一种烧结矿碱度在线调节系统和方法与流程

本发明涉及一种调节系统和方法，尤其涉及一种碱度在线调节系统和方法。

背景技术：

烧结作为一个传统工艺，其中带式烧结工艺使用较为广泛，其基本工艺流程为：将各种物料例如混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石、焦粉、生石灰和返矿按照相应的配比，经切出装置切出后，由混合机混匀、制粒后，加入混合料槽；铺底料和混合料经布料装置均匀布到烧结机台车上，完成点火、抽风烧结后，从烧结机尾部卸落，经破碎机破碎到150mm以下，进入环冷机环冷机经鼓风冷却降温；经棒条筛等多个粒级筛分后，不合格烧结矿作为返矿返回烧结内部配料槽重新参与配料，合格烧结矿则作为成品烧结矿送给高炉用户使用，在送给高炉用户的同时进行烧结矿取样，离线送检化验部门分析检测cao、sio2、mgo、al2o3等化学成分，从而指导烧结矿碱度调节和高炉用户配料使用。

由上述过程可以看出，现有技术中的烧结工艺流程对于碱度控制需要在烧结后离线进行分析调节，这样势必造成调节的不及时。尤其是烧结矿碱度对于烧结和高炉质量有着重大影响，而在现有技术的工艺流程由于整个周期长达6～7小时，当生产操作人员看到离线检测到的成品烧结矿cao、sio2、碱度(r)、feo含量等检测数据时，已不能反映正在使用的烧结物料状态，若烧结混合料cao、sio2等大幅波动导致碱度明显异常时，烧结控制工第一时间并不知道物料质量、碱度已经异常，故无法及时进行碱度的干预调节，而在6～7小时之后，烧结控制工看到成品烧结矿的cao、sio2、碱度等检测结果，才知道配料槽内物料质量、烧结矿碱度异常，并根据成品烧结矿检测结果进行石灰石配比、蛇纹石配比等碱度调节，但时间过去6～7小时，混合料质量可能早已恢复正常，此时滞后的碱度调节反而加剧了烧结矿碱度的大幅波动。

由此可以看出，现有技术对于碱度的调节系统非常滞后，不易于实现实时检测调节，而这样势必影响了烧结生产效率和产品质量，同时也增大了渣铁流动性和硅石等副原料的消耗。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种烧结矿碱度在线调节系统，该烧结矿碱度在线调节系统实时检测混合料中的sio2实测含量、cao实测含量，并基于sio2实测含量和cao实测含量获得混合料的实测碱度，从而及时发现混合料中的sio2实测含量以及混合料的实测碱度的波动，及时干预调节，大大提高了成品烧结矿碱度与实际物料成分之间的匹配性，减少了烧结矿碱度的波动，同时为高炉、烧结顺行创造了良好的运行基础。

为了实现上述目的，本发明提出了一种烧结矿碱度在线调节系统，其与烧结系统连接，所述烧结系统包括若干个物料槽、设于若干个物料槽下游的物料混合装置以及设于物料混合装置下游的烧结机，其中，所述烧结矿碱度在线调节系统包括：

混合料检测装置，其设于所述物料混合装置的下游，并设于所述烧结机的上游，所述混合料检测装置实时检测混合料中的sio2实测含量和cao实测含量，并基于sio2实测含量和cao实测含量获得混合料的实测碱度；

第一存储器，所述混合料检测装置实时检测的不同时间点的sio2实测含量被不断写入第一存储器，所述第一存储器输出指定时间段内的sio2实测含量平均值；

第二存储器，所述混合料检测装置实时获得的相应不同时间点的碱度实测值被不断写入第二存储器，所述第二存储器输出相应指定时间段内的碱度实测平均值；

plc，其基于从各物料槽输出端采集的物料中的sio2含量计算获得混合料完成烧结后的成品烧结矿中的sio2理论含量；

第三存储器，所述plc计算出的相应不同时间点的sio2理论含量被不断写入第三存储器，所述第三存储器输出相应指定时间段内的sio2理论含量平均值；

其中，基于β的波动，所述plc根据下式调节物料的配比：

其中，δ表示被选择调节的物料的配比调节量，r目标表示碱度的目标值，sio2检测平均表示指定时间段内的sio2实测含量平均值，r检测平均表示相应指定时间段内的碱度实测平均值，sio2理论平均表示相应指定时间段内的sio2理论含量平均值，cao物料表示被选择调节的物料中的cao含量，λ表示调节系数；

