我國(guó)球團(tuán)礦技術(shù)和裝備的發(fā)展

2022-08-18 作者：佚名網(wǎng)友評(píng)論 0 條

隨著我國(guó)鋼鐵行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化的需求和綠色低碳高質(zhì)量的要求，球團(tuán)礦作為高爐的優(yōu)質(zhì)原料越來(lái)越受到業(yè)界的青睞，促使了球團(tuán)業(yè)的快速發(fā)展。

顧玲

冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院

1 球團(tuán)礦的優(yōu)點(diǎn)

目前國(guó)內(nèi)外高爐使用三種球團(tuán)礦，分別是酸性球團(tuán)礦（R<0.5），熔劑性球團(tuán)礦(添加熔劑)和鎂質(zhì)球團(tuán)礦（添加含鎂熔劑）。球團(tuán)礦有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)球團(tuán)礦粒度均勻，強(qiáng)度高、粉末少。氣孔率高達(dá)30%左右，滾動(dòng)性好，比同成分的燒結(jié)礦軟化溫度窄，有利于改善高爐成渣帶透氣性、有利于高爐布料和煤氣成分均勻合理。

(2)球團(tuán)礦堆比重大，在同樣冶煉強(qiáng)度條件下，可相對(duì)延長(zhǎng)在爐內(nèi)的停留時(shí)間，粒度較小，含F(xiàn)eO低，主要以易還原的Fe2O3形態(tài)存在，具有很好的還原性能。

(3)球團(tuán)礦含鐵品位高，一般在60%以上，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)成分穩(wěn)定，有利于改善高爐內(nèi)煤氣熱能和化學(xué)能的利用，促進(jìn)高爐穩(wěn)定順行和降低焦比。

(4)球團(tuán)礦易于儲(chǔ)存，在一定時(shí)期不易風(fēng)化破碎，特別適合礦山規(guī)?；a(chǎn)和存儲(chǔ)。

2 球團(tuán)礦技術(shù)和裝備的發(fā)展歷程

球團(tuán)礦技術(shù)始于1919年，由瑞典開發(fā)。目前球團(tuán)礦生產(chǎn)有三種技術(shù)：豎爐技術(shù)、鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯技術(shù)、帶式焙燒機(jī)技術(shù)。三種技術(shù)由配料系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、潤(rùn)磨系統(tǒng)、造球系統(tǒng)、篩分布料系統(tǒng)、焙燒系統(tǒng)組成，主要的區(qū)別是焙燒的設(shè)備和方式不一樣。目前球團(tuán)礦生產(chǎn)技術(shù)以鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯技術(shù)為主。

2.1 豎爐技術(shù)

豎爐技術(shù)主要是指從爐體上部裝入的合格生球在豎爐內(nèi)下降過(guò)程中，被爐外的燃燒室產(chǎn)生的熱氣體接觸進(jìn)行熱焙燒，由齒輥卸料器卸到冷卻裝置冷卻得到球團(tuán)礦。

2006年以前，豎爐球團(tuán)在我國(guó)占主導(dǎo)地位。當(dāng)時(shí)豎爐球團(tuán)的發(fā)展為我國(guó)高堿度燒結(jié)礦搭配酸性球團(tuán)礦入爐的合理爐料結(jié)構(gòu)作出了貢獻(xiàn)。后因?yàn)樨Q爐單機(jī)生產(chǎn)能力小，生產(chǎn)率低，膨潤(rùn)土用量大，球團(tuán)礦品位降低多，質(zhì)量不均勻，抗壓強(qiáng)度低等問(wèn)題，越來(lái)越不適應(yīng)高爐的大型化發(fā)展。

2.2鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯技術(shù)

隨著我國(guó)高爐的大型化，豎爐球團(tuán)礦的質(zhì)量滿足不了大高爐的使用，由于鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)礦的質(zhì)量好、抗壓強(qiáng)度高能完全滿足大高爐對(duì)原料的要求，加之返粉率低，環(huán)境清潔，余熱重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，得到鋼廠和礦山的青睞，從2004年開始，鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯氧化球團(tuán)礦生產(chǎn)線在鋼鐵廠和礦山陸續(xù)被建成了。

鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯技術(shù)主要是指把合格的生球(>6mm,<16mm)布到鏈篦機(jī)上進(jìn)行干燥、預(yù)熱后，在回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行氧化固結(jié)焙燒，通過(guò)環(huán)冷機(jī)冷卻得到球團(tuán)礦。

