李秀海，呂宏偉，盧永嶺

(山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠，山 東 萊 蕪 271104)

摘要：圍繞制約鏈篦機(jī) -回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)效率的問(wèn)題，分析了生產(chǎn)能耗高、生球質(zhì)量不穩(wěn)定、焙燒制度不合理、回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈周期短等主要制約因素，通過(guò)應(yīng)用二次配料、穩(wěn)定造球質(zhì)量系列改進(jìn)、鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯低溫焙燒等多種技術(shù)措施，使煤氣消耗降低 0.1 GJ/t，膨潤(rùn)土消耗降低2.91 kg/t ，工序能耗降低2.71 kg/t ，年產(chǎn)量增加 14.27萬(wàn) t。

關(guān)鍵詞：鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯；二次配料；造球質(zhì)量；低溫焙燒

1 前 言

萊鋼 6 0萬(wàn) t鏈篦機(jī)- 回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線2009年 6 月建成投產(chǎn)，主要工藝流程為：國(guó)內(nèi)外鐵精粉與膨潤(rùn)土按一定比例混合，經(jīng)干燥、潤(rùn)磨后，通過(guò)圓盤造球機(jī)造球，篩分布料后，在鏈篦機(jī)上干燥、預(yù)熱，回轉(zhuǎn)窯中焙燒，環(huán)冷機(jī)內(nèi)冷卻后，得到 8~16 mm合格成品球，供高爐使用。投產(chǎn)以來(lái)，工序能耗 (膨潤(rùn)土、煤氣 )高、造球質(zhì)量(落下強(qiáng)度、生球粒度)波動(dòng)大、 焙燒制度不合理、回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈周期短等問(wèn)題嚴(yán)重制約了球團(tuán)生產(chǎn)效率，年產(chǎn)量 50.09萬(wàn) t，達(dá)不到設(shè)計(jì)產(chǎn)能。為此，山鋼股份萊蕪分公司通過(guò)膨潤(rùn)土配加方法工藝改進(jìn)、穩(wěn)定造球質(zhì)量設(shè)備改造、低溫焙燒工藝優(yōu)化等系列攻關(guān)，取得了顯著效果。

2 制約生產(chǎn)效率分析

2 . 1 膨潤(rùn)土消耗高

6 0萬(wàn) t鏈篦機(jī) -回轉(zhuǎn)窯使用雙山鈣基膨潤(rùn)土，配比在4 % 左右，與國(guó)內(nèi)先進(jìn)球團(tuán)廠相比差距較大，如表 1所示。

從 表 1看 出 ：6 0萬(wàn) t球團(tuán)膨潤(rùn)土消耗與鞍鋼弓礦相比，差距近 20 kg/t ，膨潤(rùn)土消耗高增加了生產(chǎn)成 本的同時(shí)，降低了球團(tuán)礦的品位，使成品礦中SiO₂含量增加，煉鐵渣量增加，焦比上升，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

膨潤(rùn)土消耗量高的原因有：

2 . 1 . 1 原料粒度粗 、水分大 、成球性差

進(jìn)廠原料主要為華聯(lián)系列、萊礦系列、魯中系列鐵精粉，其主要理化性能指標(biāo)見表 2，分別按照20 %、40 % 、40 % 配比進(jìn)行配料，精礦粒度較粗，水分偏大，成球性差，致使膨潤(rùn)土消耗高。

2 . 1 . 2工藝條件限制

烘干筒設(shè)計(jì)能力為 90 t/h ，內(nèi)部揚(yáng)料裝置因設(shè)備原因被拆除。隨著產(chǎn)能的提升，混合料烘干效果不理想，進(jìn)入潤(rùn)磨機(jī)后，經(jīng)常出現(xiàn)混合料堵塞篦板不出料現(xiàn)象，頻繁分料，膨潤(rùn)土配加量隨之增加，生球落下強(qiáng)度、水分、粒度不穩(wěn)定,整個(gè)生產(chǎn)出現(xiàn)波動(dòng)。

2 . 1 . 3膨潤(rùn)土配加方法不合理

傳統(tǒng)配料工藝為:配料室根據(jù)生產(chǎn)指令按照一定比例配加鐵精粉與膨潤(rùn)土,經(jīng)膠帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)混合進(jìn)入烘干機(jī)內(nèi)，烘干機(jī)內(nèi)無(wú)揚(yáng)料裝置，部分混合料經(jīng)翻轉(zhuǎn)滾動(dòng)成球，且烘干室內(nèi)溫度達(dá)到 800 經(jīng)過(guò)高溫烘干，膨潤(rùn)土理化性能發(fā)生變化，與鐵精粉進(jìn)行了初反應(yīng)，影響膨潤(rùn)土粘結(jié)性，致使消耗升高。