进一步地，在本发明所述的烧结矿碱度在线调节系统中，所述混合料检测装置包括：

中子源，其对混合料进行轰击；

γ摄像检测器组件，其接收中子源轰击混合料产生的γ射线，以测得混合料中的sio2含量和cao含量。

相应地，本发明的另一目的在于提供一种烧结矿碱度在线调节方法，通过该烧结矿碱度在线调节方法可以实时检测混合料中的sio2实测含量、cao实测含量并基于所述sio2实测含量和cao实测含量获得混合料的实测碱度，从而及时发现混合料中的sio2实测含量以及混合料的实测碱度的波动，及时干预调节，大大提高了成品烧结矿碱度与实际物料成分之间的匹配性，减少了烧结矿碱度的波动，同时为高炉、烧结顺行创造了良好的运行基础。

为了实现上述目的，本发明提出了一种烧结矿碱度在线调节方法，其包括步骤：

实时检测若干种物料经过混合后得到的混合料在烧结步骤前的混合料中的sio2实测含量、cao实测含量，并基于所述sio2实测含量和cao实测含量获得混合料的实测碱度；

基于实时检测的不同时间点的所述sio2实测含量，得到指定时间段内的sio2实测含量平均值；基于实时获得的相应不同时间点的碱度实测值，得到相应指定时间段内的碱度实测平均值；基于采集的离线分析的各物料中的sio2含量，计算得到混合料完成烧结后的成品烧结矿中的sio2理论含量；并基于相应不同时间点的sio2理论含量，得到相应指定时间段内的sio2理论含量平均值；

基于β的波动，根据下式调节物料的配比：

其中，δ表示被选择调节的物料的配比调节量，r目标表示碱度的目标值，sio2检测平均表示指定时间段内的sio2实测含量平均值，r检测平均表示相应指定时间段内的碱度实测平均值，sio2理论平均表示相应指定时间段内的sio2理论含量平均值，cao物料表示被选择调节的物料中的cao含量，λ表示调节系数；

进一步地，在本发明所述的烧结矿碱度在线调节方法中，当β的波动范围为0％≤|β|≤5％时，不进行调节。

进一步地，在本发明所述的烧结矿碱度在线调节方法中，当β波动范围为5％＜|β|≤10％时，λ取值为

进一步地，在本发明所述的烧结矿碱度在线调节方法中，当β波动范围为10％＜|β|≤15％时，λ取值为

进一步地，在本发明所述的烧结矿碱度在线调节方法中，当β波动范围为15％＜|β|≤20％时，λ取值为

进一步地，在本发明所述的烧结矿碱度在线调节方法中，当β波动范围为20％＜|β|时，λ取值为1。

进一步地，在本发明所述的烧结矿碱度在线调节方法中，将石灰石作为被选择调节的物料。

由于其他物料例如蛇纹石调节改变烧结矿的sio2的含量效果体现时间较长，因而，优选地采用效果体现较快的石灰石作为调节的物料。

进一步地，在本发明所述的烧结矿碱度在线调节方法中，所述sio2理论含量基于下述获得：

其中，loi物料1至loi物料n分别表示各种物料的烧损，sio2物料1至sio2物料n分别表示采集的各物料中的sio2含量，p1至pn分别表示各种物料的配比系数，p1至pn的和为100％。

进一步地，在本发明所述的烧结矿碱度在线调节方法中，所述物料具有混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石、生石灰、焦粉和返矿七种，所述sio2理论含量基于下述获得：

其中p1至p7分别依次表示混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石、生石灰、焦粉和返矿的配比系数，其中：

其中，s1至s7分别依次表示混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石、生石灰、焦粉和返矿的湿配比系数；w1至w7分别依次表示混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石、生石灰、焦粉和返矿中的水分质量百分比；a1至a5分别依次表示混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石和生石灰占混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石和生石灰这五种物料总重量的质量百分比；b焦粉表示焦粉占混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石、生石灰、焦粉和返矿这七种物料总重量的质量百分比；b返矿表示返矿占混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石、生石灰、焦粉和返矿这七种物料总重量的质量百分比。

