工业含铁垃圾磁选技术和设备的开发与应用

第31卷 第2期 2003年 3月 湖 南 冶 金 HUNAN M ETALLURGY Vo1．3】 No．2 March 2003 工业含铁垃圾磁选技术和设备的开发与应用 戴少安，唐奇 山 (湘 潭钢铁集 团有限公 司 ，湖南 湘 潭 411101) 摘 要：钢铁厂内每年产生数万吨含铁垃圾，回收其中的铁资源是企业发展的需要。据此，介绍了湘 钢在磁选回收 工业含铁垃圾方面的新成果和其应用效果。 关键词：含铁垃圾；输送筛；电磁除铁器 中图分类号：X756 文献标识码 ：A 文章编号：1005--6084(2003)02--0036—04 DEVELoPM ENT AND APPLICATIoN oN A TECHNIQUE AND ITS EQUIPMENTS FoR M AGN ETIC SEPARATIoN oF INDUSTRY FERRUGINoUS W ASTES DAI Shao—an，TANG Qi—shan (Xiangtan Iron& Steel Group Co． Ltd．，Xiangtan 41 1 101，China) ABSTRACT：Any iron and steel plant will always produces tens of thousands of the ferruginous wastes yearly．Recovery of the wastes is a demand for the plant advancing． In this papers introduces that a new results in recovery of the wastes with magnetic separation technique and its application at the Xiangtan Iron and Steel Group Co． Ltd． KEY W ORDS：ferruginous wastes； transport—sifter； magnetic separator 1 前 言 在湘钢 ，各生产区在生产钢、铁及其产品的 同时也产生万吨计的含铁垃圾。这部分含铁垃圾 中通常混有混凝土块、泥土、耐火砖、破布之类， 还可能与部分金属铁料 (废钢块 、机加工边角废 钢料、渣钢块、废钢绳、炉下溅渣等)缠绕混杂 于一起 ，处理起来十分困难。为此 ，笔者对国内 多家钢铁企业就这种生产区产生的含铁垃圾的处 理技术进行了调查，均无较理想的对策，多数是 采取外包人力捡选、回收大块铁料。湘钢在 1999 年以前，对该垃圾仅经人工检选回收小部分大块 废钢后即外排掉；2000年开始由外包单位在渣场 内通过简单磁选加人工捡选 回收，年回收率不足 应该回收总量的 30 9，6，大量含铁 料随废渣外排 掉。2001年 8月公司将外包清退 ，由废渣处理厂 自己担负含铁垃圾的回收工作。由于设备技术落 后，作业环境差，安全性差，磁选回收效果差 ，工 人劳动强度大，人工捡选又十分困难，生产率极 低，大量金属铁仍然随垃圾外排掉。为此 ，提出 了含铁垃圾磁选技术和设备的研究课题 ，以充分 收稿 Et期 ；2003～-01-一03 作者简介 ；戴少安 (1952一)，男，工程师 ，湘钢渣钢公司副经理 ，在冶金石灰工艺设备、废渣处理工艺设备取得 过多项成果。 维普资讯 http://www.cqvip.com 2003年 第 2期 戴少安等 ： 工业含铁垃圾磁选技术和设备的开发与应用 37 利 用废钢 资源 ，挖掘潜 力 ，增 加新 的效益增 长 点 。 从 2001年 8月开始进行含铁垃圾磁选技术 和设备研究，2001年 11月 2日完成含铁垃 圾磁选工艺设备技术方案的论证 ；通过近三个月 的实施，于 2002年元月完成并实现达产达效。