2 . 2 生球質(zhì)量不穩(wěn)定

2 . 2 . 1 生球質(zhì)量差

造球工藝要求 :生球落下強(qiáng)度 5~9下 /個(gè) ，粒度8 ~ 1 6mm，占比85 % 以上。受烘干、潤(rùn)磨的影響，進(jìn)料水分、粒度波動(dòng)明顯,影響造球質(zhì)量。同時(shí)，加水方式不合理，刮料效果差，生球質(zhì)量波動(dòng)大，不合格生球進(jìn)入鏈篦機(jī)后，經(jīng)干燥、預(yù)熱，破裂產(chǎn)生粉末加劇回轉(zhuǎn)窖結(jié)圈，影響球團(tuán)礦的產(chǎn)量。

2 . 2 . 2潤(rùn)磨利用率低

混合料經(jīng)過(guò)潤(rùn)磨后，能夠提高混合料粒度及表面活性，降低膨潤(rùn)土用量。6 0萬(wàn) t鏈篦機(jī) - 回轉(zhuǎn)窯使用 03.8 m x 6.5 m潤(rùn)磨機(jī) 1 臺(tái)，設(shè)計(jì)能力 110 t/h。

生產(chǎn)中存在兩個(gè)問(wèn)題:篦板、螺栓質(zhì)量差，平均每周需停機(jī)4~8 h處理篦板故障，故障率高;篦板結(jié)構(gòu)不合理，當(dāng)進(jìn)料量 > 80 t/h 時(shí) ，出現(xiàn)篦板堵塞現(xiàn)象，頻繁分料，造成生產(chǎn)波動(dòng)。

2 . 3 焙燒制度不合理

2 . 3 . 1 培燒溫度高

球團(tuán)原料為磁鐵礦時(shí)，由于工藝操作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的欠缺，熱工制度不合理，回轉(zhuǎn)窯的焙燒溫度仍控制 在 1 300~1 400℃，焙燒溫度過(guò)高，球團(tuán)氧化急劇放熱，形成高溫區(qū)，發(fā)生液相固結(jié)反應(yīng)，形成結(jié)圈，結(jié)圈后對(duì)風(fēng)流系統(tǒng)產(chǎn)生影響。鏈篦機(jī)干燥、預(yù)熱效果下降，進(jìn)入窯內(nèi)高溫爆裂，產(chǎn)生大量粉末，消耗了大量的熱量，同時(shí)加劇了窯內(nèi)結(jié)圈的形成，導(dǎo)致惡性循環(huán)，煤氣消耗增加，生產(chǎn)成本升高。

2 . 3 . 2 干燥 、預(yù)熱溫度不合理

鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯工藝是利用回轉(zhuǎn)窯的熱廢氣，通過(guò)主引風(fēng)機(jī) ,將窯尾熱風(fēng)引至鏈篦機(jī)進(jìn)行干燥、預(yù)熱。鏈篦機(jī)的耐熱循環(huán)風(fēng)機(jī)分為耐熱 1#風(fēng)機(jī)和耐熱2#循環(huán)風(fēng)機(jī)，當(dāng)前 1#耐熱風(fēng)機(jī)停用，2#耐熱風(fēng)機(jī)從預(yù)熱二段抽過(guò)來(lái)的風(fēng)分配到干燥一段和干燥二段 ，造成干燥一段和干燥二段熱廢氣不足，干燥效果 差 ，干燥一段溫度只有 140℃ ，生球進(jìn)入干燥二段 ，因溫度升高較快，造成球團(tuán)爆裂，粉末進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯 ，加劇了窯內(nèi)結(jié)圈。

2 . 3 . 3 回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈周期短

回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈周期短，每月都要停機(jī)對(duì)結(jié)圈物進(jìn)行清理 ,嚴(yán)重時(shí)僅生產(chǎn) 10 d就需處理。窯中結(jié)圈厚度達(dá)0.5~1 m，結(jié)圈物掉落窯頭后，堵塞格篩，迫使休風(fēng)處理。對(duì)回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈物與球團(tuán)礦進(jìn)行化學(xué)分析 ，結(jié)果如表3所示。

其中，試樣3為球團(tuán)礦。分析看出 ，除 SiO₂、FeO外，結(jié)圈物與球團(tuán)礦其他成分幾乎相同，因此可確定，結(jié)圈是因焙燒溫度過(guò)高，粒狀、粉狀爆裂物液相固結(jié)形成的。

2 . 3 . 4 環(huán)冷機(jī)余熱利用不完善

工藝線中環(huán)冷機(jī)分為 3個(gè)冷卻段，配置了 3 臺(tái)冷卻鼓風(fēng)機(jī)，將來(lái)自回轉(zhuǎn)窯 1200℃的熱球團(tuán)冷卻至 120℃。環(huán)冷一段熱風(fēng)自窯頭進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯二次利用，環(huán)冷二段熱風(fēng)進(jìn)鏈篦機(jī)預(yù)熱一段二次利用，環(huán)冷三段熱廢氣(350℃左右)直接放散，造成熱量損失和環(huán)境污染。

