千万吨级铁精矿粉、球团发运质量控制及铁路快速装车系统集成创新和实践

金属矿山 2018-04-15 09:36:20

千万吨级铁精矿粉、球团发运质量控制及铁路快速装车系统集成创新和实践

完成单位:

太原钢铁(集团)有限公司岚县矿业公司

成果主创人:

米子军  王永章

成果参与人:

范力智 张晋生  崔建春  王海林  禇继民  刘仲昭  赵建国

许国华

太原钢铁(集团)有限公司袁家村铁矿(以下简称袁矿)是太钢集团公司2012年在建投产的国内乃至亚洲规模最大,工艺技术装备最先进的微细粒红磁混合采选联合露天冶金矿山,坐落在山西省吕梁岚县境内,年产铁精矿粉750万吨,球团矿240万吨。所产成品大部分火车发运至距袁矿120公里的太原钢铁(集团)有限公司(以下简称太钢公司)炼铁厂,针对此情况,配套建立安全、高效、顺畅的装车发运系统,对保持生产的连续性,提高企业效益十分必要。


袁矿的铁精矿粉成品经过滤浓缩后,一部分用于生产球团,一部分临时堆存到精矿料条,另外生产的球团也通过仓储发运到太钢公司炼铁厂。如何实现保质保量、低成本的发运方式对一个企业来说至关重要。

铁精矿粉、球团矿的发运一般通过装车站装车,装车设备工艺直接影响装车的作业流程。大规模铁精粉、球团矿发运装车工艺目前国内主要有以下几种:螺旋装车机系统,跨线漏斗仓装车系统,高站配合装载机装车系统。


快速定量装车系统在精矿粉、球团矿发运属国内首例,实现了装车速度快,效率高,球团矿单节车皮(70t)80秒/节,最快为70秒/节,整列车(53节×70t)一般为70分钟—80分钟,铁精矿粉一般为单节车皮(80t)120秒,最快为100秒/节,整列车(48节×80t)一般为110分钟——130分钟。重量精准度高,称重仓静称重精度为0.1%,给每节车皮的装车精度<0.3%,整列车(48节×80t)装车精度<±0.3%,。装车质量高,装出的火车皮基本不需人工平整即可达到外运要求,装车平稳,不偏载。自动化程度高,所有主辅设备均可通过主PLC控制系统和远程PLC控制系统进行集中操作与控制,系统所有故障与报警均可在集控计算机屏幕中显示。同时具有环境污染小的优点。

袁矿设置四个精矿料条,每个料条可堆存铁精矿粉4万吨,每两个相邻料条有两个堆取料机,共4个;设置球团仓一个,可堆存球团4万吨,内有28分仓。通过对精矿料条和球团分仓发料的精细管理,从而实现发运的质量控制。


袁矿在精矿粉、球团生产发运上形成了物流有序、质量管控有效的千万吨级矿产品仓储--发运系统。该成果把生产物流和铁路快装系统及过程质量管控相结合,系统地创建了一整套安全、高效、顺畅的发运模式,取得了良好的经济和社会效益,对我国矿山生产和运营具有开拓性的典范作用,值得广泛推广和应用。

一、成果提出的背景

太原钢铁(集团)有限公司袁家村铁矿是目前国内乃至亚洲最大的铁矿山,年生产铁精矿粉750万吨,球团240万吨。2012年8月开始负荷试车,在2015年4月铁路未通车前,全部依靠汽车运输至太钢公司炼铁厂,发运过程中受气候、路况等影响很大;发运不及时造成铁精矿粉和球团二次堆存量大,加大了生产经营成本;运输过程污染较大,周边村民意见大,堵门现象时有发生,影响公司正常生产运营;汽车发运最多每天达600多辆汽车,厂区交通管理难度极大。而且生产的铁精矿粉和球团正值太钢袁家村铁矿试生产及达产达效攻关阶段,产品质量不稳定、用户不满意。


针对试生产及达产达效阶段产品发运不同的管控重点及难点,如何确保实现保质保量、低成本产品发运,保持生产的连续性,提高企业效益,是摆在袁家村铁矿全体领导与职工面前的一道难题。本着对企业负责、对社会负责的态度,袁矿配套建立安全、高效、顺畅的铁路装车发运系统,对保持生产的连续稳定及满足用户需求、提高企业效益十分必要。

