冷煙室、再燃室溫度嚴重超高，高達1250℃。在此溫度下，燃盡的煤灰和含鐵灰塵結合形成低熔點化合物，甚至是煤灰直接熔融，粘結在器壁上，形成結瘤，造成通氣不暢、窯頭正壓大、鏈篦機和余熱鍋爐溫度低，無法生產;燒結積灰累積到一定厚度，因溫度變化和重力作用下無序脫落，從高空墜落至底部大螺旋，砸毀設備，甚至遇水引發(fā)激爆;同時，過多的可燃成分富集到冷煙室、再燃室，頻繁發(fā)生因可燃成分富集而爆炸，造成重大安全隱患。

　　因而，還原煤的綜合理化指標以及穩(wěn)定性是制約工藝順暢的主要因素，而且會造成后續(xù)工序產生一系列問題，所以選擇合適的煤種對“鏈篦機—回轉窯”煤基一步法直接還原工藝極為關鍵。

　　4 設備選型和質量問題對生產的影響

　　1)回轉窯端部的卡口鐵結構形式以及安裝螺栓開孔過大等問題，造成卡口鐵連接螺栓脫落、相應窯縮口耐材脫落，砸壞、卡死下部排料大螺旋，致使生產多次降溫處理，甚至停窯。包括回轉窯窯身供電、測溫滑環(huán)等附屬設備問題，對生產造成了嚴重影響?？阼F設置與否、如何設置還有待于進一步探討。

　　2)回轉窯軸承座液壓缸調整裝置設計和加工都存在問題，給拖輪調整帶來很大難度;而且回轉窯竄動調整利用拖輪呈倒八字或呈螺旋分布布置來調整，對拖輪軸承的使用很不利，也難以調整。應該采用早已成熟的應用的液壓擋輪裝置調整，方便、快捷、可靠。

　　3)冷卻筒傳動裝置主減速機選型不當，傳動方式及各級齒輪傳動速比分配不合理，造成高速齒面接觸應力大，磨損嚴重，高速軸軸承多次損壞影響生產。

　　4)三大主機潤滑系統(tǒng)問題。因設計之初考慮富蘊自然條件問題，冬季寒冷，因而回轉窯、冷卻筒拖輪軸承采用了稀油潤滑，但軸承座內部結構設計不合理，密封效果差，造成大量油品泄露。鏈篦機上下拖輪軸承座密封結構不合理，軸承座接觸端面加工質量差，致使?jié)櫥孤丁?/p>

　　5)鏈篦機機下散料輸送方式，原設計采用FU刮板輸送機，選型錯誤。實踐證明，該設備不適合輸送半球狀顆粒物料，改為鏈板機輸送會更為可取。原設計把高品位的機下散料回收，經過細磨之后與鐵精粉按比例配加使用，已達到降低鐵原料單耗的目的，思路十分可取。但磨粉設備考慮投資選用普通高壓輥磨機，設備故障率太高，而且能力極小，無法滿足工藝要求。如不能回收使用含鐵物料，必然會造成成本過高。為充分利用原材料，降低鐵原料單耗，應選用高壓磨粉機，而且對機下散料應該選擇性處理，選用品位較高的散料細磨返回配礦使用，以確保球團質量。

　　6)再燃室和冷煙室底部排灰一直是個難題，尤其系統(tǒng)放大后，積灰多、燒結塊大等問題更為突出。本次設計嘗試采用大螺旋排料，故障率較高，多次影響生產，應采用耐高溫密封卸灰閥和輸送設備。

　　7)主抽風機選型存在問題，所選風量、風壓偏低。從生產實踐來看，生球干燥效果差，不但是鏈篦機干燥段長度的問題，主抽風機的風量、風壓偏低，也是影響干燥效果的主要因素。風機電機調速采用內反饋斬波調速，啟動力矩大，運行不是十分可靠。

　　5 設計存在的問題

　　設計中存在的問題主要有：

　　1)窯身電纜選型溫度偏低，穿越托圈時因孔徑有限，無法隔熱，致使電纜在穿越托圈時因環(huán)境溫度高而燒毀。供電滑環(huán)支座設置在窯的端部，未對碳刷支架的行程和窯的熱膨脹量充分考慮，無法保證碳刷與供電滑環(huán)有效接觸，不能滿足回轉窯高溫下的供電要求。因而，在電纜的選型和滑環(huán)位置設置上要做充分考慮。
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