礦石從開采、加工、貯存到入爐冶煉，中間流程復雜多樣，對于設備、控制系統以及管理要求越來越高?，F代化的原料場是提升鋼鐵企業在流程智能化的關鍵環節，能夠為企業每年節省上千萬的成本。

1 鋼廠原料場簡介

原料場是鋼鐵企業重要的組成部分，約占鋼鐵企業總面積8% ～ 18%，承擔著鋼鐵企業95%以上的物料準備及處理功能，是重要的污染源之一，已成為鋼鐵企業的重點治理對象。原料準備系統作為鋼鐵工業的首道工序，主要任務是負責全廠大宗散狀原料和燃料的受卸、儲存、整粒、混勻等，并將經加工處理的各種物料送給高爐、燒結、石灰各用戶，以保證正常連續的生產。

在我國，鋼鐵原料準備工藝技術比國外起步較晚，早期的原料場均為露天模式，原料的卸、堆、取作業仍保留部分人工作業方式。隨著環境保護要求的日益嚴格，大型鋼鐵企業開始普遍對原料堆場和輸送系統膠帶機通廊進行封閉改造，從最初的集中或分散的機械除塵設施、帶式輸送機落料口的密封、露天堆場的灑水到現在的各種類型的封閉料場、全封閉的膠帶機通廊、在環保方面已有了長足的進步。而智能化系統作為原料場的更尖端發展方向，近年來也越來越受到各大鋼鐵企業的重視。

2 現代智能原料場

2.1 原料場智能化的優點

（1）智能化料場通過各設備的自動控制代替了原有的人工現場操作和遠程操作，實現整個原料系統的無人化，極大地節約人力成本，也減輕了操作人員的工作難度和勞動強度。 

（2）各操作系統實現智能化后，不再需要原有的人工判斷時間，上下游設備的啟動運行可以做到無縫銜接，提高了整個原料場的運行效率，設備的作業率則能得到一定程度的減低，從而延長了使用壽命。 

（3）傳統的人工控制受限于操作人員的技術水平，難免發生操作失誤，影響正常生產，甚至對人員的生命安全產生危險，而智能化系統則無此問題，系統的核心是軟件，數據極易維護，根據現場情況不更換設備就能做到更新升級。智能化系統在生產中也可以儲存大量的生產數據，對于原料工藝流程的優化是一份寶貴的材料。

2.2 原料場智能化的關鍵技術

全自動無人化堆取料機：無人操作的堆取料機不設操作人員，依遠程控制或自動控制完成堆取作業，作業類型大致分為兩種：遠程控制作業和全自動作業。遠程控制作業，即操作人員在中控室進行監控和調整，其需要設備本身至少應具備半自動功能，如果僅僅是遠程手動作業，料場無人化則與之前的人工操作沒有本質區別，因為中控人員每人仍舊只能操作單獨的一臺堆取料機。全自動作業則是較高程度的智能化，設備本身對料場和自身位置有認知能力，采用自動控制程序處理，完成自動堆取作業，并具備一定的緊急處理能力。對整個堆場以及堆取料機整機和懸臂位置采用GPS 定位。通過安裝在塔架頂部的3D 掃描儀對料堆進行掃描，并利用GPS 的料場定位形成料堆和設備的電子圖表。取料作業首先通過即時掃描和程序對電子圖表的解析，實現堆取料機自動尋堆尋址，該模式下堆取料機可以準確行走對此系統涉及以下技術：料堆識別系統、工業電視系統、懸臂式堆取料機定位檢測、斗輪運行檢測、電話通訊系統、控制系統等。

料場三維成像技術： 已有應用三維全息攝影、超聲波、微波、激光等設備對料堆的三維形狀進行掃描的先例，在這幾種儀器中，激光良好的對準性及非常小的發散角使儀器可進行點對點的測量，對粉塵、雨水、光線的敏感度最低，基本不受天氣的影響，因此激光掃描儀成為料堆實時三維掃描的主要儀器。

