1鉻礦球團的由來

　　1.1 鉻礦資源

　　鉻礦是生產(chǎn)鉻鐵的主要原料，按照美國地質(zhì)調(diào)查局的報告，地球上折合Cr2O3含量為45%的鉻礦儲量為120億噸以上，95%以上分布在南非和哈薩克斯坦。其中，南非鉻礦儲量占世界的75%以上。世界上其他擁有鉻礦資源的國家有津巴布韋、印度、伊朗、芬蘭、土耳其、菲律賓、阿爾巴尼亞等。南非礦的特點是：Cr2O3含量普遍低于45%，Cr/Fe小于1.6，呈現(xiàn)易碎的物理性能。

　　我國是一個鉻礦資源貧乏的國家，只有西藏和新疆等地有少量鉻礦儲藏。我國共有鉻礦產(chǎn)地54處，保有儲量251.9萬噸（礦石），其中富礦（Cr2O3＞32%）僅占全國總儲量的49%，而且主要分布在西藏、內(nèi)蒙古、新疆和甘肅四省區(qū)。我國鉻礦礦床規(guī)模小，開發(fā)利用條件差，交通不便。因此，我國的高碳鉻鐵生產(chǎn)主要依靠進口礦。我國目前使用的進口鉻礦主要來自南非、土耳其、印度、巴基斯坦、伊朗、阿爾巴尼亞等國家。

　　鉻礦資源的一個重要特點就是塊礦和富礦資源越來越少，自然界Cr2O3含量大于42%的鉻礦儲量已經(jīng)不多。目前市場上大多數(shù)是精礦和易碎礦，粉礦的比例約占70%以上。

　　1.2主要鉻礦的結(jié)構(gòu)和物理特性

 　　表1 主要鉻礦的結(jié)構(gòu)和物理特性
 

　　1.3各地鉻礦還原和熔化特性

 　　表2 鉻礦還原和熔化特性
 

　　1.4鉻礦球團

　　鉻礦球團生產(chǎn)相比鐵礦球團生產(chǎn)起步較晚，2011年，第一臺8㎡的圓形簡易豎爐球團建成投產(chǎn)，由于存在產(chǎn)量低、強度差、粉率大、結(jié)塊嚴重等問題，艱難運行一年后停產(chǎn)。

　　球團生產(chǎn)工藝之所以進入高碳鉻鐵生產(chǎn)領(lǐng)域較晚，一是因為高碳鉻鐵領(lǐng)域與黑色冶金領(lǐng)域交流少，好多生產(chǎn)技術(shù)處于各自為戰(zhàn)狀態(tài)，鉻鐵生產(chǎn)企業(yè)一直認為鉻礦不能生產(chǎn)球團，燒結(jié)也是勉勉強強；二是爐型和原料結(jié)構(gòu)的改變。高碳鉻鐵生產(chǎn)在2008年之前，90%以上的高碳鉻鐵生產(chǎn)用礦熱爐為開放式小功率電爐（6300KVA-16500KVA）。此種爐型入爐鉻原料為鉻粉礦和鉻塊礦，粉礦使用比例有的高達80%以上，所以，入爐鉻原料無需進行造塊。2009年以后，隨著爐型的加大，加之鉻礦塊礦資源的日益短缺，目前自然界Cr2O3含量大于42%的鉻礦儲量已不多。因此，利用粉礦和精礦制造人造塊的工藝越來越受到重視。

　　任何事情的發(fā)展都需要付出艱辛的努力，特別是要得到行內(nèi)的認可。鉻礦造塊最早使用的是小型步進式燒結(jié)機，產(chǎn)品質(zhì)量差，后來又發(fā)展為帶式燒結(jié)機，在產(chǎn)量提高點同時，燒結(jié)機的機型也越來越大，目前國內(nèi)最大的帶式燒結(jié)機為120㎡，2017年在寧夏天元錳業(yè)成功使用。國內(nèi)第一條鉻礦氧化球團生產(chǎn)為新鋼聯(lián)冶金有限公司的8㎡圓形豎爐球團，隨之是日照三木鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯球團，近五年內(nèi)分別是太鋼萬邦公司從芬蘭Outokumpu公司引進的奧圖泰球團生產(chǎn)法（帶式球團）及包頭明拓公司仿奧圖泰帶式球團生產(chǎn)線。無論鉻礦燒結(jié)還是球團，最初使用的設(shè)備和技術(shù)均來源于鐵礦球團，并根據(jù)鉻礦特點逐步進行完善和改進。

