帶式焙燒機球團技術的應用及研究進展

馮雄

摘? 要：球團礦是高爐煉鐵的優質爐料，發展球團技術是實現低碳綠色煉鐵的重要途徑之一。本文主要探討了現代高爐爐料結構的演化發展趨勢，提出了低碳綠色球團生產的發展理念，研究分析了帶式焙燒機球團生產工藝的特點和適用性，并在闡述對帶式焙燒機球團工藝流程設計優化的同時，重點介紹了首帶式焙燒機球團工程設計中應用的先進技術和關鍵裝備，以及往復式布料器等主要設備的設計開發和應用效果，以期為類似工程提供借鑒與參考。

關鍵詞：帶式焙燒機;球團技術

引言

進入21世紀以來，我國鋼鐵工業發展迅猛，冶金工程技術裝備大型化、現代化進程加快，工程應用效果顯著。本文主要探討現代高爐爐料結構的演化發展趨勢，提出低碳綠色球團生產的發展理念，研究分析帶式焙燒機球團生產工藝的特點和適用性，闡述帶式焙燒機球團工藝流程設計優化，以及往復式布料器等主要設備的設計開發和應用效果。

1工程設計研究

1.1工藝流程選擇

長近年來由于受到優質鐵礦粉資源減少、生態環境和資源可獲取性的影響，高爐爐料中增加球團礦的用量已經成為一個新的技術發展趨勢。球團礦作為高爐的主要爐料之一，其生產工藝是鐵礦粉造塊的一種主要工藝。同燒結工藝相比，該工藝的主要技術優勢：①球團礦具有綜合冶金性能優良、粒度均勻、冷態強度高等特點;②球團生產工序能耗低（約為燒結工藝的1/2）、系統漏風率低、熱風循環利用效率高，生產過程煙氣排放少;③球團礦含鐵品位高，可相應降低高爐渣量，從而有效降低高爐焦比和燃料比;④現場實測表明，球團工藝污染物及粉塵排放少，環境清潔，全流程除塵灰總量約為燒結工藝的10%。在球團工程頂層設計中，基于已有技術的研究成果和生產實踐，結合鋼鐵廠的工程理念和流程結構優化，決策設計建造年產400萬t的504m2大型帶式焙燒機球團生產線。

1.2工藝流程優化

以冶金流程工程學理論和動態精準設計方法為指導，球團工程頂層設計在流程、功能、結構、要素、效率協同優化的前提下，以構建球團工序合理的鐵素物質流靜態流程網絡為核心。工程頂層設計中，通過工藝流程優化、工序功能優化、構建鐵素物質流和能量流網絡，實現了單元工序或裝置匹配合理、協同有序采用動態甘特圖設計方法和物料輸運的動態仿真研究，對球團生產的原料準備、配混、造球、焙燒等工序之間的匹配銜接進行協同優化，使主體設備和裝置的能力以小時產量為基準，研究了不同設備數量和能力的多種技術方案，不片面追求個別設備的大型化，而是以設備能力耦合匹配、協同連續運行為設計核心，著力優化物流路徑和物料運行軌跡，減少物料輸送過程的物質和能量耗散，大幅度縮短了物料運距、減少了物料轉運和折返。聯合設置功能相同或相近的建構筑物，降低非功能區的占地面積，使單元工序之間匹配實現動態有序、協同高效。

1.3技術創新

1.3.1提高能源利用率技術

帶式焙燒機球團生產工藝是在帶式焙燒機上完成球團的干燥、預熱、焙燒、均熱和冷卻等不同的工藝過程，在帶式焙燒機的鼓風干燥段，利用從冷卻段抽取的熱風對生球進行干燥;在抽風干燥段，則是通過回熱風機抽取均熱段和焙燒段風箱的熱風對生球繼續進行干燥;在預熱段和焙燒段，利用冷卻段的熱風和燃料燃燒對球團進行預熱和焙燒;在均熱段利用冷卻段的熱風對球團進行均熱，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機鼓入的冷風對球團進行冷卻。

1.3.2厚料層焙燒技術

厚料層焙燒是提高帶式焙燒機能源的利用效率的有效技術措施。該技術可以降低鋪底料球團的占比，降低帶式焙燒機運行速度，延長球團干燥、預熱、焙燒、均熱和冷卻的時間，提高球團礦的質量。

1.3.3生球分級布料技術

帶式焙燒機生球分級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的風量，縮短反應進程，從而實現高效生產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

國外帶式焙燒機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，鋼鐵廠結合自身能源結構，可以采用焦爐煤氣作為帶式焙燒機燃料。

1.3.5采用半干法循環流化床脫硫+SCR脫硝凈化處理工藝

球團生產工藝全程封閉，有效減少了粉塵的生成和擴散。球團的干燥、預熱、焙燒、均熱、冷卻等全部工藝過程在設置密閉罩的帶式焙燒機上完成，球團不經過倒運、翻轉、裝卸等工藝過程，大幅度減少了粉塵的生成、逸散，而且將帶式焙燒機整體布置在一個封閉廠房內，有效控制了粉塵的外逸。

2相關工藝、裝備及技術進展

2.1新型球團黏結劑

為提高入爐原料的TFe質量分數，越來越多的學者致力于研究如何降低球團生產中的膨潤土用量或不用膨潤土。隨著有機添加劑配比的增加，生球落下強度和生球、干球抗壓強度均增大，這主要是由于有機添加劑低溫吸水，其黏度及吸附力得到提高，并且加強了顆粒之間的凝聚力;有機添加劑在高溫下分解產生氣體，使球團內部組織結構進一步疏松，球團能夠承受的載荷減小，導致成品球抗壓強度降低;而孔隙率增大導致還原性氣體充分接觸球團的內部顆粒，使還原過程FeOx晶體的膨脹和鐵晶須生長受到抑制，故球團礦還原膨脹率降低、還原度增加。

2.2優化配礦

對不同球團原料進行配合使用，具備如下優勢：①合理使用廉價礦，節省原料成本;②改善難冶原料的成球性及焙燒性能;③對原料性質進行優劣互補，減少磨礦或不磨礦，降低磨礦能耗和生產成本。在不添加熔劑、添加鎂質熔劑兩種條件下，自產精礦配比最高可分別達到35%、40%，且球團礦強度以及還原膨脹率均可以達到高爐入。

2.3鎂質球團制備

實踐表明，目前采用鏈箅機-回轉窯工藝制備鎂質球團時由于預熱球強度較低，容易導致球團破碎粉化，使回轉窯結圈嚴重，而帶式焙燒機制備鎂質球團能解決此問題。因此建議蛇紋石配比為1.5%。總體而言，采用帶式焙燒機生產鎂質球團調整周期短、經濟效益顯著，且生產的球團礦能夠滿足高爐需求。

結束語

本文通過探討現代高爐爐料結構的演化發展趨勢，分析帶式焙燒機球團生產工藝的特點和適用性，采用帶式焙燒機球團生產工藝和裝備，大批量穩定生產高品質、高性能球團技術發展前景廣闊。采用先進的設計理念、理論和方法，實現球團工程的動態精準設計，構建先進的信息物理系統，是我國未來球團工程技術的發展方向。

參考文獻

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