新（余）鋼球團降低FeO含量生產(chǎn)實踐

楊 凌，萬文余，萬 宏

（新余鋼鐵股份有限公司球團廠，江西 新余 338013）

新鋼球團廠采用鏈篦機—回轉(zhuǎn)窯球團法，主要原料為磁鐵礦，投產(chǎn)后球團礦FeO含量一直在1.50%以上，累計FeO含量2.25%，其中FeO含量2.0%以上的年份比例高達75%。球團礦作為高爐主要原料之一，質(zhì)量好壞對高爐冶煉有著重要的影響，球團礦FeO含量越高，其還原性就越差，據(jù)技術(shù)統(tǒng)計，入爐原料的還原度每提高10%，焦比可降低8%～9%，即亞鐵含量每降低1%，焦比降低1%。因此提高球團礦質(zhì)量，降低亞鐵含量，可以有效地降低高爐焦炭消耗，緩解國內(nèi)煤炭資源嚴(yán)重短缺的問題，也能滿足低碳生產(chǎn)、達標(biāo)排放的環(huán)保要求，同時帶來較大的經(jīng)濟效益[1]。

1 降低FeO含量生產(chǎn)實踐

1.1 FeO含量高原因分析

根據(jù)鏈篦機—回轉(zhuǎn)窯氧化球團工藝?yán)碚?，生球中FeO在鏈篦機上開始氧化，整個氧化過程一直持續(xù)到冷卻結(jié)束離開環(huán)冷機進入成品系統(tǒng)。FeO的氧化程度受混合料特性、球團干燥預(yù)熱焙燒冷卻溫度、風(fēng)量及氧化氣氛等因素影響?；旌狭现笜?biāo)見表1。

表1 混合料指標(biāo)（%）

從表1中夠可以看出，混合料指標(biāo)中FeO含量較為正常，但S含量偏高，主要是原料中自產(chǎn)精粉S含量偏高（0.8%～2.5%），自產(chǎn)精粉中硫元素的主要存在形式為黃鐵礦和磁黃鐵礦，硫化物的氧化多發(fā)生在500℃～570℃，硫化物同氧結(jié)合能力強于FeO，會阻礙磁鐵礦的氧化。圖1中列出了2011～2020年球團礦FeO含量、混合料S含量和混合料FeO含量對比情況，從圖1中可以看出，球團礦FeO含量與混料S含量有一定的相關(guān)性，與混合料FeO含量相關(guān)性不大。圖2中列出了2020年1～4月斗提機中完整球團和回轉(zhuǎn)窯窯頭球團FeO含量，從圖2中可以看出，兩處球團FeO含量變化不大。

圖1 球團礦FeO與混合料指標(biāo)對比情況（%）

圖2 斗提機球團和回轉(zhuǎn)窯窯頭球團FeO含量（%）

將斗提機球團和窯頭球團破碎后，有40%左右出現(xiàn)了較明顯的同心裂紋現(xiàn)象，結(jié)合圖2數(shù)據(jù)，說明球團在焙燒過程中存在鏈篦機內(nèi)干燥預(yù)熱速度不合理，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氧化氣氛較弱等問題，窯頭球FeO含量過高，進入環(huán)冷機后不能全部二次氧化，最終造成球團礦FeO含量偏高[2,3]。

1.2 加強鏈篦機堵篦板修復(fù)工作

投產(chǎn)后鏈篦機未整體更換或升級改造過，檢修多以更換或修補損壞零部件為主，各部位燒損變形程度不一，見圖3、圖4。

圖3 鏈篦機燒損情況

圖4 鏈篦機部分燒損篦板放大圖

從圖3中可以看出，鏈篦機完好篦板和燒損嚴(yán)重篦板都比較少，部分燒損的篦板占大多數(shù)，從圖4中可以看出，部分燒損的篦板也會漏球、卡球，造成風(fēng)流偏抽。實際生產(chǎn)時為減少漏球量維持工藝穩(wěn)定，會將生球直徑提高到12mm以上，生球直徑增大會降低FeO的氧化速度，更易形成同心裂紋。加強篦板修復(fù)工作可以減少燒損篦板漏球和卡球問題，穩(wěn)定系統(tǒng)風(fēng)流，并有利于降低生球直徑，提高FeO氧化效果。

1.3 合理調(diào)整鏈篦機布料厚度

鏈篦機布料厚度調(diào)整主要包括兩個方面：①適當(dāng)增加布料厚度，從表1中可以看出混合料水分偏高，大于一般球團工藝要求的10%，以往為保證生球干燥預(yù)熱效果，鏈篦機布料厚度一般控制在130mm～150mm，但效果較差，遇篦板燒損集中部位，漏球增加，分流偏抽嚴(yán)重，粉塵和碎球較多，溫度變化頻繁且幅度大，調(diào)整后鏈篦機布料厚度增加至150mm～170mm，溫度變化幅度有所下降；②根據(jù)鏈篦機兩側(cè)煙罩和風(fēng)箱溫度，及時分別調(diào)整兩側(cè)布料厚度，避免兩側(cè)漏風(fēng)不均勻和兩臺回?zé)犸L(fēng)機狀態(tài)差異等造成的影響。