在上述方案中，碱度调节时，可以仅对混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石、生石灰进行配比调整，而不影响焦粉和返矿的配比。

本发明所述的烧结矿碱度在线调节系统和方法与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明所述的烧结矿碱度在线调节系统和方法可以实时检测混合料中的sio2实测含量以及混合料的实测碱度，及时发现混合料中的sio2实测含量以及混合料的实测碱度的波动，及时干预调节。

通过本发明所述的烧结矿碱度在线调节系统和方法较现有技术的烧结矿碱度调节方法，可以使得获得检测结果的时间提前5～6小时左右，并且对于可以导致碱度异常的物料的质量波动及时知晓、从而采取应对措施，大大提高成品烧结矿碱度与实际物料成分之间的匹配性，减少了烧结矿碱度的波动，为高炉、烧结顺行创造了良好的运行基础。

附图说明

图1显示了本发明所述的烧结矿碱度在线调节系统在某些实施方式中的工艺流程。

图2显示了本发明所述的烧结矿碱度在线调节系统在某些实施方式中的第一存储器的工作情况。

图3显示了本发明所述的烧结矿碱度在线调节系统在某些实施方式中的第三存储器的工作情况。

图4显示了本发明所述的烧结矿碱度在线调节系统在某些实施方式中的第二存储器的工作情况。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体的实施方式对本发明所述的烧结矿碱度在线调节系统和方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。

图1显示了本发明所述的烧结矿碱度在线调节系统在某些实施方式中的工艺流程。

如图1所示，烧结矿碱度在线调节系统包括混匀矿槽1、石灰石槽2、白云石槽3、蛇纹石槽4、生石灰槽6、焦粉槽5以及返矿槽7，上述配料槽内各自对应的物料(即混匀矿槽1内的物料为混匀矿，石灰石槽2内的物料为石灰石、白云石槽3内的物料为白云石、蛇纹石槽4内的物料为蛇纹石、生石灰槽6内的物料为生石灰、焦粉槽5内的物料为焦粉以及返矿槽7内的物料为返矿，本案中，返矿为不合格的烧结矿)，根据配比进行配料，即不同小时切出总量时，各配料槽内的物料按照配比切出，分别进入各自的小皮带8上，然后经第一输送皮带9送入一道以上混合机10内混匀、制粒后，经第二输送皮带11加入混合料槽12；铺底料槽13内铺底料和混合料槽12内的混合料经布料装置均匀布到烧结机14的台车上，经点火、抽风烧结后，从烧结机14尾部卸落，经破碎机15破碎到150mm以下，进入环冷机16鼓风冷却降温后，排入板式溜槽17，冷却后的烧结矿从板式溜槽17排出后经第三输送皮带18输送进入悬臂筛19进行5mm、10mm等多个粒级筛分后，不合格烧结矿作为返矿返回烧结内部返矿槽7重新参与配料，合格烧结矿则作为成品烧结矿经成品输出皮带20送给高炉用户使用，在送给高炉用户的同时，成品输出皮带20头部的成品取样设备21按照规定的取样周期进行烧结矿取样、离线送检化验部门分析cao、sio2、mgo、al2o3等化学成分。

需要指出的是，在本案中，第二输送皮带11设置有混合料检测装置22，混合料检测装置22实时检测混合料中的成分例如cao、sio2，并传输至plc参与控制。混合料检测装置22包括由位于第二输送皮带11上层皮带与下层皮带之间的中子源221和第二输送皮带11上方的γ射线检测器组件222组成，混合料通过第二输送皮带11时，中子源221轰击混合料，产生各种γ射线，被位于第二输送皮带上方的γ射线检测器组件222接收、分析处理，最终输出cao检测(cao检测是指检测到的cao含量)、sio2检测(sio2检测是指检测到的sio2含量)，从而得知混合料的实时碱度r检测，其通过下式计算获得：

需要说明的是，混合料检测装置22是设于混合机10(即物料混合装置)的下游，并设于烧结机14的上游，混合料检测装置22实时检测混合料中的sio2实测含量以及混合料的实测碱度。