二、成果内容

(一)创新成果的理论依据和目标方案

1、理论依据

运用多种现代管理方法和手段,以顾客需求为导向,分析汽车发运及产品质量控制存在的弊端,采用现代物流新技术,理顺各种流程,降低成本,改善质量,实现精益生产。

2、目标方案

1)发运系统安全、环保、快速、高效。

2)发运能力与生产能力相匹配。

3)产品发运质量稳定与改善。

4)发运成本大幅降低。

快速装车系统是我国在二十世纪九十年代中期从国外引进的一种新型列车装载系统。它是以自动控制的方式快速并连续地将固体物料按设定的重量装载到以一定速度行进的列车中的一种高效定量装车系统。它特别适用于大型煤炭企业产品的装车外运。随着近十年来的发展与消化吸收,已有不同类型的国产快速装车系统出现并投入了使用,目前,快速装车系统在国内主要用于大型煤炭生产企业。一般要求机车牵引速度0.8km/h~3.0km/h,装车速度4000~5000t/h。

快速装车系统工艺流程为:产品仓→堆取料料机→胶带运输机→缓冲仓→定量仓→装车溜槽→行进中的列车。

 

(二)创新成果的实施

1、合理选配快速装车系统,实现快速精准装车

太钢公司袁家村铁矿产能为铁精矿粉750万t/a,球团矿240万t/a。装车能力设计为4000t/h。目前车型主要为C70,C80,每列车运量为3700t,装载一列铁精矿粉平均时间为1小时45分,球团矿平均为1小时5分。考虑到机车调度、整备等原因,按照每列车3~3.5小时计算,单线可以装载7~8列车/d,如果精矿粉球团矿并列装车可以实现14~16列车/d。

装车系统技术参数:

(1)上料系统:设置铁精矿粉、球团矿两条皮带,带宽B=1600mm;带速V=2.5m/s;料场设置4台堆取料机,运输量:Q=4000t/h。

(2)物料品种:精矿粉粒度:0~350目,含水率: 9~10% 。球团:0~16mm,硬度系数:f=8~12。

(3)火车快速定量装车站单股道装车能力:4000t/h。

(4)火车快速定量装车站装车型式:跨双轨自动快速定量装车, 2股道间距为6.5米,可满足双股道两个品种同时装车。

(5)年装车能力:1000万吨/年 。

(6)额定装车能力:4000t/h 。

(7)最大一次装车量:100t,称重仓有效仓容:100t,缓冲仓有效仓容:300t。

(8)允许机车行进速度: 0.8km/h~3.0km/h 。

(9)适应装车的列车型号:C型车全系列、K型车等各种车型。

(10)装车速度:铁精矿粉单节车皮≤120秒/节(C型80t);整列车≤130分钟(48节,80t)。球团矿单节车皮≤80秒/节(C型70t);整列车≤80分钟(53节,70t)。

(11)称重精度:≤±0.1%。

(12)、控制方式:自动/半自动/手动。

2、高效安全施工,集成创新装车系统

(1)钢结构部分:主皮带机与装车塔楼连接平台距轨道顶面高度小于30 m,(轨面至给料皮带机头部基础平面),整体结构高度小于37m。装车站塔架内设有6层工作和检修平台,多层之间均有阶梯相通。装车站系统采用全封闭结构,塔架外封闭保温彩板,装车站配备照明、机械通风设施,起重检修设施。装车站钢结构塔架与铁路站场配套,并满足铁路部门相关要求。双线铁路,线间距6.5米。装车站间距满足安全及铁路限界要求。

(2)缓冲仓与称重仓:缓冲仓(两个):有效仓容≥300吨/个,缓冲仓采用对开液压驱动弧形卸料闸门,缓冲仓衬板敷设10mm不锈钢板,仓壁板实际倾角大于70º。称重仓(两个):有效仓容≥100吨/个,称重仓采用对开液压驱动平板式卸料闸门,称重仓衬板敷设10mm不锈钢板。结构设计保证仓内的物料没有死角,不沾料、不堵仓。从称重仓引出排气通道,密闭方式连接到缓冲仓,以减缓料流快速进入称重仓时所产生的气流冲击。缓冲仓安装料位计,缓冲仓料位信号参与装车系统集中控制。

(3)称重系统:单车装车精度:±0.1%,整列装车精度:±0.05%,系统静态称重精度±0.1%。称重传感器组件、称重仪表数量为4套,采用美国Vishy公司双剪切梁不锈钢金属封装称重传感器,采用瑞士托利多高端称重仪表。