1.4 控制混合料S含量

經(jīng)過長期跟蹤對比，按當(dāng)前工藝條件，混合料S含量在0.6%以上時干燥同心裂紋現(xiàn)象嚴(yán)重，混合料S含量在0.45%～0.6%范圍內(nèi)，同心裂紋情況隨混合料S含量和鏈篦機風(fēng)溫而變化，混合料S含量在0.45%以下時同心裂紋情況主要受鏈篦機風(fēng)溫影響，對混合料S含量變化不敏感。因此，混合料S含量控制在0.45%以下。

1.5 優(yōu)化系統(tǒng)風(fēng)量和溫度

主要包括以下幾個方面：①在上托軸與側(cè)墻連接處、側(cè)墻立柱之間、主軸兩側(cè)和風(fēng)箱上部等鏈篦機老化變形部位用石棉包裹或堵塞，加強鏈篦機保溫效果，防止漏風(fēng)造成風(fēng)流紊亂、局部正壓等不良情況；②關(guān)閉窯頭助燃風(fēng)機放散，使助燃風(fēng)流量由800m3/h左右提高至1000m3/h以上，增加窯內(nèi)空氣量，并根據(jù)生產(chǎn)情況調(diào)整環(huán)冷鼓風(fēng)機風(fēng)門開度，在保持窯頭微負(fù)壓的情況下盡量提高環(huán)冷機進入回轉(zhuǎn)窯的風(fēng)量，適當(dāng)減少環(huán)冷機進入鏈篦機預(yù)熱一段的風(fēng)量；③結(jié)合S氧化從預(yù)熱一段開始的特點，合理調(diào)節(jié)鏈篦機上生球干燥預(yù)熱速度，提高耐熱風(fēng)機轉(zhuǎn)速，降低鏈篦機預(yù)熱二段煙罩溫度，提高干燥段煙罩溫度，提高干燥段FeO氧化效果，降低預(yù)熱一段之后氧化速度，避免形成同心裂紋；④嚴(yán)格控制回轉(zhuǎn)窯內(nèi)粉塵量，加強對工藝氣氛的考核，減少粉塵對氣流的阻礙，提高干燥預(yù)熱效果，強化回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氧化氣氛。

降低FeO含量相關(guān)措施實施后，2020年工藝溫度和FeO含量變化情況見表2。

表2 工藝溫度和FeO含量

從表2中數(shù)據(jù)可以看出，同措施實施前相比，實施后斗提機球FeO含量略有上升,窯頭球FeO含量大幅度下降，說明鏈篦機預(yù)熱段溫度下降后S和FeO氧化速度有所下降，將干球破碎后，同心裂紋情況大幅度減少，生球干燥預(yù)熱速度更合理，效果更好，干球進入回轉(zhuǎn)后繼續(xù)氧化固結(jié)，到窯頭時亞鐵含量已低于3%，進入環(huán)冷機經(jīng)氧化后FeO含量降至1.16%。

2 結(jié)語

球團礦FeO含量偏高受混合料S含量和鏈篦機風(fēng)量溫度影響較大，混合料中S的氧化會阻礙FeO在鏈篦機預(yù)熱段的氧化，鏈篦機風(fēng)量和溫度不匹配，如干燥預(yù)熱速度過慢容易造成干球強度下降入窯后粉化碎裂增多，如干燥速度過快容易造成干球外部結(jié)殼并在氧化過程中形成明顯同心裂紋的不良情況，進入回轉(zhuǎn)窯后難以被氧化，進入環(huán)冷機時FeO含量在7%以上，超出了環(huán)冷機氧化能力，最終導(dǎo)致成品球FeO含量過高。

在優(yōu)化系統(tǒng)風(fēng)量和溫度之前，采取了一些措施，鏈篦機方面包括加強篦板修護，減少篦板燒損后漏球和卡球問題，將鏈篦機布料厚度提升至150mm～170mm，并根據(jù)兩側(cè)煙罩和風(fēng)箱溫度及時調(diào)整；在鏈篦機上托軸與側(cè)墻連接處、側(cè)墻立柱之間、主軸兩側(cè)和風(fēng)箱上部等鏈篦機老化變形部位用石棉包裹或堵塞等措施，減少鏈篦機老化變形對溫度和風(fēng)量的影響，穩(wěn)定生產(chǎn)工藝；混合料方面將S含量控制在0.45%以下，同時盡量降低混合料水分和生球直徑，為降低FeO含量創(chuàng)造條件。

優(yōu)化系統(tǒng)風(fēng)量和溫度首先參考了S的氧化溫度為500℃～570℃，多發(fā)生預(yù)熱段，對鏈篦機干燥預(yù)熱速度進行了調(diào)整，通過提高干燥段煙罩溫度，降低預(yù)熱一段和預(yù)熱二段溫度，提高干燥段FeO的氧化效果，減緩了預(yù)熱段S和FeO的氧化，消除了干球同心裂紋的不良情況，接下來通過增加窯頭助燃風(fēng)機風(fēng)量和環(huán)冷一段鼓風(fēng)量，改善了回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氧化氣氛，使干球FeO在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進一步氧化。優(yōu)化系統(tǒng)風(fēng)溫后，同時加強了對工藝氣氛的考核，系統(tǒng)FeO含量變化明顯，斗提機球FeO含量由8%左右上升至10%左右，回轉(zhuǎn)窯窯頭球FeO含量由7～8%降低至3%以下，環(huán)冷機球FeO含量由2.48%下降至1.16%，穩(wěn)定性也大幅度提高。球團礦FeO含量下降，穩(wěn)定性上升，改善了其還原性能，為高爐降低焦炭消耗，取得更好的經(jīng)濟效益提供了條件。