此外，为了存储混合料检测装置22所检测到的数据，烧结矿碱度在线调节系统还包括第一存储器、第二存储器、plc以及第三存储器，其中各个存储器以及plc的工作原理，可以参见图2、图3和图4。图2显示了本发明所述的烧结矿碱度在线调节系统在某些实施方式中的第一存储器的工作情况。图3显示了本发明所述的烧结矿碱度在线调节系统在某些实施方式中的第三存储器的工作情况。图4显示了本发明所述的烧结矿碱度在线调节系统在某些实施方式中的第二存储器的工作情况。

如图2所示，并在必要时结合图1，在第一存储器中，混合料检测装置22实时检测的不同时间点的sio2实测含量被不断写入第一存储器，第一存储器输出指定时间段内的sio2实测含量平均值。具体来说，混合料中实时检测的sio2含量(记为sio2检测)存储和读取方法为：存储器位为f1、f2...fm，初始值为0，当混合料自小皮带8切出后到达混合料检测装置22时，sio2检测通过数据传递模块按顺序分别填充f1、f2...fm。当fm位填满后，新检测的sio2检测覆盖之前的sio2检测，覆盖方法为：f2、f3...fm存储位的数据顺序填充f1、f2...em-1存储位，(例如原先f2存储位的数据填充入f1存储位)，新检测的sio2检测则填充到fm存储位。f1、f2...fm存储位等连续m点混合料sio2检测平均值输出为混合料平均sio2含量(记为sio2检测平均)。而烧结矿碱度在线调节系统停止运作后，存储器位为f1、f2...fm的数值均变成初始值0。

如图3所示，并在必要时结合图1,对于第三存储器而言，混合料中理论sio2含量计算周期为t1，各种物料自小皮带8切出后，输送到混合料检测装置22所需时间为t0(t1＜t0)，因此，对于第三存储器而言，其存储器位个数混合料中理论sio2含量(sio2理论)存储和读取方法为：存储器位为e1、e2...ek，初始值为0，当混合料自小皮带8开始切出时，plc配比控制系统计算的sio2理论通过数据传递模块按顺序分别填充e1、e2...ek。当ek位填满后，新sio2理论覆盖之前的sio2理论，覆盖方法为：e2、e3...ek存储位的数据顺序填充e1、e2...ek-1存储位(例如原先e2存储位的数据填充e1存储位)，新sio2理论则填充到ek存储位，同一批混合料实时sio2检测对应的理论sio2含量即为e1存储位的sio2理论。e1、e2...ek存储位等连续k点混合料sio2理论平均值输出为混合料平均理论sio2含量(sio2理论平均)。而烧结矿碱度在线调节系统停止运作后，存储器位为e1、e2...ek的数值均变成初始值0。

需要指出的是，同一批混合料sio2检测与sio2理论相对应；同一批混合料sio2检测平均与sio2理论平均相对应。因混合料没有经过抽风烧结，不存在烧损和化学反应等情况，故混合料检测的cao、sio2与成品烧结矿中的cao、sio2往往存在较大差异，比如混合料sio2的含量为：4.49％，成品烧结矿sio2的含量为：4.78％。因此，用α表示二者差异，α采用下式表示：

此外，在上述过程中，第三存储器所存储的混合料中理论sio2含量(记为sio2理论)，其数值通过plc计算，计算方式如下所述：

由于物料具有混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石、生石灰、焦粉和返矿七种，因而sio2理论含量基于下述获得：

其中，loi混合矿、loi石灰石、loi白云石、loi蛇纹石、loi生石灰、loi焦粉以及loi返矿分别表示各种物料的烧损，sio2混合矿、sio2石灰石、sio2白云石、sio2蛇纹石、sio2生石灰、sio2焦粉以及sio2返矿分别表示采集的各物料中的sio2含量。

其中p1至p7分别依次表示混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石、生石灰、焦粉和返矿的配比系数，其中：

其中，s1至s7分别依次表示混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石、生石灰、焦粉和返矿的湿配比系数；w1至w7分别依次表示混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石、生石灰、焦粉和返矿中的水分质量百分比；a1至a5分别依次表示混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石和生石灰占混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石和生石灰这五种物料总重量的质量百分比；b焦粉表示焦粉占混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石、生石灰、焦粉和返矿这七种物料总重量的质量百分比；b返矿表示返矿占混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石、生石灰、焦粉和返矿这七种物料总重量的质量百分比。

