全赤鐵精礦粉生產氧化球團礦的實踐

李澤巖

（太鋼集團嵐縣礦業(yè)有限公司，山西嵐縣033500）

全赤鐵精礦粉生產氧化球團礦的實踐

李澤巖

（太鋼集團嵐縣礦業(yè)有限公司，山西嵐縣033500）

太鋼嵐縣礦業(yè)公司球團生產線采用以全赤鐵礦為原料的鏈篦機—回轉窯生產工藝。自2012年底投產后通過優(yōu)化造球工藝、制定適于全赤鐵礦球團的熱工制度、高壓輥磨的運用等一系列措施，經(jīng)過3年多的生產實踐，實現(xiàn)了全部使用赤鐵礦粉、以噴吹煤粉為主要燃料，長期生產氧化球團礦的目標。

全赤鐵礦球團生球預熱球高壓輥磨

太鋼集團嵐縣礦業(yè)有限公司球團生產線是太鋼集團（全文簡稱太鋼）實施高爐精料方針的有效途徑之一，設計年產量為200萬t氧化球團礦，于2012年底建成投產。該生產線采用廣泛應用的鏈篦機—回轉窯生產工藝，其鐵料全部為自產赤礦粉（并含有少量磁鐵礦），全赤鐵礦球團生產線在國內尚屬首例。

為了球團生產線能夠快速達產達效，對其采取一系列改進措施，包括造球工藝的優(yōu)化、確定適宜的熱工制度、工藝環(huán)節(jié)的改造等，終于在2014年年底實現(xiàn)了生產線的達產達效。

1 原料特點及工藝流程

1.1 原料化學成分及粒度組成

由表1、表2檢測結果可見，鐵精礦的主要成分為赤鐵礦，且粒度非常細，小于500目的比例達到92%以上。鐵精礦中FeO含量也非常低，這就需要更多的熱量、更高的溫度來保證球團預熱、焙燒的效果。

1.2 工藝流程

為合理應用自產赤鐵礦粉生產合格球團礦，太鋼委托中南大學對嵐縣礦業(yè)公司的赤鐵礦粉進行了球團基礎特性與適宜工藝制度研究，同時結合國內外赤鐵礦球團生產線的生產經(jīng)驗，確定球團生產線的工藝流程，具體如圖1所示。

表1 鐵精礦的主要化學成分與燒損%

表2 鐵精礦粒度組成及比表面積

此生產線與磁鐵礦球團生產線最大的區(qū)別是在鏈篦機預熱II段煙罩頭部增加了補熱，以彌補原料自身放熱少的不足[1]。同時加入了時下普遍得到應用的高壓輥磨預處理工藝，但主要目的是為了改善球團的預熱焙燒性能，降低預熱、焙燒溫度，與其他生產線主要改善鐵礦的造球性能有很大區(qū)別。

圖1 工藝流程圖

2 生產工藝優(yōu)化

2013年初生產線投產后，由于對赤鐵礦生產球團還處于摸索階段，因此前半年內生產周期只有20～30 d。通過對這半年生產情況進行分析、總結，得出只有控制好生球的產、質量及鏈篦機各段溫度，才能保證生產線的達產達效。為此，對相關環(huán)節(jié)進行了優(yōu)化、改造。

2.1 提高生球產、質量

2.1.1 查明生球產率低的原因

在前期的實驗室研究過程中發(fā)現(xiàn)，袁家村礦粉粒度非常細，在造球過程中存在以下難點：1）難形成母球、返料率大、生球產率低等問題。2）高壓輥磨預處理鐵礦粉后，生球產率更低。針對這些問題，對高壓輥磨預處理后鐵礦粉毛細水的遷移速度進行了檢測，具體見圖2。

圖2 高壓輥磨對袁家村礦粉毛細水遷移速度的影響

從圖2看出高壓輥磨預處理后，毛細水遷移速率下降，鐵礦粉的成球時間需延長，從而導致產量下降。因此，建廠設計時經(jīng)過綜合研究，最后決定采用當時國內直徑最大的Φ7.5m圓盤造球機，以增大造球過程機械作用力，減小毛細管直徑，提高毛細壓力，從而提高毛細水遷移速率，提高生球的產能。但投產后發(fā)現(xiàn)若采用原來太鋼峨口鐵礦球團廠的Φ6.0m圓盤造球機的生產經(jīng)驗及參數(shù)，生球產能低，返料量大，為此，進行了生產試驗，以優(yōu)化出適宜的工藝參數(shù)。