(4)液压系统:主要由液压泵站、装车闸门液压控制系统、缓冲仓弧形闸门液压控制系统、辅助系统、液压管路等部分组成。

(5)装车溜槽:装车溜槽采用摆动带弧形闸门结构,通过液压马达提升溜槽,由液压油缸来完成弧形闸门的开闭,实现车厢前后均匀装车功能,无需人工平料。考虑到冬季的使用,溜槽四壁均安装有电加热装置,确保冬季不粘料。溜槽在装载线位置收起时最低点到轨面的距离不应小于6.5m,具备电气化铁路机车的装车条件,装车溜槽带有防撞保护功能。

(6)控制系统:控制系统具有批量装载列车功能。一列列车进入装车站后,将列车所有有关信息输入到计算机中,如序号、车号、皮重、毛重、净重、装载量等,批量装载将自动按设定的序号和装载量顺序依次装载。装载完毕整列列车后,本次装车数据将自动储存在相应的数据库中,并自动形成报表。

3、通过技术改造、强化岗位人员培训、提高装车技能、组织发运竞赛等措施,有效提升装车效率

(1)为尽早实现火车装车系统、皮带系统精矿粉输送4000吨/每小时的生产设计能力,球团部组织相关人员对皮带系统、装车系统设备进行了多次技术改造,通过设备缺陷改造,隐患治理,工艺改进等手段使设备功能进一步优化,满足装车需求。从2015年4月份,装车楼装车溜槽的长度进行改造调整,以符合火车车皮高度要求;2#装车楼缓冲仓、定量仓、溜槽加装电振6台,并在定量仓内和溜槽内部安装不粘板,有效杜绝仓壁粘矿;2#装车楼加装大功率轴流风机1台,以便将车皮内湿(雾)气吹散,在装车楼东南角安装10m2遮阳板,阻挡阳光照射操作室而影响操作人员视线,方便操作人员清晰观察车皮料位情况,保证装车质量;在所有精矿系列皮带的13个下料斗内安装不粘板,防止精矿粉因湿度和天气因素形成粘矿从而导致料斗堵塞,影响装车速度;在所有球团矿系列皮带的下料斗内安装“料打料”挡板,减少球团矿对下料斗的磨损,延长设备检修周期、缩短设备检修时间,减少火车装车故障率;通过一系列的设备改造、隐患治理、工艺改进等手段大大提高了火车装车的速度,满足了快速装车发运要求。

(2)强化岗位人员培训,提高装车技能:使用快速定量火车装车系统进行火车装车发运在我公司属于首例,没有成熟的经验可以借鉴,装车工的操作技能没有培训学习平台,导致火车发运初期装车质量低下:每列火车装车完毕后,平均有3-5节超重需要卸车、10节以上偏载需要平车,严重影响火车发运速度。为打破这种僵局,球团部负责人亲自到国内使用快速定量装车系统比较成熟的单位进行学习考察,编写培训教材,组织装车工、班组长学习培训。为使火车装车效率快速提高,作业区组织有装车经验的4名汽车装车工进行火车装车操作,利用一周的时间使4名装车工迅速掌握了火车装车的相关技能。按照师带徒的模式,作业区组织其余8名新装车工与老装车工签订师徒合同,明确带徒要求及标准。6月份作业区邀请物流公司、铁路方面相关人员对装车工进行安全操作技能及相关知识专业培训。至2015年7月份12名装车工全部岗位达标,均能够按标准快速完成火车装车任务。

(3)制定发运竞赛管理办法,并制作管理看板对各运行班组装车数据进行公示,成立竞赛组织考评机构,以装车效率、装车偏重数、装车吨位误差率、路方评价、装车超重、设备故障率作为考评内容,实行日统计月考核的方式,考评组对上月26日夜班至当月25日白班各班组装车完成情况进行检查汇总,对能按照考核内容完成装车任务的班组、个人进行奖励,有效形成绩效考核机制。

附件1:火车装车发运时间记录汇总;

附件2:储运作业区火车装运管理竞赛考核办法

4、通过产品分级存放、合理配装等方法和措施,有效控制精矿粉、球团矿的发运质量

(1)为了更好地保证精矿粉发运质量,球团部安全生产组和储运作业区将每个料条分为四个区,并在醒目位置进行了标示。精矿粉实行分级存放的措施为:1、按照生产精矿粉的SiO2含量和TFe品位进行分区存放,具体为:TFe品位分为<64.5%、64.5—65%、>65%三个档次;SiO2含量分为<3%、3—3.5%、3.5—4%、>4%四个档次。并在现场明确标示出每个区的精矿存储情况和质量情况,每日更新;2调度室和储运集控室制作了精矿料条产、质量分布情况看板,每个料条每个区的精矿存量、TFe品位和SiO2都准确显示在看板上,每班更新,方便发运控制。

