新（余）鋼球團降低FeO含量生產實踐

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—回轉窯球團法，主要原料為磁鐵礦，投產后球團礦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，據技術統計，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%。因此提高球團礦質量，降低亞鐵含量，可以有效地降低高爐焦炭消耗，緩解國內煤炭資源嚴重短缺的問題，也能滿足低碳生產、達標排放的環保要求，同時帶來較大的經濟效益[1]。

1 降低FeO含量生產實踐

1.1 FeO含量高原因分析

根據鏈篦機—回轉窯氧化球團工藝理論，生球中FeO在鏈篦機上開始氧化，整個氧化過程一直持續到冷卻結束離開環冷機進入成品系統。FeO的氧化程度受混合料特性、球團干燥預熱焙燒冷卻溫度、風量及氧化氣氛等因素影響。混合料指標見表1。

表1 混合料指標（%）

從表1中夠可以看出，混合料指標中FeO含量較為正常，但S含量偏高，主要是原料中自產精粉S含量偏高（0.8%～2.5%），自產精粉中硫元素的主要存在形式為黃鐵礦和磁黃鐵礦，硫化物的氧化多發生在500℃～570℃，硫化物同氧結合能力強于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含量有一定的相關性，與混合料FeO含量相關性不大。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與混合料指標對比情況（%）

圖2 斗提機球團和回轉窯窯頭球團FeO含量（%）

將斗提機球團和窯頭球團破碎后，有40%左右出現了較明顯的同心裂紋現象，結合圖2數據，說明球團在焙燒過程中存在鏈篦機內干燥預熱速度不合理，回轉窯內氧化氣氛較弱等問題，窯頭球FeO含量過高，進入環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工作

投產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重篦板都比較少，部分燒損的篦板占大多數，從圖4中可以看出，部分燒損的篦板也會漏球、卡球，造成風流偏抽。實際生產時為減少漏球量維持工藝穩定，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。加強篦板修復工作可以減少燒損篦板漏球和卡球問題，穩定系統風流，并有利于降低生球直徑，提高FeO氧化效果。

1.3 合理調整鏈篦機布料厚度

鏈篦機布料厚度調整主要包括兩個方面：①適當增加布料厚度，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，分流偏抽嚴重，粉塵和碎球較多，溫度變化頻繁且幅度大，調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根據鏈篦機兩側煙罩和風箱溫度，及時分別調整兩側布料厚度，避免兩側漏風不均勻和兩臺回熱風機狀態差異等造成的影響。

1.4 控制混合料S含量

經過長期跟蹤對比，按當前工藝條件，混合料S含量在0.6%以上時干燥同心裂紋現象嚴重，混合料S含量在0.45%～0.6%范圍內，同心裂紋情況隨混合料S含量和鏈篦機風溫而變化，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 優化系統風量和溫度

主要包括以下幾個方面：①在上托軸與側墻連接處、側墻立柱之間、主軸兩側和風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，防止漏風造成風流紊亂、局部正壓等不良情況；②關閉窯頭助燃風機放散，使助燃風流量由800m3/h左右提高至1000m3/h以上，增加窯內空氣量，并根據生產情況調整環冷鼓風機風門開度，在保持窯頭微負壓的情況下盡量提高環冷機進入回轉窯的風量，適當減少環冷機進入鏈篦機預熱一段的風量；③結合S氧化從預熱一段開始的特點，合理調節鏈篦機上生球干燥預熱速度，提高耐熱風機轉速，降低鏈篦機預熱二段煙罩溫度，提高干燥段煙罩溫度，提高干燥段FeO氧化效果，降低預熱一段之后氧化速度，避免形成同心裂紋；④嚴格控制回轉窯內粉塵量，加強對工藝氣氛的考核，減少粉塵對氣流的阻礙，提高干燥預熱效果，強化回轉窯內氧化氣氛。

降低FeO含量相關措施實施后，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中數據可以看出，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，生球干燥預熱速度更合理，效果更好，干球進入回轉后繼續氧化固結，到窯頭時亞鐵含量已低于3%，進入環冷機經氧化后FeO含量降至1.16%。

2 結語

球團礦FeO含量偏高受混合料S含量和鏈篦機風量溫度影響較大，混合料中S的氧化會阻礙FeO在鏈篦機預熱段的氧化，鏈篦機風量和溫度不匹配，如干燥預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，進入回轉窯后難以被氧化，進入環冷機時FeO含量在7%以上，超出了環冷機氧化能力，最終導致成品球FeO含量過高。

在優化系統風量和溫度之前，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，并根據兩側煙罩和風箱溫度及時調整；在鏈篦機上托軸與側墻連接處、側墻立柱之間、主軸兩側和風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量的影響，穩定生產工藝；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含量創造條件。

優化系統風量和溫度首先參考了S的氧化溫度為500℃～570℃，多發生預熱段，對鏈篦機干燥預熱速度進行了調整，通過提高干燥段煙罩溫度，降低預熱一段和預熱二段溫度，提高干燥段FeO的氧化效果，減緩了預熱段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機風量和環冷一段鼓風量，改善了回轉窯內氧化氣氛，使干球FeO在回轉窯內進一步氧化。優化系統風溫后，同時加強了對工藝氣氛的考核，系統FeO含量變化明顯，斗提機球FeO含量由8%左右上升至10%左右，回轉窯窯頭球FeO含量由7～8%降低至3%以下，環冷機球FeO含量由2.48%下降至1.16%，穩定性也大幅度提高。球團礦FeO含量下降，穩定性上升，改善了其還原性能，為高爐降低焦炭消耗，取得更好的經濟效益提供了條件。