高效節(jié)能改性膨潤土粘結(jié)劑球團生產(chǎn)實踐及經(jīng)濟性評價
孫云晶，王金剛，劉春，蔣俊杰
（遼寧鑫浩實業(yè)（集團）有限公司 遼寧建平 122341）
摘要:以球團替代燒結(jié)是鋼鐵工業(yè)邁向綠色制造的必由之路，改性球團膨潤土可以在降低粘結(jié)劑添加量的同時能最大程度的保證球團礦質(zhì)量，是現(xiàn)階段提高球團礦鐵品位的最有效途徑。本文通過分析遼寧鑫浩實業(yè)（集團）有限公司高效節(jié)能改性膨潤土粘結(jié)劑產(chǎn)品的實際使用成功經(jīng)驗和經(jīng)濟性評價分析，來對我國鋼鐵冶煉行業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排的效果和效益進行探究。
關(guān)鍵詞:膨潤土；粘結(jié)劑；球團；經(jīng)濟性
鋼鐵行業(yè)是能源消耗和大氣污染物排放的大戶，是我國節(jié)能減排的工作重點，國務院發(fā)布的《中國制造2025》中明確提出全面推行綠色制造的要求。我國鋼鐵行業(yè)面對資源環(huán)境約束不斷增強的壓力，綠色發(fā)展是唯一出路。鋼鐵工業(yè)是典型的流程制造業(yè)，在我國鋼鐵生產(chǎn)還需在相當長的一段時間以高爐流程為主的情況下，探索通過制造流程工藝變革，以球團替代燒結(jié)，改變高爐爐料結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)進一步降低能源消耗、減少溫室氣體和污染物排放，邁向綠色制造具有重要意義[1-2]。遼寧鑫浩實業(yè)（集團）有限公司是以當?shù)嘏驖櫷临Y源為優(yōu)勢，集開采、深加工和新產(chǎn)品研發(fā)為一體的獨資民營企業(yè)。自成立以來遼寧鑫浩致力于膨潤土傳統(tǒng)產(chǎn)品及高科技產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)，堅持自立創(chuàng)新、穩(wěn)步發(fā)展之路，立足于開拓建平沙海豐富的礦產(chǎn)資源。以創(chuàng)品牌為基本策略，以產(chǎn)品質(zhì)量、先進的技術(shù)和良好的服務取信于客戶，以協(xié)同創(chuàng)造價值的觀念為主導，以尊重客戶利益為前提，為企業(yè)創(chuàng)造更多的價值為目標。將資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢，按照科技創(chuàng)新的生產(chǎn)理念、勇于開拓的營銷精神，把公司打造成采、產(chǎn)、銷、研為一體的產(chǎn)業(yè)多元化、經(jīng)營國際化、運營集團化的企業(yè)集團。通過對市場的調(diào)研和公司技術(shù)優(yōu)勢，集團大力發(fā)展以球團礦生產(chǎn)為主的冶金球團粘結(jié)劑系列產(chǎn)品。冶金球團用膨潤土應用于市場的有鈉基土、復合土、改性球團土等多個品種的系列產(chǎn)品，該系列產(chǎn)品粘結(jié)性好、造球均勻、成球率高，能適合不同類型礦粉。本文通過分析遼寧鑫浩實業(yè)（集團）有限公司高效節(jié)能改性膨潤土粘結(jié)劑產(chǎn)品的實際使用成功經(jīng)驗和經(jīng)濟性評價分析，來對我國鋼鐵冶煉行業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排的效果和效益進行探究。
1 球團粘結(jié)劑使用現(xiàn)狀
球團粘結(jié)劑作為球團礦生產(chǎn)的重要輔料，對球團礦的制備過程和質(zhì)量有著重要影響。選擇優(yōu)良的粘結(jié)劑是優(yōu)化球團制備工藝參數(shù)、提高質(zhì)量和降低能耗的重要措施之一[3]。粘結(jié)劑的主要作用有：一是促使鐵精礦顆粒之間的粘結(jié)；二是調(diào)節(jié)水分，穩(wěn)定操作。按照其組分的差異可分為無機粘結(jié)劑、有機粘結(jié)劑和復合粘結(jié)劑。膨潤土是目前鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中應用最廣泛的無機粘結(jié)劑，具有廉價易得、資源充足、成球和抗爆裂性能好等特點，但其會降低球團礦鐵品位，使煉鐵渣量多，且能耗高，污染環(huán)境，而且雜質(zhì)會使產(chǎn)品冶金性能變差，造成環(huán)境污染。有機粘結(jié)劑具有用量少、雜質(zhì)少、提高球團礦鐵品位等優(yōu)點，但因為存在添加及混合困難、成球性能差、生球熱性能差、生產(chǎn)成本高等問題，影響了其廣泛應用[4]。改性球團膨潤土同時具備有機粘結(jié)劑和無機粘結(jié)劑的雙重優(yōu)點，是現(xiàn)階段提高球團礦品位的有效途徑。目前在生產(chǎn)中應用最廣泛的是膨潤土和有機粘結(jié)劑制備的改性球團膨潤土，改性球團膨潤土可以在降低粘結(jié)劑添加量的同時能最大程度的保證球團礦質(zhì)量，是現(xiàn)階段提高球團礦鐵品位的最有效途徑[5]。
