千萬噸級鐵精礦粉、球團發運質量控制及鐵路快速裝車系統集成創新和實踐

最新 07-12

千萬噸級鐵精礦粉、球團發運質量控制及鐵路快速裝車系統集成創新和實踐

完成單位：

太原鋼鐵（集團）有限公司嵐縣礦業公司

成果主創人：

米子軍王永章

成果參與人：

范力智張晉生崔建春王海林禇繼民劉仲昭趙建國

許國華

太原鋼鐵（集團）有限公司袁家村鐵礦（以下簡稱袁礦）是太鋼集團公司2012年在建投產的國內乃至亞洲規模最大，工藝技術裝備最先進的微細粒紅磁混合採選聯合露天冶金礦山，坐落在山西省呂梁嵐縣境內，年產鐵精礦粉750萬噸，球團礦240萬噸。所產成品大部分火車發運至距袁礦120公里的太原鋼鐵（集團）有限公司（以下簡稱太鋼公司）煉鐵廠，針對此情況，配套建立安全、高效、順暢的裝車發運系統，對保持生產的連續性，提高企業效益十分必要。

袁礦的鐵精礦粉成品經過濾濃縮後，一部分用於生產球團，一部分臨時堆存到精礦料條，另外生產的球團也通過倉儲發運到太鋼公司煉鐵廠。如何實現保質保量、低成本的發運方式對一個企業來說至關重要。

鐵精礦粉、球團礦的發運一般通過裝車站裝車，裝車設備工藝直接影響裝車的作業流程。大規模鐵精粉、球團礦發運裝車工藝目前國內主要有以下幾種：螺旋裝車機系統，跨線漏斗倉裝車系統，高站配合裝載機裝車系統。

快速定量裝車系統在精礦粉、球團礦發運屬國內首例，實現了裝車速度快，效率高，球團礦單節車皮（70t）80秒/節，最快為70秒/節，整列車（53節×70t）一般為70分鐘—80分鐘，鐵精礦粉一般為單節車皮（80t）120秒，最快為100秒/節，整列車（48節×80t）一般為110分鐘——130分鐘。重量精準度高，稱重倉靜稱重精度為0.1%，給每節車皮的裝車精度＜0.3%，整列車（48節×80t）裝車精度＜±0.3%,。裝車質量高，裝出的火車皮基本不需人工平整即可達到外運要求，裝車平穩，不偏載。自動化程度高，所有主輔設備均可通過主PLC控制系統和遠程PLC控制系統進行集中操作與控制，系統所有故障與報警均可在集控計算機屏幕中顯示。同時具有環境污染小的優點。

袁礦設置四個精礦料條，每個料條可堆存鐵精礦粉4萬噸，每兩個相鄰料條有兩個堆取料機，共4個；設置球團倉一個，可堆存球團4萬噸，內有28分倉。通過對精礦料條和球團分倉發料的精細管理，從而實現發運的質量控制。

袁礦在精礦粉、球團生產發運上形成了物流有序、質量管控有效的千萬噸級礦產品倉儲--發運系統。該成果把生產物流和鐵路快裝系統及過程質量管控相結合，系統地創建了一整套安全、高效、順暢的發運模式，取得了良好的經濟和社會效益，對我國礦山生產和運營具有開拓性的典範作用，值得廣泛推廣和應用。

一、成果提出的背景

太原鋼鐵（集團）有限公司袁家村鐵礦是目前國內乃至亞洲最大的鐵礦山，年生產鐵精礦粉750萬噸，球團240萬噸。2012年8月開始負荷試車，在2015年4月鐵路未通車前，全部依靠汽車運輸至太鋼公司煉鐵廠，發運過程中受氣候、路況等影響很大；發運不及時造成鐵精礦粉和球團二次堆存量大，加大了生產經營成本；運輸過程污染較大，周邊村民意見大，堵門現象時有發生，影響公司正常生產運營；汽車發運最多每天達600多輛汽車，廠區交通管理難度極大。而且生產的鐵精礦粉和球團正值太鋼袁家村鐵礦試生產及達產達效攻關階段，產品質量不穩定、用戶不滿意。

針對試生產及達產達效階段產品發運不同的管控重點及難點，如何確保實現保質保量、低成本產品發運，保持生產的連續性，提高企業效益，是擺在袁家村鐵礦全體領導與職工面前的一道難題。本著對企業負責、對社會負責的態度，袁礦配套建立安全、高效、順暢的鐵路裝車發運系統，對保持生產的連續穩定及滿足用戶需求、提高企業效益十分必要。