　　1鉻礦氧化球團生產(chǎn)

　　2.1目前鉻礦球團的主要生產(chǎn)工藝

　　縱觀世界范圍內(nèi)，目前鉻礦球團生產(chǎn)工藝主要有：豎爐法（圓形豎爐、環(huán)形豎爐或偏心豎爐、矩形豎爐）、帶式球團法、鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯法（氧化球團、固態(tài)還原球團），圓形豎爐法因投資少、建設(shè)周期短等原因，目前仍受到鉻鐵生產(chǎn)企業(yè)的青睞，但由于環(huán)保、產(chǎn)量低等因素影響，此種工藝的生存期已接近陌路。相反，鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯法目前發(fā)展勢頭猛進，是將來的主流工藝。

　　2.2 鉻礦球團生產(chǎn)與傳統(tǒng)鐵球團生產(chǎn)的差異之處

　　2.2.1 造球差異

　　目前主流鉻礦粉的成份（南非UG2）及成球性能分析

　　此種礦為鉑族金屬礦的主要礦源，在提取鉑族金屬后，可用于鉻鐵生產(chǎn)，作為燒結(jié)球團的主要原料。UG2礦精粉顆粒細小，但親水性差，再加上是富鉻尖晶石礦，因此需要再磨礦。一是增加細度；二是破壞表面尖晶石結(jié)構(gòu)，獲取新的物料斷面，提高成球形。

　　鉻礦粉造球的特點是：成球水分偏大，成球性能弱，成球盤速高于鐵球團盤速。

　　2.2.2 篩分差異

　　由于鉻礦粉的特殊性，布料篩分系統(tǒng)基本上不粘料，大大優(yōu)于鐵礦球團。

　　2.2.3 預(yù)熱制度差異

　　試驗及實踐證明，鉻礦生球的爆裂溫度高于鉻礦球團150左右。因此，為提高產(chǎn)量，干燥段溫度可適當提高，只需抽風(fēng)干燥即可，無需鼓風(fēng)干燥。（由于生球爆裂溫度高，鏈篦機的長度可適當減短）

　　由于鉻礦粉的燒結(jié)溫度高于鐵礦粉100℃-150℃，所以預(yù)熱段的溫度也相應(yīng)提高，以保證入窯預(yù)熱球團的強度，所以對鏈篦機的材質(zhì)要求要高于鐵礦球團。

　　2.2.4 焙燒制度差異

　　焙燒制度的差異除了上述提到的焙燒溫度高于鐵礦粉100℃-150℃外，由于鉻礦球團的軟熔點高于鐵礦球團近300℃，因此在熟練操作下，鉻礦氧化球團生產(chǎn)窯況十分穩(wěn)定（幾乎無結(jié)圈物），基本無需停窯處理結(jié)圈。

　　2.2.5 使用方式的差異

　　鐵礦氧化球團是在冷卻后配入高爐爐料，而大型鉻鐵生產(chǎn)企業(yè)在使用鉻礦球團時，有的是紅球與冷料混合后直接入爐，無需冷卻；有的是冷卻后進入爐頂料倉，然后利用礦熱爐自身煤氣燃燒后生成熱風(fēng)，將混合料加熱至300℃-350℃后再入爐，在節(jié)約電耗的同時，利于爐況的穩(wěn)定運行。

　　2.2.6 兩個成功案例介紹

　　2.2.6.1 矩形豎爐氧化球團

　　2018年1月，國內(nèi)第一臺12㎡的矩形豎爐順利投產(chǎn)達產(chǎn)，日產(chǎn)量1000t-1200t。本人是此次豎爐結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)的主要制定者。國內(nèi)豎爐鐵球團的生產(chǎn)技術(shù)十分成熟，而且在諸多球團人的努力下，豎爐結(jié)構(gòu)亦越來越合理。但用于鉻礦球團生產(chǎn)，尚無先例，誰也不愿做第一個吃螃蟹的人。當有廠家找到我時，第一感覺是可行，隨之進行幾次技術(shù)探討和論證，借鑒鐵球團豎爐生產(chǎn)經(jīng)驗，結(jié)合鉻礦球團特點，以鐵球團豎爐為模型，對內(nèi)部結(jié)構(gòu)重新進行了設(shè)計優(yōu)化，時間證明效果良好。截至目前，已建成三臺12㎡矩形豎爐，運行穩(wěn)定。