2 新型粘結(jié)劑的生產(chǎn)
我公司精選優(yōu)質(zhì)膨潤土原料，經(jīng)濕法擠壓鈉化、烘干、改型、潤磨、包裝得到球團粘結(jié)劑產(chǎn)品。開發(fā)研制多種新型輔助材料，其主要用于改善球團礦還原性，提高生球強度、熱穩(wěn)定性及干燥時爆裂溫度的防爆劑；提高球團強度及成球率，增加球團礦的微孔隙度，改善球團礦的還原性，增強燃料氧化氣氛的增稠劑；增強燃料反應活性、增加焙燒帶氧化氣氛，提高球團礦的還原軟化溫度，縮短焙燒時間的增氧劑；優(yōu)化球團的微觀結(jié)構(gòu)，控制玻璃相生成量，抑制不合理晶格轉(zhuǎn)換、還原異常膨脹和還原遲滯等現(xiàn)象的助溶劑；能調(diào)劑原料水分，使礦粉成球均勻，能與鈉基土結(jié)合吸附礦粉中多余水分，穩(wěn)定造球作業(yè)，防止生球在運輸過程中相互粘結(jié)的分散劑；能調(diào)整改性膨潤土中各成份之間的穩(wěn)定性也能抑制球團礦中Fe2O3的高溫分解和結(jié)晶，實現(xiàn)提高產(chǎn)量降低能耗。
3 新型粘結(jié)劑經(jīng)濟性評價
根據(jù)我們的生產(chǎn)經(jīng)驗，添加我公司的改性膨潤土粘結(jié)劑球團礦品位升高明顯、焦比降低、產(chǎn)量增加。因此以新型改性球團膨潤土替代傳統(tǒng)膨潤土來提高球團礦鐵品位是球團粘結(jié)劑發(fā)展的重要應用方向。以某家球團生產(chǎn)線實際使用生產(chǎn)為例，結(jié)果表明：在保證球團質(zhì)量的前提下，我公司改性膨潤土配比在1.5-1.8%時即可達到其他公司常規(guī)鈉基膨潤土2.5-3.5%配比的使用效果，即配加改性膨潤土可明顯提高生球強度、改善生球熱穩(wěn)定性、降低膨潤土配比、降低返礦率和提高球團礦鐵品位。依據(jù)現(xiàn)有球團工藝及生產(chǎn)流程，我公司配加改性膨潤土代替原有鈉基膨潤土后膨潤土配比從原有的約3.2%降低至約1.8%以下，綜合效益顯著。具體經(jīng)濟效益分析指標整理見表1。
根據(jù)上述改性膨潤土粘結(jié)劑添加量與成品球指標預測結(jié)果，改性膨潤土代替原有鈉基膨潤土后膨潤土配比從現(xiàn)在的約3.2%降低至約1.8%以下可以實現(xiàn)的綜合經(jīng)濟效益約為10.5元/噸球（10.2元+0.3元），按滿負荷年產(chǎn)240萬噸球團計算，為企業(yè)節(jié)約2520萬元，經(jīng)濟效益生態(tài)效益均十分可觀。
4 結(jié)語
從產(chǎn)品實際應用上來看我公司改性膨潤土粘結(jié)劑的使用具有以下優(yōu)點：一是增強分散性、熱穩(wěn)定性，提高物料成核率；二是增強生球強度和防爆裂性能；三是調(diào)解原料水分，提高球團礦還原軟化溫度，改善球團礦的還原性，穩(wěn)定造球作業(yè)；四是降低了帶入球團礦中SiO2、Al2O3含量；五是縮短球團礦高溫焙燒時間，提高球團礦產(chǎn)量，降低能耗；六是減少膨潤土用量，提高球團礦品位，降低硅含量，實現(xiàn)節(jié)能減排降耗，生態(tài)效益十分顯著。
參考文獻
[1]楊曉東，張丁辰，劉錕，等．球團替代燒結(jié)——鐵前節(jié)能低碳污染減排的重要途徑［J］．工程研究——跨學科視野中的工程，2017，9(1)：44－52．
[2]葉匡吾，馮根生．我國球團礦的發(fā)展及應用——高爐煉鐵節(jié)能、減排最重要的技術(shù)措施[C]．全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會議暨煉鐵學術(shù)年會，北京，2010.
[3]李金蓮，劉萬山，任偉，等．配加高鐵赤泥降低球團礦膨潤土用量的研究［J］．燒結(jié)球團，2012，37(3)：31－34．
[4]魏國良，付國偉，呂志義，等．包鋼球團配加復合粘結(jié)劑替代膨潤土研究［J］．包鋼科技，2020，46(3)：19－22．
[5]李一峰．球團粘結(jié)劑標準節(jié)能減排效果分析［J］．標準科學，2014，6(1)：39－41．