(2)太钢公司炼铁厂要求我矿精矿粉输出品位为≥65%、输出精矿粉品位(均值±0.3%)稳定率≥67.00%;精矿粉输出SiO2<3.65%、输出精矿粉SiO2(均值±0.2%)稳定率≥63.30。目前由于生产品位、SiO2波动较大,给发运质量控制带来的难度较大,为稳定发运质量,精矿粉发运时采取配发的办法。即两台堆取料机同时取料装车,一台取合格品主装,另一台取质量相对差一点的配装,根据炼铁厂和矿工艺质量科要求的TFe品位、SiO2中值选择好配装比例,从而提高发运精矿TFe品位、SiO2的合格率和稳定率,将发运精矿TFe品位控制在65%以上,SiO2含量牢固控制在3.0—3.5%之间且相对稳定在一个水平线上。

(3)太钢公司炼铁厂要求我矿输出球团矿平均抗压强度为≥2500N、输出球团矿抗压强度 (≥2000N/个球)的合格率≥70%。球团矿实行分级存放的措施为:按抗压强度(≥2000N/个球)合格率分四个等级:≤70%,70%—75%,75%—85%,>85%;按平均抗压分两个等级:≥2500N,<2500N;按粉率分两个等级:高粉率仓、低粉率仓;按品位分两个等级:≥64.5%,<64.5%,其它还有升降温球仓和窑皮仓;

焙烧作业区根据自检抗压情况和计量室反馈数据及时安排倒仓,必须在最短的时间内完成倒仓作业,避免人为原因延迟倒仓时间造成料仓分布混乱。

(4)球团部调度和焙烧作业区建立球团矿高位料仓存放台账,将每个仓的存放数量、抗压合格率、粉率、品位等质量情况、进出仓时间、操作人等情况详细记录,储运作业区发运放料前要先联系焙烧集控和调度,由焙烧集控指定料仓后方可放料发运;如需配发时由调度室统一指挥,调度室提前通知焙烧集控和储运集控需要配发的仓号和比例。采取3—4个料仓同时放料的办法,其中2个抗压合格率>85%配1—2个抗压稍低的仓,配装比例为40%:40%:20%或40%:40%:10%:10%。炼铁厂反馈的球团矿抗压强度(≥2000N/个球)合格率基本在70%—75%之间且非常稳定,成为炼铁厂质量信得过产品。

(5)同时,球团部分别制定了《精矿粉发运管理制度》和《球团矿发运管理制度》,将发运质量指标分解落实到各级管理人员和操作人员头上,明确责任,发运质量指标不合格要追究相关人员责任,进行相应经济考核,形成从上而下严把发运质量关的良好局面。

铁路快速装车系统系统在袁矿的的成功应用,实现了我矿成品的精准发运,满足了矿部产能生产运输的需求,大大降低了发运成本,提高了企业经济效益。

附件3:储运作业区精矿库精矿粉堆放、配发标准


三、成果中主要创新点

1、集成创新装车系统

2、快速、精准装车;

3、建立装车高效化的绩效考核机制

4、通过分级存放、合理配装等方法和措施,有效控制产品的发运质量,实现用户满意。

四、成果实际应用情况

铁路快速装车系统在太钢公司袁家村铁矿的成功应用,实现了铁精矿粉、球团的精准发运,满足了袁矿持续稳定生产及用户对产品需求量及质量要求,同时大幅度降低了发运成本,提高了企业经济效益。

目前火车发运已达到每天7列的目标,满足太钢公司炼铁厂生产需求。2015年发运袁矿铁精矿粉、球团共计55883车,共计414.78万吨,降成本15678.68万元。为太钢公司今年生产经营在极端困难的条件下打赢生存保卫战做出了积极的贡献。

五、成果推广建议方案

快速定量装车系统在袁家村铁矿精矿粉、球团矿发运的实践应用,实现了装出的火车皮基本不需人工平整即可达到外运要求,装车平稳,不偏载,装车速度快、效率高、质量高、自动化程度高,同时具有环境污染小的优点,可广泛应用于粉料、小颗粒物流装运。


根据冶金矿山管理创新成果奖资料整理