而第二存储器的工作情况如图4所示，并在必要时结合图1，在第二存储器中，混合料检测装置22实时检测的相应不同时间点的碱度实测值被不断写入第二存储器，第二存储器输出相应指定时间段内的碱度实测平均值，其存储和读取过程如下所述，g2...gn存储位等连续n点混合料r检测平均值输出为碱度实测平均值(记为r检测平均)。plc烧结矿目标成分录入后，得到碱度的目标值(记为r目标)，根据碱度的目标值r目标进行烧结矿碱度调节。混合料平均实时碱度r检测平均与碱度的目标值r目标往往不同，二者比值采用β表示，

而对于烧结矿碱度在线调节系统而言，基于β的波动，plc根据下式调节物料的配比：

其中，δ表示被选择调节的物料的配比调节量，r目标表示碱度的目标值，

sio2检测平均表示指定时间段内的sio2实测含量平均值，r检测平均表示相应指定时间段内的碱度实测平均值，sio2理论平均表示相应指定时间段内的sio2理论含量平均值，cao物料表示被选择调节的物料中的cao含量，λ表示调节系数；

根据混合料r检测平均、sio2检测平均、sio2理论平均与sio2检测平均比值α、石灰石含量、碱度的目标值r目标以及δ表示被选择调节的物料的配比调节量，当δ加或减时，通对对其他物料保持相同的调节量对应的减或加，保持混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石、生石灰之间的配比之和100％，而此时，焦粉和返矿的配比不变。

由于其他物料例如蛇纹石调节改变烧结矿的sio2的含量效果体现时间较长，因而，优选地采用效果体现较快的石灰石作为调节的物料，以石灰石作为被选择的物料的配比调节量为例，调节情况具体如下所述：

当β波动范围为0％≤|β|＜5％时，视为碱度正常波动范围，不调节，λ＝0；

当β波动范围为5％＜|β|≤10％时，碱度异常波动，λ取值为

当β波动范围为10％＜|β|≤15％时，碱度异常波动，λ取值为

当β波动范围为15％＜|β|≤20％时，碱度异常波动，λ取值为

当β波动范围为20％＜|β|时，碱度异常波动，λ＝1。

最终，当调整的物料最终到达成品输出皮带20时，可以根据成品取样设备21取样分析结果可以佐证判调节效果和混合料检测装置22的设备状态。

为了更好地对采用本案的烧结矿碱度在线调节系统进行调节的具体过程进行说明，表1列出了各个物料的配比。

表1.

注：表1中a1至a5分别依次表示混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石和生石灰占混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石和生石灰这五种物料总重量的质量百分比；b焦粉表示焦粉占混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石、生石灰、焦粉和返矿这七种物料总重量的质量百分比；b返矿表示返矿占混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石、生石灰、焦粉和返矿这七种物料总重量的质量百分比。

由表1所示的实施例的数据为例，相应指定时间段内的碱度实测平均值r检测平均＝1.85、混合料平均sio2含量sio2检测平均＝4.76、sio2检测平均与sio2理论平均比值α＝1.05，碱度的目标值r目标＝1.76、石灰石含量cao石灰石＝0.54、r检测平均与r目标比值β＝-5.11％，因此，λ＝1/4，

由此，计算得到，石灰石调节量

因此，将调节石灰石配比为：1.78％-0.21％＝1.56％，同时，将混匀矿配比为：87.11％+0.21％＝87.32％，此时混匀矿、石灰石、白云石、蛇纹石、生石灰之间的配比之和仍为100％，而焦粉、返矿配比维持不变。

结合图1至图4以及表1可以看出，本发明所述的烧结矿碱度在线调节系统和方法可以实时检测混合料中的sio2实测含量以及混合料的实测碱度，及时发现混合料中的sio2实测含量以及混合料的实测碱度的波动，及时干预调节。

通过本发明所述的烧结矿碱度在线调节系统和方法较现有技术的烧结矿碱度调节方法，可以使得获得检测结果的时间提前，并且对于可以导致碱度异常的物料的质量波动及时知晓、从而采取应对措施，大大提高成品烧结矿碱度与实际物料成分之间的匹配性，减少了烧结矿碱度的波动，为高炉、烧结顺行创造了良好的运行基础。

需要说明的是，本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。

此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。

还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。