圖1 鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯工藝流程圖

我國(guó)用鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯技術(shù)是在首鋼球團(tuán)廠2000年截窯改造后開始的，成功開發(fā)了鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯工藝生產(chǎn)氧化球團(tuán)礦技術(shù)，填補(bǔ)了中國(guó)大型球團(tuán)生產(chǎn)技術(shù)的空白。

由于鏈篦機(jī)的工作環(huán)境惡劣，冷熱交替，對(duì)其耐熱件的熱疲勞性要求高。2009年以前，一些規(guī)模大、配加紅礦量大的球團(tuán)生產(chǎn)線鏈篦機(jī)的耐熱件是進(jìn)口的，有的整機(jī)引進(jìn)。隨著2009年我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、單條生產(chǎn)能力最大的寶鋼湛江紅礦球團(tuán)鏈箅機(jī)-回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)生產(chǎn)線投產(chǎn)運(yùn)行后，開啟了我國(guó)該項(xiàng)技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化、裝備完全國(guó)產(chǎn)化的時(shí)代。

2.3 帶式焙燒機(jī)技術(shù)

帶式焙燒技術(shù)主要是指合格生球在帶式焙燒機(jī)上完成干燥、預(yù)熱、焙燒、均熱、冷卻全工序，與鏈-回-環(huán)三大主機(jī)相比熱損耗更低、熱利用率更高單機(jī)生產(chǎn)能力大、原料適應(yīng)能力強(qiáng)，無(wú)結(jié)圈等優(yōu)點(diǎn)。帶式焙燒機(jī)結(jié)構(gòu)圖見圖2。

2008年投產(chǎn)的首鋼京唐公司400萬(wàn)噸/年和2015年投產(chǎn)的包鋼500萬(wàn)噸/年帶式焙燒機(jī)球團(tuán)生產(chǎn)線都是采用德國(guó)奧圖泰Outotec的技術(shù)和裝備。2017年我國(guó)經(jīng)過(guò)多年的研究與開發(fā)，形成自主帶式焙燒機(jī)球團(tuán)核心技術(shù)體系，攻克了帶式焙燒機(jī)核心設(shè)備和與之配套的耐熱件，并成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。

2.5 球團(tuán)技術(shù)和裝備海外市場(chǎng)的應(yīng)用

隨著我國(guó)球團(tuán)技術(shù)創(chuàng)新和裝備制造能力的提升，從技術(shù)、裝備成套引進(jìn)、核心耐熱件的外購(gòu)，到如今擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成套設(shè)備和耐熱件的開發(fā)，我國(guó)球團(tuán)技術(shù)、裝備和關(guān)鍵零部件已經(jīng)從以前的“請(qǐng)進(jìn)來(lái)”到現(xiàn)在的“走出去”，從備品備件的出口，到現(xiàn)在按中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和加工制造的整條球團(tuán)生產(chǎn)線設(shè)備的出口。根據(jù)市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，目前海外球團(tuán)生產(chǎn)線的備品備件和新建球團(tuán)項(xiàng)目的設(shè)備中國(guó)制造高達(dá)70%，遍及印度、印度尼西亞、越南、伊朗、沙特、土耳其、洪都拉斯、巴西、玻利維亞、委內(nèi)瑞拉等地，特別是最近五年，印度和伊朗的鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)項(xiàng)目80%由中國(guó)企業(yè)如江蘇宏大等承包建設(shè)，為我國(guó)開拓海外市場(chǎng)做出了貢獻(xiàn)。

3 節(jié)能綠色低碳

球團(tuán)生產(chǎn)工序能耗約為燒結(jié)生產(chǎn)工序的50%，鋼協(xié)2020年統(tǒng)計(jì)，鋼協(xié)會(huì)員單位的燒結(jié)工序能耗平均48.08kgce/t, 球團(tuán)工序能耗平均24.35kgce/t，生產(chǎn)球團(tuán)礦能耗低。

由于球團(tuán)工藝焙燒供熱方式與燒結(jié)不同，燃燒后形成的SO2、NOX和CO2排放量相較于燒結(jié)工藝少很多。此外，球團(tuán)礦產(chǎn)生的粉塵量相較于燒結(jié)礦減少很多，球團(tuán)工藝對(duì)環(huán)境更加友好。燒結(jié)工序和球團(tuán)工序的排放對(duì)比見下圖：