焙燒溫度偏高和回轉(zhuǎn)窯正壓，風(fēng)流系統(tǒng)不暢通，環(huán)冷機(jī)高溫段850~1050℃熱廢氣沒(méi)有得到有效利用，回轉(zhuǎn)窯熱源完全來(lái)自于煤氣燃燒熱，煤氣流量達(dá)到5500~6000 m³/h，煤氣消耗居高不下。

3 改進(jìn)措施

3 . 1 二次配料配加膨潤(rùn)土

對(duì)比試驗(yàn)：將成分基本相同的混合料與加熱時(shí)間相同、溫度不同的膨潤(rùn)土進(jìn)行造球試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。從圖 發(fā)現(xiàn)，加熱溫度在 600℃以下 時(shí) ，生球合格率均在 85 % 以上，滿足工藝要求；750℃時(shí)成球合格率急劇下降 ?？傻媒Y(jié)論：在750℃高溫時(shí)，膨潤(rùn)土活性降低。通過(guò)資料證明，膨潤(rùn)土在高溫時(shí)結(jié)構(gòu)遭到破壞，700℃左右時(shí)失去羥基水，在球團(tuán)內(nèi)部形成大量毛細(xì)管。由于大量毛細(xì)管的存在，孔隙周圍容易形成低熔點(diǎn)化合物，破壞了膨潤(rùn)土的結(jié)構(gòu)。膨潤(rùn)土烘干溫度低于 200℃時(shí)，物理性能和冶金性能均較優(yōu)質(zhì)。

綜合試驗(yàn)結(jié)論及實(shí)際生產(chǎn)配置，研究決定改進(jìn)膨潤(rùn)土配加方法，即 二 次配料。其配加工藝見圖2。在 2#干燥皮帶上方位置建兩個(gè) 50m³膨潤(rùn)土料倉(cāng)，通過(guò)氣力輸送入倉(cāng)，螺旋給料機(jī)控制，與來(lái)自烘干的混合料，經(jīng)皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)、潤(rùn)磨充分混勻， 球工序。

3 . 2 穩(wěn)定造球質(zhì)量

3 . 2 . 1 改進(jìn)磨機(jī)篦板結(jié)構(gòu)

為提高潤(rùn)磨效果，對(duì)篦板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，將篦板孔由通孔改為喇叭口，進(jìn)窄出寬，混合料和小鋼球能夠順利從篦板孔甩出 ,避免雜物堵塞篦板。同時(shí)提高篦板及螺栓質(zhì)量，降低故障停機(jī)率，優(yōu)化鋼球數(shù)量及配比，制定《磨機(jī)加鋼球、撿小鋼球、清篦板管理制度》，減少脹肚子現(xiàn)象，提高潤(rùn)磨利用率。

3 . 2 . 2 改進(jìn)圓盤造球機(jī)加水位置

對(duì)造球盤加水位置進(jìn)行適應(yīng)性改造，將加水點(diǎn)移到落料點(diǎn)正下方，在進(jìn)料區(qū)形成數(shù)量較多的母球 ，改善生球粒度，提高成球效果。

3.2.3 改造盤底刮刀

對(duì)盤底刮刀進(jìn)行改造，在現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)刮刀基礎(chǔ)上增加了2個(gè)旋轉(zhuǎn)底刮刀，增加單位時(shí)間刮料頻次，穩(wěn)定底料厚度，同時(shí)減輕某一旋轉(zhuǎn)刮刀磨損嚴(yán)重造成造球盤底料高低不平、出現(xiàn)大球和大塊等不利于造球生產(chǎn)的現(xiàn)象。

3 . 2 . 4 改造造球機(jī)加水方式

按照“滴水成球、霧水長(zhǎng)大、無(wú)水緊密”原則，在長(zhǎng)大區(qū)域加設(shè)霧化噴頭，實(shí)現(xiàn)噴加霧化水。在成球區(qū)域加一橫向水管道，管道上打眼實(shí)現(xiàn)加滴狀水功能 ，提高成球效果，改善成球粒度。改造后結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3 . 3 優(yōu)化焙燒制度

為研究不同焙燒溫度對(duì)氧化球團(tuán)性質(zhì)的影響在預(yù)熱溫度 900℃、預(yù)熱時(shí)間 10 min、焙燒時(shí)間 15min條件下進(jìn)行試驗(yàn)。分析焙燒溫度1100?1250℃對(duì)氧化球團(tuán)孔隙率、Fe₃O₄含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))影響，如圖4所示。