二、成果內容

（一）創新成果的理論依據和目標方案

1、理論依據

運用多種現代管理方法和手段，以顧客需求為導向，分析汽車發運及產品質量控制存在的弊端，採用現代物流新技術，理順各種流程，降低成本，改善質量，實現精益生產。

2、目標方案

1）發運系統安全、環保、快速、高效。

2）發運能力與生產能力相匹配。

3）產品發運質量穩定與改善。

4）發運成本大幅降低。

快速裝車系統是我國在二十世紀九十年代中期從國外引進的一種新型列車裝載系統。它是以自動控制的方式快速並連續地將固體物料按設定的重量裝載到以一定速度行進的列車中的一種高效定量裝車系統。它特別適用於大型煤炭企業產品的裝車外運。隨著近十年來的發展與消化吸收，已有不同類型的國產快速裝車系統出現並投入了使用,目前，快速裝車系統在國內主要用於大型煤炭生產企業。一般要求機車牽引速度0.8km/h～3.0km/h，裝車速度4000～5000t/h。

快速裝車系統工藝流程為：產品倉堆取料料機膠帶運輸機緩衝倉定量倉裝車溜槽行進中的列車。

（二）創新成果的實施

1、合理選配快速裝車系統，實現快速精準裝車

太鋼公司袁家村鐵礦產能為鐵精礦粉750萬t/a，球團礦240萬t/a。裝車能力設計為4000t/h。目前車型主要為C70，C80，每列車運量為3700t，裝載一列鐵精礦粉平均時間為1小時45分，球團礦平均為1小時5分。考慮到機車調度、整備等原因，按照每列車3～3.5小時計算，單線可以裝載7～8列車/d，如果精礦粉球團礦並列裝車可以實現14～16列車/d。

裝車系統技術參數：

（1）上料系統：設置鐵精礦粉、球團礦兩條皮帶，帶寬B=1600mm；帶速V=2.5m／s；料場設置4台堆取料機，運輸量：Q=4000t／h。

（2）物料品種：精礦粉粒度：0～350目，含水率： 9～10% 。球團：0～16mm，硬度係數：f=8～12。

（3）火車快速定量裝車站單股道裝車能力：4000t／h。

（4）火車快速定量裝車站裝車型式：跨雙軌自動快速定量裝車， 2股道間距為6.5米，可滿足雙股道兩個品種同時裝車。

（5）年裝車能力：1000萬噸/年。

（6）額定裝車能力：4000t/h 。

（7）最大一次裝車量：100t，稱重倉有效倉容：100t，緩衝倉有效倉容：300t。

（8）允許機車行進速度： 0.8km/h～3.0km/h 。

（9）適應裝車的列車型號：C型車全系列、K型車等各種車型。

（10）裝車速度：鐵精礦粉單節車皮≤120秒/節（C型80t）；整列車≤130分鐘（48節，80t）。球團礦單節車皮≤80秒/節（C型70t）；整列車≤80分鐘（53節，70t）。

（11）稱重精度：≤±0.1％。

（12）、控制方式：自動/半自動/手動。

2、高效安全施工，集成創新裝車系統

（1）鋼結構部分：主皮帶機與裝車塔樓連接平台距軌道頂面高度小於30 m，(軌面至給料皮帶機頭部基礎平面)，整體結構高度小於37m。裝車站塔架內設有6層工作和檢修平台，多層之間均有階梯相通。裝車站系統採用全封閉結構，塔架外封閉保溫彩板，裝車站配備照明、機械通風設施，起重檢修設施。裝車站鋼結構塔架與鐵路站場配套，並滿足鐵路部門相關要求。雙線鐵路，線間距6.5米。裝車站間距滿足安全及鐵路限界要求。

（2）緩衝倉與稱重倉：緩衝倉（兩個）：有效倉容≥300噸/個，緩衝倉採用對開液壓驅動弧形卸料閘門，緩衝倉襯板敷設10mm不鏽鋼板，倉壁板實際傾角大於70o。稱重倉（兩個）：有效倉容≥100噸/個，稱重倉採用對開液壓驅動平板式卸料閘門，稱重倉襯板敷設10mm不鏽鋼板。結構設計保證倉內的物料沒有死角，不沾料、不堵倉。從稱重倉引出排氣通道，密閉方式連接到緩衝倉，以減緩料流快速進入稱重倉時所產生的氣流衝擊。緩衝倉安裝料位計，緩衝倉料位信號參與裝車系統集中控制。