经 生产运行证明，该成果在对物料类别、粒度组成 及其复杂的情况下，具有良好的输送给料、分选 效果；使含铁垃圾中金属铁的磁选回收率达 95％ 以上 ，使铁料的粒度分级良好。劳动强度大幅减 少 ，生产率成倍提高，效益显著。 2 含铁垃圾磁选设备的研制 2．1 含铁垃圾的组成 各生产区现场清理的含铁垃圾主要来源有炼 钢炉下溅渣 (常称 “白灰渣”)、炼铁炉下渣、其 它生产区产生的含铁垃圾，其组成如附表 。 附表 湘钢工业含铁垃圾渣来源及组成 2．2 工艺流程的确定 根据含铁垃圾渣的组成，只需对铁回收，其 渣可弃之。由此得出含铁垃圾磁选工艺流程如图 1。 悃 倒 土机上料 I L———广J I升芭 粒 度 筛 分 分 级 磁 选 磁 性 料 输 送 骓 大块 废钢 悬挂式电 磁除铁器 (上磁选 ) 图 1 含铁垃圾磁选工艺流程 渣 工 杂 譬 2．3 工艺技术指标的确定 充分考虑各方条件后确定如下含铁垃圾处理 的经济技术指标： 进料箱最大粒度 800 mm×800 mm 输送筛输送给料最大粒度 800 mm×800 m m 输送筛给入皮带粒度 <150 mm 给料量 6O～120 t／h 磁选 回收率 >95 磁选料产品粒度分级 >120，30--．．120 mm 块钢 (直供转炉料)，O～30 mm 豆钢及 铁粉 (供 “湿磨一磁选”深加工原料) 2．4 主要设备型式、技术参数 根据上述指标合理设计技术参数、选择设备， 对满足生产要求、降低生产成本、提高生产效率 尤其重要。由于无现存适用设备，研制设备成为 第一要务。 2．4．1 振动输送 筛的研制的理论依据 依据振动筛的运动学 ：筛上物料的运动状态， 直接影响振动筛分效率和生产率。其速度传递关 系为 ： 。 V =Ev6×(1+口)×”一1]／(2”一1) 式中： ——从下料起第 ”层物料抛掷速度； Vb--一 筛板抛掷物料的速度； 口——物料冲击时的恢复系数。 同时依据激振器激振力理论 (如图 2)有 ： F=mr／g(2nN／60) 式中：F一～ 激振力，kg； r一一 轴心至偏心块重心的距离； ～ 一 偏心块重量，kg； g——重力加速度 ，9．8 m／s； 维普资讯 http://www.cqvip.com 38 湖 南 冶 金 Vo1．31 No．2 F 图 2 自压式受激振 动时的 力系示意 N一 ·电机转速 ，r／rain。 引入振幅、振动频率与振动加速度比计算公 式 ： n(G)= ／soo 式 中 ：” (G)一 加速度 比 (F 为激振力 ， kg；W 为振动体重 量 ，kg)； 5—— 双振幅 ，rnrn； ，一 振动频率，Hz。 以上述三个关系式，即可由目标设定值求 出 相关技术参数。 2．4．2 振动输送筛的结构型式与技术参数的确 定 按照上节的理论与公式，依据工作对象的特 质和 目标，振动输送筛的基本结构如图 3。 ＼ t 、 I I 1． 1彻 一 图 3 振动输送筛基本结构 卜一筛体 ；2～槽体；3--激振器；4---减振 弹簧 ；5--万向联轴节；6--电动机 图 3中 1．4 rn宽 ，5．9 ITI长的槽体输送路 径 ，是为了满足均匀而低给料量要求而设计的；采 用自压式激振器；电机和激振器之间采用万向轴 联接 ，是因为自压式激振器装有两个轴 ．轴上安 有不平衡块，这种不平衡块通过内部齿轮装置以 相同的速度向相反方向旋转时 ，离心力分量 F在 a-一a方向合成离心力合力，而在垂直 a---a方向 上的合力互相抵消 (见图 2)。其振幅还可以通过 调整静态力距与离心力来改变；静态力距是由于 不平衡块的重量引起的力矩，故通过安装和拆卸 不平衡砝码即可达到调整的目的。 用万向轴联接电机和激振器，可用 自测方法 调整万向轴 ，使得激振器轴向一致 。理论和实践 都表明，垂直方向在 士 30 rD．rp．