2.1.2 優(yōu)化Φ7.5m圓盤造球機的造球工藝技術2.1.2.1研究適宜的球盤角度

對一臺球盤在不同球盤角度下的生產數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計，具體見表3。

表3中數(shù)據(jù)表明，Φ7.5m圓盤造球機的傾角以45°為宜。

2.1.2.2 球盤刮刀角度調整、優(yōu)化

表3 不同球盤角度的生球產量

造球過程控制球盤內母球數(shù)量的平衡是關鍵，要想達到母球數(shù)量的平衡一方面是調節(jié)滴水給水量；另一方面就是要合理分配球盤內成球區(qū)與長球區(qū)物料量。自產精礦粒度細、分散性好，物料的成球性較差，母球的形成十分困難，所以為了進一步改善球盤的造球效果決定對球盤刮刀角度進行優(yōu)化、統(tǒng)一，從而實現(xiàn)各球盤造球效果的一致性。

圖3為球盤的刮刀布置圖，主要對圖中底刮刀①、②、③的刮刀角度進行了優(yōu)化。通過試驗不同刮刀角度組合對造球過程的影響，最后確定減小刮刀①、②的角度，增大刮刀③的角度，從而使長球區(qū)小球數(shù)量減少、粒度更加均勻，成球區(qū)料量增大后進一步提高了物料的成球率[2]。

圖3 球盤刮刀

在對球盤優(yōu)化的基礎上，進一步確定了適合造球的精礦水分在9.5%～10.0%，并采取措施減小因水分波動對造球過程的影響；提高造球工技能水平，強化造球操作；按時檢查、調節(jié)輥篩間隙，確保滿足工藝控制標準要求。

以上幾項優(yōu)化改進措施實施后，造球機的成球率及生球粒度合格率提高效果明顯（見表4）。

表4 優(yōu)化前后生球產、質量

2.2 熱工系統(tǒng)優(yōu)化

2.2.1 提高預熱球強度

在初期生產中鏈篦機預熱球強度非常低，入窯后容易摔碎造成回轉窯結圈周期短及球團質量差等問題。為了提高預熱球強度，對鏈篦機工藝參數(shù)進行了優(yōu)化。其中包括開展鏈篦機投籠試驗，考察鏈篦機各段干燥、脫水、預熱及生球爆裂情況，將鏈篦機料層厚度從200mm降至160～180mm，控制鏈篦機機速，確?？v向料層平整；針對赤鐵礦焙燒的特殊性，在對國內使用過部分赤鐵礦粉球團廠考察的其礎上，綜合考慮后確定了新的鏈篦機熱工制度，見表5。

表5 鏈篦機各段溫度控制標準

采取以上措施后，預熱球抗壓強度能夠達到467 N/個，下層球抗壓強度過低現(xiàn)象得到一定改善，下表是優(yōu)化前后預熱球強度。

表6 優(yōu)化前、后預熱球強度

預熱球強度主要受生球產質量、料層厚度、干燥溫度及預熱溫度幾個因素的影響。預熱II段煙罩溫度與預熱球強度控制標準的確定是相互矛盾的，預熱球強度高可以減小入窯后碎球比例，但預熱II段煙罩溫度不宜太高，溫度太高容易引起煙罩結焦速度過快[3]。

2.2.2 高壓輥磨的應用

2013年1月球團生產線建成投產后，由于配套的烘干窯沒有投產，因此，高壓輥磨機也沒有投用，在此情況下，開始了全赤鐵礦粉球團的試生產試驗。經(jīng)過前述對鏈篦機工藝參數(shù)的優(yōu)化，預熱球強度平均能夠達到500 N/個左右，但鏈篦機預熱Ⅱ段煙罩需達到1 080~1 100℃；成品球強度要達到2 700N/個左右，回轉窯窯頭密封罩的溫度要達1 200℃左右。其預熱Ⅱ段煙罩溫度要比常規(guī)磁鐵礦粉球團高70~90℃，窯頭密封罩的溫度要高100℃左右。同時在鏈篦機預熱段配套噴煤補熱槍后，出現(xiàn)鏈篦機預熱段煙罩嚴重結焦，平均生產22 d就需要停機來處理結焦物，直接影響生產的正常進行。為此，從2013年下半年起，逐步投用了高壓輥磨機，對相關工藝參數(shù)進行了較大幅度的調整，具體如表7。