（3）稱重系統：單車裝車精度:±0.1％，整列裝車精度:±0.05％，系統靜態稱重精度±0.1％。稱重感測器組件、稱重儀錶數量為4套,採用美國Vishy公司雙剪切梁不鏽鋼金屬封裝稱重感測器，採用瑞士托利多高端稱重儀錶。

（4）液壓系統：主要由液壓泵站、裝車閘門液壓控制系統、緩衝倉弧形閘門液壓控制系統、輔助系統、液壓管路等部分組成。

（5）裝車溜槽：裝車溜槽採用擺動帶弧形閘門結構，通過液壓馬達提升溜槽，由液壓油缸來完成弧形閘門的開閉，實現車廂前後均勻裝車功能，無需人工平料。考慮到冬季的使用，溜槽四壁均安裝有電加熱裝置，確保冬季不粘料。溜槽在裝載線位置收起時最低點到軌面的距離不應小於6.5m，具備電氣化鐵路機車的裝車條件，裝車溜槽帶有防撞保護功能。

（6）控制系統：控制系統具有批量裝載列車功能。一列列車進入裝車站後，將列車所有有關信息輸入到計算機中，如序號、車號、皮重、毛重、凈重、裝載量等，批量裝載將自動按設定的序號和裝載量順序依次裝載。裝載完畢整列列車後，本次裝車數據將自動儲存在相應的資料庫中，並自動形成報表。

3、通過技術改造、強化崗位人員培訓、提高裝車技能、組織發運競賽等措施，有效提升裝車效率

（1）為儘早實現火車裝車系統、皮帶系統精礦粉輸送4000噸/每小時的生產設計能力，球團部組織相關人員對皮帶系統、裝車系統設備進行了多次技術改造，通過設備缺陷改造，隱患治理，工藝改進等手段使設備功能進一步優化，滿足裝車需求。從2015年4月份，裝車樓裝車溜槽的長度進行改造調整，以符合火車車皮高度要求；2#裝車樓緩衝倉、定量倉、溜槽加裝電振6台，並在定量倉內和溜槽內部安裝不粘板，有效杜絕倉壁粘礦；2#裝車樓加裝大功率軸流風機1台，以便將車皮內濕（霧）氣吹散，在裝車樓東南角安裝10m2遮陽板，阻擋陽光照射操作室而影響操作人員視線，方便操作人員清晰觀察車皮料位情況，保證裝車質量；在所有精礦系列皮帶的13個下料斗內安裝不粘板，防止精礦粉因濕度和天氣因素形成粘礦從而導致料斗堵塞，影響裝車速度；在所有球團礦系列皮帶的下料斗內安裝「料打料」擋板，減少球團礦對下料斗的磨損，延長設備檢修周期、縮短設備檢修時間，減少火車裝車故障率；通過一系列的設備改造、隱患治理、工藝改進等手段大大提高了火車裝車的速度，滿足了快速裝車發運要求。

（2）強化崗位人員培訓，提高裝車技能：使用快速定量火車裝車系統進行火車裝車發運在我公司屬於首例，沒有成熟的經驗可以借鑒，裝車工的操作技能沒有培訓學習平台，導致火車發運初期裝車質量低下：每列火車裝車完畢後，平均有3-5節超重需要卸車、10節以上偏載需要平車，嚴重影響火車發運速度。為打破這種僵局，球團部負責人親自到國內使用快速定量裝車系統比較成熟的單位進行學習考察，編寫培訓教材，組織裝車工、班組長學習培訓。為使火車裝車效率快速提高，作業區組織有裝車經驗的4名汽車裝車工進行火車裝車操作，利用一周的時間使4名裝車工迅速掌握了火車裝車的相關技能。按照師帶徒的模式，作業區組織其餘8名新裝車工與老裝車工簽訂師徒合同，明確帶徒要求及標準。6月份作業區邀請物流公司、鐵路方面相關人員對裝車工進行安全操作技能及相關知識專業培訓。至2015年7月份12名裝車工全部崗位達標，均能夠按標準快速完成火車裝車任務。