的偏差范围时，由 于万向轴有一个细小的角度，有利于其寿命的提 高 。 2．4．3 储料 箱的设计 储料箱是本设备的一个较重要的环节。其结 构是否合理 ，将决定储料量 、物料下滑、料 口出 料通畅与否、以及物料在出料口对输送筛的正压 力大小等技术参数影响很大，尤其是物料在出料 I=l对输送筛的正压力大小会直接影响输送筛能否 正常工作。储料箱结构型式如图 4。 ‘ ＼ ／ ／ g ／ 竺 角钢 ， ＼ ＼＼ ／ J 暑 ． 寸 ／ ／ ＼ 4 a 00 图 4 料箱基本结构 以含铁垃圾平均 比重 3 t／m。计 ，图 4所标尺 寸的储料箱内容积约等于 8 rn ，装满料时容重大 于 20 t，实际作业时，物料堆高高度超过料箱上 平面，容重要大于 30 t物料。 为减少物料对输送筛的正压力，并有足够大 的出口，使物料能在输送筛的振动中均匀顺畅流 出，对出料 口形式进行了多次改进 ，最终达到了 预定的工艺要求。其关键在于合理的倾角，以保 证物料较好的下滑性 ；出口设计成喇叭口状．有 效地保证了物料出口的流畅；箱内壁四周的两圈 角钢 ，是使物料在料箱内形成向上的堆积角，从 而大大减少物料对输送筛的正压力，并使料箱中 的物料无论是满仓还是半仓时对输送筛的正压力 维普资讯 http://www.cqvip.com 2003年 第 2期 戴少安等 ： 工业含铁垃圾磁选技术和设备的开发与应用 39 都基本一致。 这种设计与过去常使用的料箱 比较 ，是一种 突破。新料箱达到了较理想的效果 ，完全满足实 际生产的需要。 2．4．4 悬挂 自卸式 电磁除铁 器的应 用与改进 普通的交叉皮带 自卸式除铁器的卸铁皮带为 橡胶皮带，由于没有任何防护装置，因此使用寿 命短 。特别是当被选物料中铁磁性物料块大 (如 渣钢块、大铁块等)、坚硬、棱角多且锋利时，往 往会在吸向皮带过程中形成较大的冲轧力，直接 作用于橡胶皮带，而将其较快地损坏。 针对这些弊端，根据钢渣磁选区的实际工况， 改制出了铠装式自卸皮带，如图 5。经实际使用 证明，效果良好，提高卸铁皮带的使用寿面 20倍 以上，同时又不使除铁器磁场产生衰减 。 图 5 铠 装式 自卸 皮带结构 l一皮带 ；2一不导磁板材 ；3-一螺丝 新研制的铠装 自卸式皮带 ，采用普通橡胶皮 带与无磁高强度耐冲轧材料扣紧而成。其中防护 条为 4 mm 厚，40 mm宽 ，长度接近 z／3皮带宽 的无磁高强度耐冲耐磨轧材。 3 使用效果与评价 运行实践证明，这项新成果在对物料类别、粒 度组成及其复杂的情况下 ，具有 良好的输送给料 和分选效果、良好的磁选效果、良好的磁选铁料 粒度分级效果。 (1)依据振动基本理论，成功地将振动给料 机技术与振动筛技术有机结合起来，成功研制出 了振动输送筛，使用效果 良好 ，达到了预期 目的。 (2)储料箱是本设备的一个较重要的环节。 对储料箱出口设计成喇叭状、箱内壁四周设有两 圈角钢，使物料在料箱内形成向上堆积角，既大 大减少物料对输送筛的正压力，又保证了足够大 的出口，使物料能在输送筛的振动运动中均匀顺 畅流出，结构合理，使用效果好。 (3)根据钢渣磁选区作业等实际工况，改制 出铠装式 自卸皮带，使其使用寿面大幅度提高，还 消除了除铁器磁场衰减。 (4)新的磁选渣钢铁振动筛分筛板解决了渣 钢铁极易卡进筛孔，清孔困难的问题。 (5)新成果中的振动输送筛技术、储料箱结 构、铠装式 自卸皮带，渣钢铁振动筛分筛板结构 不仅对含铁垃圾有良好的选别效果，得到完全推 广应用 ，在转炉钢渣、高炉干渣的加工处理中亦 有好的运用前景。 参考文献 ： [1]张竞寰 ．振 动给料斗 [M]．水利 电力出版社出版 ， l989．7． [2]闻邦椿 ，刘凤翘 ．振动机械的理论 及应用 [M]．北 京机械出版社，1982．1O． 维普资讯 http://www.cqvip.com