帶式焙燒機(jī)球團(tuán)技術(shù)的應(yīng)用及研究進(jìn)展

馮雄

摘? 要：球團(tuán)礦是高爐煉鐵的優(yōu)質(zhì)爐料，發(fā)展球團(tuán)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)低碳綠色煉鐵的重要途徑之一。本文主要探討了現(xiàn)代高爐爐料結(jié)構(gòu)的演化發(fā)展趨勢，提出了低碳綠色球團(tuán)生產(chǎn)的發(fā)展理念，研究分析了帶式焙燒機(jī)球團(tuán)生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)和適用性，并在闡述對帶式焙燒機(jī)球團(tuán)工藝流程設(shè)計(jì)優(yōu)化的同時(shí)，重點(diǎn)介紹了首帶式焙燒機(jī)球團(tuán)工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)和關(guān)鍵裝備，以及往復(fù)式布料器等主要設(shè)備的設(shè)計(jì)開發(fā)和應(yīng)用效果，以期為類似工程提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：帶式焙燒機(jī);球團(tuán)技術(shù)

引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展迅猛，冶金工程技術(shù)裝備大型化、現(xiàn)代化進(jìn)程加快，工程應(yīng)用效果顯著。本文主要探討現(xiàn)代高爐爐料結(jié)構(gòu)的演化發(fā)展趨勢，提出低碳綠色球團(tuán)生產(chǎn)的發(fā)展理念，研究分析帶式焙燒機(jī)球團(tuán)生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)和適用性，闡述帶式焙燒機(jī)球團(tuán)工藝流程設(shè)計(jì)優(yōu)化，以及往復(fù)式布料器等主要設(shè)備的設(shè)計(jì)開發(fā)和應(yīng)用效果。

1工程設(shè)計(jì)研究

1.1工藝流程選擇

長近年來由于受到優(yōu)質(zhì)鐵礦粉資源減少、生態(tài)環(huán)境和資源可獲取性的影響，高爐爐料中增加球團(tuán)礦的用量已經(jīng)成為一個(gè)新的技術(shù)發(fā)展趨勢。球團(tuán)礦作為高爐的主要爐料之一，其生產(chǎn)工藝是鐵礦粉造塊的一種主要工藝。同燒結(jié)工藝相比，該工藝的主要技術(shù)優(yōu)勢：①球團(tuán)礦具有綜合冶金性能優(yōu)良、粒度均勻、冷態(tài)強(qiáng)度高等特點(diǎn);②球團(tuán)生產(chǎn)工序能耗低（約為燒結(jié)工藝的1/2）、系統(tǒng)漏風(fēng)率低、熱風(fēng)循環(huán)利用效率高，生產(chǎn)過程煙氣排放少;③球團(tuán)礦含鐵品位高，可相應(yīng)降低高爐渣量，從而有效降低高爐焦比和燃料比;④現(xiàn)場實(shí)測表明，球團(tuán)工藝污染物及粉塵排放少，環(huán)境清潔，全流程除塵灰總量約為燒結(jié)工藝的10%。在球團(tuán)工程頂層設(shè)計(jì)中，基于已有技術(shù)的研究成果和生產(chǎn)實(shí)踐，結(jié)合鋼鐵廠的工程理念和流程結(jié)構(gòu)優(yōu)化，決策設(shè)計(jì)建造年產(chǎn)400萬t的504m2大型帶式焙燒機(jī)球團(tuán)生產(chǎn)線。

1.2工藝流程優(yōu)化

以冶金流程工程學(xué)理論和動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法為指導(dǎo)，球團(tuán)工程頂層設(shè)計(jì)在流程、功能、結(jié)構(gòu)、要素、效率協(xié)同優(yōu)化的前提下，以構(gòu)建球團(tuán)工序合理的鐵素物質(zhì)流靜態(tài)流程網(wǎng)絡(luò)為核心。工程頂層設(shè)計(jì)中，通過工藝流程優(yōu)化、工序功能優(yōu)化、構(gòu)建鐵素物質(zhì)流和能量流網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了單元工序或裝置匹配合理、協(xié)同有序采用動(dòng)態(tài)甘特圖設(shè)計(jì)方法和物料輸運(yùn)的動(dòng)態(tài)仿真研究，對球團(tuán)生產(chǎn)的原料準(zhǔn)備、配混、造球、焙燒等工序之間的匹配銜接進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，使主體設(shè)備和裝置的能力以小時(shí)產(chǎn)量為基準(zhǔn)，研究了不同設(shè)備數(shù)量和能力的多種技術(shù)方案，不片面追求個(gè)別設(shè)備的大型化，而是以設(shè)備能力耦合匹配、協(xié)同連續(xù)運(yùn)行為設(shè)計(jì)核心，著力優(yōu)化物流路徑和物料運(yùn)行軌跡，減少物料輸送過程的物質(zhì)和能量耗散，大幅度縮短了物料運(yùn)距、減少了物料轉(zhuǎn)運(yùn)和折返。聯(lián)合設(shè)置功能相同或相近的建構(gòu)筑物，降低非功能區(qū)的占地面積，使單元工序之間匹配實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)有序、協(xié)同高效。

1.3技術(shù)創(chuàng)新

1.3.1提高能源利用率技術(shù)