表7 高壓輥磨投用前后指標對比

由表7可見使用高壓輥磨后，對降低預熱Ⅱ段煙罩、窯頭溫度以及提高預熱球、燒燒球強度的效果十分明顯。

2.2.3 穩(wěn)定球團質量

嵐縣冬季十分寒冷，極端最低氣溫達-33℃。這對于赤鐵礦球團冬季生產來說十分不利，在冷空氣的極速冷卻下縮短了球團均熱時間、焙燒過程中所形成的黏結鍵遭到破壞，從而導致球團抗壓強度一致性差。

針對這個問題，對熱風循環(huán)系統(tǒng)進行了改造。具體措施為：將環(huán)冷機IV段熱廢氣用管道引至一次風管上部后導入環(huán)冷I段風機入口。

通過改造，環(huán)冷I段冷卻風溫控制在45～60℃，既解決了冬季球團抗壓強度一致性差的問題，又促進了系統(tǒng)的熱量循環(huán)利用，回轉窯噴煤平均節(jié)約3%左右，在一定程度上減少了煤耗。

2.3 目前球團礦質量

經(jīng)過3年多的生產實踐，實現(xiàn)了全部使用赤鐵礦粉、以噴吹煤粉為主要燃料，長期生產氧化球團礦的目標。為國內外利用赤鐵礦粉，采用鏈篦機—回轉窯工藝生產球團礦的企業(yè)提供了范例。

目前生產的成品球團鐵品位較高，SiO2含量低，還原度高，還原膨脹率低，是高爐優(yōu)質的酸性爐料。目前球團礦質量指標見表8。

表8 球團礦產、質量指標

3 結論

1）采用大球盤有利于改善細粒級赤鐵精礦粉的造球性能，但必須對球盤刮刀的角度進行調整及優(yōu)化，合理控制球盤內物料的分布，達到提高物料成球率的目的。

2）全赤鐵礦生產時，必須兼顧預熱II段溫度以及預熱球的強度。既要避免因預熱溫度低出現(xiàn)預熱球強度過低而導致入窯球產生大量碎球的現(xiàn)象，同時還要避免出現(xiàn)因預熱溫度太高而使鏈篦機的煙罩形成大量結焦、影響生產正常進行的情況。

3）合理應用高壓輥磨在赤鐵礦球團生產中效果顯著。高壓輥磨不僅可降低赤鐵礦粉球的焙燒溫度，在一定程度上還可提高預熱及焙燒球的強度。

[1]傅菊英，姜濤，朱德慶.燒結球團學[M].長沙：中南工業(yè)大學出版社，1996.

[2]張一敏.球團理論與工藝[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

[3]張一敏.球團礦生產技術[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

（編輯：苗運平）

Practice of Oxidized Pellet by Hematite Concentrate Powder

LIZeyan
（Taiyuan Iron&Steel Group Lan County M ining Co.,Ltd.,Lan County Shanxi033500）

The pellet production line of TISCO Lan county mineral company takes hematite as raw materials for grate-kiln production process.Since the end of 2012,after the commissioning of a series ofmeasures by optimizing pelletizing process,formulating suitable thermal system for hematite pellet and the application of high-pressure roller mill with 3 years of practice,full use of hematite and pulverized coal injection as the main fuel are realized,and long-term production of oxidized pellet is obtained.

hematite pellet,ball,preheating ball,high-pressure rollermill

TF046.6

A

1672-1152（2017）02-0061-04

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.02.23

2016-12-18

李澤巖（1983—），男，湖南芷江縣人，2006年畢業(yè)于中南大學礦物加工工程專業(yè)，本科，助理工程師，從事工作及研究方向為球團工藝技術。