（3）制定發運競賽管理辦法，並製作管理看板對各運行班組裝車數據進行公示，成立競賽組織考評機構，以裝車效率、裝車偏重數、裝車噸位誤差率、路方評價、裝車超重、設備故障率作為考評內容，實行日統計月考核的方式，考評組對上月26日夜班至當月25日白班各班組裝車完成情況進行檢查匯總，對能按照考核內容完成裝車任務的班組、個人進行獎勵，有效形成績效考核機制。

附件1：火車裝車發運時間記錄匯總；

附件2：儲運作業區火車裝運管理競賽考核辦法

4、通過產品分級存放、合理配裝等方法和措施，有效控制精礦粉、球團礦的發運質量

（1）為了更好地保證精礦粉發運質量，球團部安全生產組和儲運作業區將每個料條分為四個區，並在醒目位置進行了標示。精礦粉實行分級存放的措施為：1、按照生產精礦粉的SiO2含量和TFe品位進行分區存放，具體為：TFe品位分為

（2）太鋼公司煉鐵廠要求我礦精礦粉輸出品位為≥65%、輸出精礦粉品位(均值±0.3%)穩定率≥67.00%；精礦粉輸出SiO2

（3）太鋼公司煉鐵廠要求我礦輸出球團礦平均抗壓強度為≥2500N、輸出球團礦抗壓強度 (≥2000N/個球)的合格率≥70%。球團礦實行分級存放的措施為：按抗壓強度(≥2000N/個球)合格率分四個等級：≤70%，70%—75%，75%—85%，＞85%；按平均抗壓分兩個等級：≥2500N，＜2500N；按粉率分兩個等級：高粉率倉、低粉率倉；按品位分兩個等級：≥64.5%，＜64.5%，其它還有升降溫球倉和窯皮倉；

焙燒作業區根據自檢抗壓情況和計量室反饋數據及時安排倒倉，必須在最短的時間內完成倒倉作業，避免人為原因延遲倒倉時間造成料倉分布混亂。

（4）球團部調度和焙燒作業區建立球團礦高位料倉存放台賬，將每個倉的存放數量、抗壓合格率、粉率、品位等質量情況、進出倉時間、操作人等情況詳細記錄，儲運作業區發運放料前要先聯繫焙燒集控和調度，由焙燒集控指定料倉後方可放料發運；如需配發時由調度室統一指揮，調度室提前通知焙燒集控和儲運集控需要配發的倉號和比例。採取3—4個料倉同時放料的辦法，其中2個抗壓合格率＞85%配1—2個抗壓稍低的倉，配裝比例為40%：40%：20%或40%：40%：10%：10%。煉鐵廠反饋的球團礦抗壓強度(≥2000N/個球)合格率基本在70%—75%之間且非常穩定，成為煉鐵廠質量信得過產品。

（5）同時，球團部分別制定了《精礦粉發運管理制度》和《球團礦發運管理制度》，將發運質量指標分解落實到各級管理人員和操作人員頭上，明確責任，發運質量指標不合格要追究相關人員責任，進行相應經濟考核，形成從上而下嚴把發運質量關的良好局面。

鐵路快速裝車系統系統在袁礦的的成功應用，實現了我礦成品的精準發運，滿足了礦部產能生產運輸的需求，大大降低了發運成本，提高了企業經濟效益。

附件3：儲運作業區精礦庫精礦粉堆放、配發標準

三、成果中主要創新點

1、集成創新裝車系統

2、快速、精準裝車；

3、建立裝車高效化的績效考核機制

4、通過分級存放、合理配裝等方法和措施，有效控制產品的發運質量，實現用戶滿意。

四、成果實際應用情況

鐵路快速裝車系統在太鋼公司袁家村鐵礦的成功應用，實現了鐵精礦粉、球團的精準發運，滿足了袁礦持續穩定生產及用戶對產品需求量及質量要求，同時大幅度降低了發運成本，提高了企業經濟效益。

目前火車發運已達到每天7列的目標，滿足太鋼公司煉鐵廠生產需求。2015年發運袁礦鐵精礦粉、球團共計55883車，共計414.78萬噸，降成本15678.68萬元。為太鋼公司今年生產經營在極端困難的條件下打贏生存保衛戰做出了積極的貢獻。

五、成果推廣建議方案