從圖4可知 ：隨著焙燒溫度的改變，球團(tuán)孔隙率 在 26.68% ~ 15.58%變化 ，并且隨溫度的升高呈減小趨勢(shì)。而球團(tuán)中Fe₃O₄含量也隨著溫度的升高而減少。當(dāng)焙燒溫度為 1 1 0 0℃時(shí)，F(xiàn)e₃O₄含量為10.85%；1150 ℃：時(shí)為 3.74%；1200℃時(shí)減少為0.88%；溫度繼續(xù)升高到 1250℃：時(shí)球團(tuán)中Fe₃O₄含量變成0.26%，這說(shuō)明氧化過(guò)程進(jìn)行得比較徹底。

由以上研究可知：一方面，隨著焙燒溫度的升高 ，磁鐵礦顆粒氧化以及結(jié)晶互聯(lián)更完全，使得球團(tuán)結(jié)構(gòu)更加致密;另一方面，溫度的升高可增大球團(tuán)內(nèi)部起粘結(jié)作用的液相量，并改善其在球團(tuán)內(nèi)部的分布狀況，從而使得球團(tuán)內(nèi)部孔隙率減小，焙燒溫度1250℃時(shí) ，球團(tuán)氧化過(guò)程進(jìn)行得比較徹底。

3 . 3 . 1低溫焙燒技術(shù)改造

回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)采用紅外線測(cè)溫，主要監(jiān)測(cè)窯中、窯頭焙燒溫度，其中窯中焙燒溫度控制在(1 250 ±50)℃，窯頭溫度控制在（1050 ± 20)℃，主要通過(guò)參考以上溫度控制煤氣量。

球團(tuán)在鏈篦機(jī)內(nèi)氧化放熱完成 20%~30%，達(dá)到一定的強(qiáng)度，進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯后能夠減少爆裂，降低回轉(zhuǎn)窯粉末，減少熱量損失，提高焙燒效果。在采用高爐、焦?fàn)t煤氣混燒技術(shù)，不使用鏈篦機(jī)補(bǔ)熱燒嘴的情況下，預(yù)熱一段溫度(以7#煙罩溫度為參考)能夠達(dá)到 600?650℃，預(yù)熱二段溫度（以 11# 煙罩溫度為參考 )能夠達(dá)到 800?9 0 0℃，預(yù)熱溫度對(duì)比如表 4 所 示 ，形成了一個(gè)合理的溫度梯度，達(dá)到了預(yù)熱要求。且預(yù)熱一段溫度降低，能夠減輕生球爆裂 ，降低返礦量。

3 . 3 . 2 高爐 、焦?fàn)t煤氣混燒技術(shù)改造

焦?fàn)t煤氣作為回轉(zhuǎn)窯燃料，由于其熱值高，溫度不易控制，窯內(nèi)局部高溫，球團(tuán)翻轉(zhuǎn)進(jìn)入高溫區(qū)后 ，SO₂受髙溫液相固結(jié)，形成結(jié)圈。為了解決這一問(wèn)題，利用高爐煤氣熱值低、易控制、廢氣量大的特點(diǎn) ，配加 10 % ?2 5 % 高爐煤氣，將焙燒溫度控制在 （1 250 ± 50) ℃，進(jìn)入鏈篦機(jī)預(yù)熱段熱廢氣量隨之增加，提高了干燥預(yù)熱效果，減少生球爆裂，回轉(zhuǎn)窯粉末減少，結(jié)圈得到有效控制。

3 . 3 . 3提高熱量利用率

環(huán)冷機(jī)高溫段煙氣溫度較高，如果能充分利用其余熱，可節(jié)約能耗，并能夠穩(wěn)定低溫焙燒條件下回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熱量，保證充足的氧化性氣氛。優(yōu)化改進(jìn)一 、二次風(fēng)比例和風(fēng)量，在保證窯內(nèi)強(qiáng)氧化性氣氛和窯頭微負(fù)壓情況下，逐步增大二次風(fēng)比例，降低煤氣消耗。同時(shí)，將環(huán)冷三段熱風(fēng)通過(guò)管道引致鏈篦機(jī)干燥一段，提高干燥效果，杜絕污染物的排放。

4 結(jié)語(yǔ)

項(xiàng)目實(shí)施后，球團(tuán)年產(chǎn)量達(dá)到了 64.36萬(wàn) t，增加了14.27萬(wàn) t，生產(chǎn)效率明顯提高；工序能耗降低了 2.71 kg/t，煤氣消耗降低 0.1 GJ/t）膨潤(rùn)土消耗降低 2.91 kg/t，生產(chǎn)成本降低的同時(shí)環(huán)保效益顯著；開發(fā)了一種膨潤(rùn)土的配加方法、一種低溫焙燒球團(tuán)生產(chǎn)工藝方法，具有一定的推廣價(jià)值。

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