2.3智能化原料場主要設備

1. 移動卸料車
2. 礦石振動篩
3. 半門式刮板取料機
4. 圓形堆取料機
5. 回轉式堆料機
6. 滾筒式混勻取料機
7. 圓管帶式輸送機
滾筒式混勻取料機取料是目前國內混勻效果最好的取料機。

3 智能原料場建設及改造案例

3.1 某鋼鐵智能原料場改造

目前，該已經建成現代化的原料場，針對不同原燃料的存儲和混勻方式主要分為：

（1）封閉式C 型料庫：該燒結所需的含鐵原燃料和高爐所需的塊礦采用了環保封閉的C 型料庫進行儲存。C 型料庫設4 個料條，每個料條長約500 m，寬約20 m。物料通過膠帶機從頂部輸入，經移動卸料車卸料，采用半門式刮板取料機進行取料作業，根據物料品種和生產需要，可將料堆沿橫向和縱向進行分格堆存、分類管理。

（2）封閉式圓形料場：圓形該燒結、煉鐵所需的噴吹煤、無煙煤及焦化所需的焦煤均采用圓形料場進行貯存，如圖3 所示。共設3 個直徑100 m 的圓形料場，其中2 個圓形料場用來儲存焦煤，另外1 個儲存噴吹煤和無煙煤。物料由頂部通過膠帶機輸入，利用圓形堆取料機進行堆料作業，由刮板取料機取料經下部膠帶機輸出。料庫內部使用的堆取料機為堆取一體化設備，堆取作業以同一回轉主軸為回轉中心，并可圍繞回轉主軸進行360°回轉作業，對堆、取作業區域和設備干涉進行控制后，堆、取作業可以同時進行。

（3）原料存儲筒倉：燒結生產所需的熔劑( 石灰石粉、白云石粉) ，球團生產所需的石灰石粉，均采用筒倉形式進行儲存，如圖4 所示。共設計8 個筒倉，每個筒倉直徑為20 m。物料通過膠帶機從頂部輸入，經卸料車和布料裝置將物料卸入筒倉內堆存，筒倉內的物料通過倉下部的給料設備再經倉下的輸出膠帶機輸出。筒倉儲存向空間高度發展，用地面積大大減小。

（4）封閉式混勻料場：燒結生產所需的混勻料，采用封閉式的混勻料場進行混勻、切取?；靹蛄蠄鲩L約500 m，寬約100 m，料場內設2 個混勻料條，采用一堆一取制，一個堆料，另一個取料，交替接續使用，采用人字形料堆，由混勻堆料機進行往復平鋪作業，每次作業平鋪一層，每層的配料品種為6 ～ 12 種。

（5）自動混勻堆積：按照燒結對混勻礦質量的要求及可供選擇的原料成分信息，通過混勻配料方案自動選取需要的原料，并計算出各個原料的濕量配比，將濕量配比轉換成可被L1 系統配料皮帶秤接收的參數，并下傳給混勻配料系統。計算機系統根據物料存儲位置、重量等信息啟動混勻料上料流程，將需要的各種原料依次輸送到各個配料槽內，然后由配料槽下的定量給料裝置，按既定的配比向混勻輸入皮帶系統送料，最終向混勻堆料機下達堆料作業指令，混勻堆料機根據堆料場地、堆料作業數量、堆料方式等參數實現自動堆料作業。