　　思考：下一步還需業(yè)內(nèi)專家、學(xué)者進一步探討更大爐型生產(chǎn)的可行性！

　　2.2.6.2 鉻礦球團固態(tài)還原

　　鉻礦固態(tài)還原可以在回轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)底爐、豎爐、隧道窯等多種冶金爐內(nèi)實現(xiàn)。目前該工藝的主流工藝采用鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯球團法，其他工藝仍處于開發(fā)試驗階段。由日本昭和電工株式會社在20世紀60年代開發(fā)的鉻礦球團固態(tài)還原工藝（SRC工藝），據(jù)說在日本生產(chǎn)還是比較穩(wěn)定（由于技術(shù)保密，不允許外人參觀，工藝參數(shù)和生產(chǎn)情況只是報導(dǎo)），由于日本產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，此生產(chǎn)線早已停產(chǎn)拆除。此工藝在南非也建成了幾條生產(chǎn)線，但穩(wěn)定性較差。國內(nèi)最早有此種想法的企業(yè)是位于黃驊港的河北泰恒特鋼有限公司，并高薪聘請了南非的保羅先生作為技術(shù)專家，但項目進展較慢，在2017年才開始調(diào)試生產(chǎn)，目前該企業(yè)已全面停產(chǎn)，處于二次融資狀態(tài)。

　　豐鎮(zhèn)市新太新材料科技有限公司堅持走自主創(chuàng)新道路，于2012年開始探討鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯鉻礦球團預(yù)還原-熱送熱裝鉻鐵冶煉工藝。本人有幸被該企業(yè)負責(zé)人挖掘到。本人結(jié)合鐵礦球團直接還原工藝技術(shù)，制定了基本工藝路線和初步技術(shù)參數(shù)。首鋼國際工程技術(shù)有限公司依據(jù)我們的思路進行了設(shè)計。項目于2014年10月15日投產(chǎn)，經(jīng)過三個月的調(diào)試，不斷完善，生產(chǎn)趨于穩(wěn)定，并成功取得國家發(fā)明專利（專利號：ZL 2014  2  0181294.8和ZL 2017   2  0234492.X ）。

　　目前此生產(chǎn)線的生產(chǎn)運行良好，在近五年的生產(chǎn)過程中，對鏈篦機風(fēng)系統(tǒng)、磨礦系統(tǒng)及燃料燃燒系統(tǒng)不斷進行著優(yōu)化，效果良好。近五年來，我們不是進行單一還原球團生產(chǎn)，有時根據(jù)鉻鐵行情及礦熱爐爐料情況，亦會進行鉻礦氧化球團的生產(chǎn)。我們集團公司更大規(guī)模的預(yù)還原生產(chǎn)線（兩條φ5m×72m，產(chǎn)能25萬噸/年）正在緊張建設(shè)中。新生產(chǎn)線與現(xiàn)有生產(chǎn)線相比，設(shè)計和工藝更加合理。（第一條線由于控制投入問題，把我原先的一些工藝布置刪除，通過生產(chǎn)來看，調(diào)節(jié)手段受到了限制，新生產(chǎn)線已經(jīng)補充）。

　　采用鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯預(yù)還原-熱送熱裝工藝生產(chǎn)高碳鉻鐵，電耗降低25%，焦耗降低近50%，產(chǎn)量提高超過30%，能促進企業(yè)綠色、環(huán)保、健康的可持續(xù)發(fā)展。

　　3結(jié)語

　　從目前來看，鉻礦氧化球團生產(chǎn)技術(shù)已趨于成熟，將來大規(guī)模的氧化球團生產(chǎn)是個趨勢；鉻礦還原球團技術(shù)已越來越受到諸多企業(yè)的青睞，但由于技術(shù)保密原因，大規(guī)模的發(fā)展還需假以時日。

　　路漫漫其修遠兮！作為球團人，和在座的諸位領(lǐng)導(dǎo)、專家、學(xué)者一樣，我深感在探索道路上的艱辛，但其中的成績又能使自己感到欣慰！擺在面前諸多未知領(lǐng)域，包括探索更先進的還原生產(chǎn)工藝、還原程度與最佳效益點的研究等，都在等著我們球團人去開拓創(chuàng)新！

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