帶式焙燒機(jī)球團(tuán)生產(chǎn)工藝是在帶式焙燒機(jī)上完成球團(tuán)的干燥、預(yù)熱、焙燒、均熱和冷卻等不同的工藝過程，在帶式焙燒機(jī)的鼓風(fēng)干燥段，利用從冷卻段抽取的熱風(fēng)對生球進(jìn)行干燥;在抽風(fēng)干燥段，則是通過回?zé)犸L(fēng)機(jī)抽取均熱段和焙燒段風(fēng)箱的熱風(fēng)對生球繼續(xù)進(jìn)行干燥;在預(yù)熱段和焙燒段，利用冷卻段的熱風(fēng)和燃料燃燒對球團(tuán)進(jìn)行預(yù)熱和焙燒;在均熱段利用冷卻段的熱風(fēng)對球團(tuán)進(jìn)行均熱，不需采用燃料燃燒供熱;在冷卻一段和冷卻二段利用冷卻風(fēng)機(jī)鼓入的冷風(fēng)對球團(tuán)進(jìn)行冷卻。

1.3.2厚料層焙燒技術(shù)

厚料層焙燒是提高帶式焙燒機(jī)能源的利用效率的有效技術(shù)措施。該技術(shù)可以降低鋪底料球團(tuán)的占比，降低帶式焙燒機(jī)運(yùn)行速度，延長球團(tuán)干燥、預(yù)熱、焙燒、均熱和冷卻的時(shí)間，提高球團(tuán)礦的質(zhì)量。

1.3.3生球分級(jí)布料技術(shù)

帶式焙燒機(jī)生球分級(jí)布料可以顯著改善料層透氣性，提高粉料的篩分效率與單位面積焙燒機(jī)的風(fēng)量，縮短反應(yīng)進(jìn)程，從而實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)和能源高效利用的目的。

1.3.4合理利用鋼鐵廠二次能源技術(shù)

國外帶式焙燒機(jī)通常以天然氣或重油為燃料，我國的天然氣和重油資源并不充沛，鋼鐵廠結(jié)合自身能源結(jié)構(gòu)，可以采用焦?fàn)t煤氣作為帶式焙燒機(jī)燃料。

1.3.5采用半干法循環(huán)流化床脫硫+SCR脫硝凈化處理工藝

球團(tuán)生產(chǎn)工藝全程封閉，有效減少了粉塵的生成和擴(kuò)散。球團(tuán)的干燥、預(yù)熱、焙燒、均熱、冷卻等全部工藝過程在設(shè)置密閉罩的帶式焙燒機(jī)上完成，球團(tuán)不經(jīng)過倒運(yùn)、翻轉(zhuǎn)、裝卸等工藝過程，大幅度減少了粉塵的生成、逸散，而且將帶式焙燒機(jī)整體布置在一個(gè)封閉廠房內(nèi)，有效控制了粉塵的外逸。

2相關(guān)工藝、裝備及技術(shù)進(jìn)展

2.1新型球團(tuán)黏結(jié)劑

為提高入爐原料的TFe質(zhì)量分?jǐn)?shù)，越來越多的學(xué)者致力于研究如何降低球團(tuán)生產(chǎn)中的膨潤土用量或不用膨潤土。隨著有機(jī)添加劑配比的增加，生球落下強(qiáng)度和生球、干球抗壓強(qiáng)度均增大，這主要是由于有機(jī)添加劑低溫吸水，其黏度及吸附力得到提高，并且加強(qiáng)了顆粒之間的凝聚力;有機(jī)添加劑在高溫下分解產(chǎn)生氣體，使球團(tuán)內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)進(jìn)一步疏松，球團(tuán)能夠承受的載荷減小，導(dǎo)致成品球抗壓強(qiáng)度降低;而孔隙率增大導(dǎo)致還原性氣體充分接觸球團(tuán)的內(nèi)部顆粒，使還原過程FeOx晶體的膨脹和鐵晶須生長受到抑制，故球團(tuán)礦還原膨脹率降低、還原度增加。

2.2優(yōu)化配礦

對不同球團(tuán)原料進(jìn)行配合使用，具備如下優(yōu)勢：①合理使用廉價(jià)礦，節(jié)省原料成本;②改善難冶原料的成球性及焙燒性能;③對原料性質(zhì)進(jìn)行優(yōu)劣互補(bǔ)，減少磨礦或不磨礦，降低磨礦能耗和生產(chǎn)成本。在不添加熔劑、添加鎂質(zhì)熔劑兩種條件下，自產(chǎn)精礦配比最高可分別達(dá)到35%、40%，且球團(tuán)礦強(qiáng)度以及還原膨脹率均可以達(dá)到高爐入。

2.3鎂質(zhì)球團(tuán)制備

實(shí)踐表明，目前采用鏈箅機(jī)-回轉(zhuǎn)窯工藝制備鎂質(zhì)球團(tuán)時(shí)由于預(yù)熱球強(qiáng)度較低，容易導(dǎo)致球團(tuán)破碎粉化，使回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈嚴(yán)重，而帶式焙燒機(jī)制備鎂質(zhì)球團(tuán)能解決此問題。因此建議蛇紋石配比為1.5%?？傮w而言，采用帶式焙燒機(jī)生產(chǎn)鎂質(zhì)球團(tuán)調(diào)整周期短、經(jīng)濟(jì)效益顯著，且生產(chǎn)的球團(tuán)礦能夠滿足高爐需求。

結(jié)束語

本文通過探討現(xiàn)代高爐爐料結(jié)構(gòu)的演化發(fā)展趨勢，分析帶式焙燒機(jī)球團(tuán)生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)和適用性，采用帶式焙燒機(jī)球團(tuán)生產(chǎn)工藝和裝備，大批量穩(wěn)定生產(chǎn)高品質(zhì)、高性能球團(tuán)技術(shù)發(fā)展前景廣闊。采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、理論和方法，實(shí)現(xiàn)球團(tuán)工程的動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，構(gòu)建先進(jìn)的信息物理系統(tǒng)，是我國未來球團(tuán)工程技術(shù)的發(fā)展方向。

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