3.2 某鋼廠二料場改造

該廠目前有4 座高爐和3 臺燒結機，配套設有2 個機械化原料場( 第一原料場、第二原料場) 和1 個臨時料場，負責為燒結機提供含鐵原料，并向高爐提供塊礦和球團礦。開放式料場改造為封閉式料場方式及效果：
( 1) 環保封閉料棚采用M型大跨度網架封閉技術，兩聯跨跨度為212. 5 m。
( 2) M 型大跨度網架封閉料棚直段高度達到21 m，創行業網架封閉料棚直段高度之最。
( 3) 環保封閉料棚通風換氣采用百葉窗自然通風方式。
( 4) 環保封閉料棚采用陽光板采光，確保棚內白天自然采光，夜間照明系統自動補光。
( 5) 料場內3臺堆取料機實施自動化升級改造，實現人機分離、遠程控制。
( 6) 棚內全場物料堆存實現100%全封閉。
( 7 ) 全場堆存物料實現自動噴淋系統100%全覆蓋，實現棚內防塵抑塵。
( 8) 堆取料機上增設噴淋系統實現物料堆存源頭防塵抑塵。
( 9) 料棚內實現全程監控無死角，輔助主控操作系統，確?，F場無人值守。
( 10) 3#料棚實現射霧抑塵，最大限度地減少汽車受、卸物料產生的環境污染。
( 11) 物料輸送膠帶機通廊及轉運站實現全封閉。
( 12) 全場物料輸入、輸出實現100%全封閉作業。
( 13) 全場雨水實現100%有組織排放。
( 14) 水泵房和消防泵房合建，實現100%無人值守。
( 15) 顆粒污染物排放質量濃度≤10mg /m3。
( 16) 崗位粉塵排放質量濃度≤8mg /m3。
( 17) 減少料堆表面灑水量80%以上。
( 18) 環保封閉后第二原料場一次性可堆存物料量3 × 105 t，向燒結供料量達到9. 125 ×106 t /a。
( 19) 環保封閉料棚具備防風、防雨和防凍功能，每年減少風雨引起的物料流損95% 以上，年節約物料損耗約4. 33 × 104 t，按照鐵料為600 元/t 計算，則直接經濟效益約2 600 萬元/a。

3.3 某精品鋼智能原料場建設

該精品基地建設規模為年產鐵810 萬t、鋼850 萬t、商品材約為790 萬t，其最終目標是建設成為智能高效、綠色高端的最新現代化鋼廠精品。高爐( 2 ×5 100 m3 ) 、燒結( 2 × 500 m2 ) 、球團( 150萬t /a) 和電廠( 2 × 350 MW 燃煤發電機) 生產需要的原、燃料供應系統及其配套設施的設計、設備成套提供、建筑安裝及相關服務。原料場主要由受卸設施、料場設施、混勻設施、供料設施、輔助設施等五大設施組成，總體具備公路、鐵路和海運輸送功能，是我國近年來已建設投產的規模較大、工藝復雜、技術先進、智能化程度最高、最具現代特色的環保型綜合原料場。該工程于2015 年7 月開工建設，2017 年8 月一期工程全線投產。

3.4 某鋼鐵廠原料場改造

該鋼廠原料場承擔著東區燒結、高爐及球團的燃、原料供應。其組成主要包括煉鐵系統和燒結系統，煉鐵系統由1 座3 200 m3高爐、2 座2 000 m3 高爐及1 座900 m3 高爐組成，年生產能力700 萬t; 燒結系統由1 臺400 m2燒結機、1 臺435 m2 燒結機及2 × 90 m2 燒結機組成，年生產能力875 萬t。

原有系統的不足：
（1）粉塵污染嚴重，且冬季防凍成本高；
（2）貯存和供料能力不足；
（3）生產組織受限；
（4）混勻效果受限；
（5）改造施工難度大；

改造后優勢：
（1）改善區域環境，減少揚塵損耗；
（2）提高了原料的堆存質量；
（3）提高料場空間利用率；
（4）提高物料運轉效率，節約運行成本；
（5）儲量增加，可持續發展；
（6）設備優化、降低投資；
（7）技術指標先進，降本增效。

4 智能料場總結

原料場是現代鋼鐵生產必備的一個環節，無論是長流程生產還是短流程生產，對于原燃料的裝卸、貯存和輸運都是必不可少的。當前情況下，中國國內鋼鐵企業仍存在很多開放式料場、全人工/半自動料場，在設備、控制和人員以及全流程配合等方面都存在問題，因此造成環境污染、料損嚴重、生產不穩定以及管理效率低，由此造成后道工序原料供應波動大，造成全流程生產成本大幅升高。因此，原料場的現代化建設和改造是關乎鋼鐵企業生產全流程的關鍵。目前，國內多家工程等公司和設計院都有很多設計案例和經驗。在混料工藝以及相關智能化方面，仍然有很多工作要做。