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收藏词条   编辑词条 烧结生产混合料水分检测

创建时间:2008-08-02

烧结生产中,需要把原料混匀,并适当加水润湿,这有助于成球,并改善混合料的透气性。因此混合料水分是影响烧结过程的一个很重要的因素,一般来说,适宜的水分波动范围很窄,若波动超±0.2%,就会对混合料造球影响显著,进而影响烧结矿的质量。混合料水分测量有多种方式,最通用和标准化的是中子水分计和红外线水分仪。此外还有失重式和电导式等水分测量仪。

中子水分计测量混合料水分的原理是:水中氢原子是快中子最强烈的慢化体,并且比烧结混合料中各元素如Fe、Ca、Si、Al、O、C等慢化强度大得多,混合料中氢又主要存在于水中,故混合料中快中子的慢化强度与混合料湿度成正比,而慢中子探测器对快中子是不敏感的,这样中子源发出快速中子碰到氢原子后变成慢中子再返回,探测器测量返回的慢中子数目,就可了解混合料含水量。目前有两种测量方式的中子水分计,一种是插入式,其探头装在料槽内,所用射源强度较低(约为3.7*109Bq);另一种是表面式(或称反射器式),在料槽外壁安装,所用放射强度较高(约1.85*1010Bq)射线源大多采用镭-铍(226Ra-9Be)或镅-铍(241Am-9Be)。

另一种最近常用以检测烧结混合料水分是红外线水分仪,它是基于红外线光谱的吸收特性,红外线辐射经湿料反射后的衰减程度与湿料含水量有关。水吸收的波长是1.93μm和2.95μm。带有中心波长为1.93μm(对于吸收能力较强的矿粉,焦料等用2.95μm)和1.70μm的干涉滤光片的扫描圆盘,依次连续选择从光源投射到湿物料上光带,用硫化铅光电元件测定反射强度。这两个波长辐射的反射强度比经处理后输出,此信号即反映湿物料的湿度。现在已生产更准确的红外三波长水分仪,这是由于反射率还取决于物料表面状态、颜色、化学成分和其他因素,为消除这些影响,用一种能被水分强烈吸收的波长作为检测光和2个被水吸收比例很小的波长作为比较光,通过取测量光和比较光的反向能量比而使物料表面不平,颜色等对三种波长有同样影响,故其精度比两种波长的准确,这种仪表测量范围为0-40%,测定距离为350mm,测量面积为60mm,响应时间为0.5s,二次仪表为6位数字。

 

图1    插入式及表面式中子水分计原理图

 

由于中子水分计和红外线水分仪投资大,在热返矿条件下使用效果还不够理想。此外,中子水分计有放射性对周围环境的影响,红外线水分仪虽然精度高,但首先要求料面平整,这对于由辊式布料器下落的烧结混合料来说,不易做到。失重式水分仪测量时间太长,且机械手在恶劣条件下寿命不长,难以在线长期运行。为此,近年来有些厂矿开发并使用价廉的电导式水分仪。

 

图2    反射型红外测湿器原理图

 

图3    日本水岛钢铁厂使用红外测湿仪测量混合料湿度结果

 

电导式水分仪是利用混合料水分与其电导率的关系,从而测出烧结混合料的水分。使用电导式水分仪测量混合料水分有两种形式,即直接测量式和采样式(分路式水分测量法)。直接测量式水分仪由四组电极、仪表本体和工控机组成。四组电极紧固在混合料输送皮带上方焊接的四个角钢架上,电极与物料表层保持接触,与角钢架绝缘。电极是用弹性极好的软绳和硬质耐磨合金头制成。PC机对信号进行异常信号剔除、模糊判断、加权递增处理等。测水仪计算机屏幕显示水分值瞬时值、每分钟平均值和连续曲线等。每分钟平均值每隔一小时存入硬盘,保存一个月。这些历史数据可随时待查,也可用软盘拷贝存放。工控机内还配置有D/A卡,可以将瞬时水分信号模拟远传,也可用RS485总线方式进行数据远传。

安装调试本仪表的主要工作是建库标定。模型库中有8个对应不同水分的响应模型,等间隔排布。标定时的取样一定要在显示曲线平稳的前提下进行。标定烘干时,同一试样应取两份,每份以500g为好。两份试样烘干后的水分值偏差应小于0.2%,超出则视为废样。MT-1测水仪已在唐钢一、二炼铁厂应用。在料流稳定的情况下,测量结果良好,误差在0.3%以内。

 

图4    粉粒状物料自动取样装置示意图

 

图5    快速失重式检测系统示意图

 

由于把电导式水分仪的电极放置于皮带运输机上被输送物料的表面时,信号受物料随机波动的影响较大,其测量精度较差。为此,一些烧结使用分路式水分测量法,即利用自动取样装置将被测混合料从工艺皮带运输机上取出,给到分路皮带运输机上,用整形机构将之整定为规则的形状后,再对分路皮带机上的物料进行测量。该仪表由自动取样装置、自动整形装置、传感器、电导变送器和计算机组成。传感器由一对电导电极和一个温度电极(电导值受温度影响,温度-电导特性曲线在20℃以上时基本为线性,故要按混合料的温度进行补偿)构成。电导变送器加入的交流激励源与电极物料组成测量回路,测得与水分成比例的电导值,经电导变送器转换成与电导成比例的电压信号,水分值与温度值均送至计算机进行处理并显示。电导信号采样10次,作中值滤波处理,去掉最大值与最小值,其余8个数据取平均值,并且均值递推;5小组的平均值再作一次均值滤波处理,作为水分输出值。

自动取样装置由取样器和驱动机构组成,它顺着工艺皮带运输机的运动方向旋转,连续将物料取至分路皮带机上。取出的试样先抛到散料器上,将大颗粒排除,让小颗粒落到分路皮带上;整形装置由压辊和整形机构组成,混合料经整形机构整形后,形成具有矩形断面的条状物料流,再经压辊压平后,获得平整的表面。然后进入电极区,电极与物料上表面接触,实施电导测量。这套装置能使物料料量、密度、电极与物料的接触状态保持一定。取样器线速度为1.8m/s,分路皮带机速度为17mm/s。自动取样装置安装在一次混合机出口,它连续从工艺皮带机上取出试样,从而保证烧结混合料水分在线监测的需要。

 

图6    MT系列水分仪系统原理框图

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