带式焙烧机球团新技术研究与应用

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前言

近些年，由于我国铁矿资源的劣、贫、杂、难选化，为提高铁矿利用效率必须进行细磨，导致国产铁精矿细粒度居多，有一半铁精粉适合生产球团矿。另外，球团工艺相比烧结工艺，更加清洁环保，符合钢铁行业清洁生产、超低排放要求。所以，在高炉炉料中增加球团矿用量，已被各大钢铁企业列入发展规划中。

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高炉大比例配加熔剂性球团矿的必要性和发展

2017年中钢协会员单位的高炉炉料结构大致为烧结矿78%、球团矿13%、块矿9%。适宜的炉料结构是高炉生产最优化和低成本化的保证。提高高炉炉料球团矿配比，可提高入炉矿含铁品位、降低吨铁用矿量、降低燃料比、增加产量，还可降低污染物排放、促进炼铁系统节能减排、降低造块工艺烟气治理的费用。

高炉炉渣来自烧结矿、球团矿、块矿、焦炭和煤粉，炉渣碱度一般要求在1.0-1.2。烧结矿碱度一般为1.8-2.2，当球团矿配比在50%左右，球团矿碱度需要在1.0左右，才能达到炉渣碱度要求。因此，高炉采用大比例球团矿炉料结构，需要采用熔剂性球团矿。

2015年12月-2017年9月，首钢京唐多次进行高炉大比例球团（最高55%）+石灰石/钢渣的工业试验，验证了首钢京唐高炉大球团比冶炼的可行性；2018年10月-2019年1月，采用碱性球团+酸性球团+烧结矿+生矿的炉料结构进行了2次工业试验，确定了高炉的炉料结构，找到了碱性球团质量控制的关键；2019年4月26日3号高炉投产以来，球团矿配比逐步提升，最高达59.1%，在此过程中高炉压量关系稳定、炉况持续稳定。目前，首钢京唐3座高炉均采用约53%球团矿的炉料结构，3号高炉利用系数为2.34 t/（m³·d），燃料比为481kg/t，综合入炉矿品位为61.3%，渣量降低至225kg/t。实践证明，球团矿配比提高10%，吨铁约能降低5kg燃料比。

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带式焙烧机球团工艺技术特点

球团矿的生产工艺主要有三种：链篦机-回转窑工艺、竖炉工艺、带式焙烧机工艺。我国球团产量链篦机-回转窑工艺约占58.6%，竖炉工艺约占36.0%，带式焙烧机工艺约占5.4%。由于设计及设备制造能力的限制，带式焙烧机工艺在我国的发展相对缓慢。带式焙烧机工艺与链篦机-回转窑工艺的比较，见表1。

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带式焙烧球团工艺新技术

4.1 熔剂球团技术

1）采用石灰石或消石灰作为熔剂，满足高炉对球团矿碱度的要求。2）采用消石灰作熔剂时，可减少黏结剂用量。3）适宜的焙烧温度比酸性球团矿有所降低，降低NOx的生成量。

4.2 镁质球团技术

1）采用白云石、菱镁石、橄榄石、氧化镁粉等作为镁质熔剂，满足高炉对球团矿MgO含量的要求。2）球团矿内添加MgO，能有效提高球团矿的冶金性能、降低还原膨胀指数、改善低温还原粉化指数；还能降低烧结矿MgO含量，提高烧结机利用系数和烧结矿强度。

4.3 含钛球团技术

1）添加含TiO2的原料，满足高炉对球团矿TiO2含量的要求。2）含钛球团矿会使高炉炉缸和侧壁上形成TiN（TiC）层，由于TiN（TiC） 的熔点高达2950℃（3140℃），从而达到护炉效果，提高高炉炉龄。

4.4 先进的自动造球技术

利用专用图像分析软件对摄像仪摄取的生球团图像进行实时分析，自动调整造球相关参数，实现自动造球，保证生球质量，减少劳动定员。

4.5先进的往复式布料器

1）头部伸缩采用移动小车，采用液压油缸驱动。2）移动小车速度与输送带的带速相匹配，实现单向下料，保证料面平整。3）减少生球转运次数和落差，避免对生球的破坏，提高生球合格率。

4.6 先进的分级布料系统

分级布料辊筛（见图1）技术特点：1）4m台车仅采用φ85mm的辊子，辊间凹槽浅，筛分效果好；2）辊子采用离心铸造，挠度小、不易变形，生球合格率高；3）辊子表面设置涂层，不易粘料、使用寿命长；4）采用新型侧挡板，不会在辊子表面产生拉沟，辊子使用寿命长。

分级布料（见图2）的优点：1）分级筛分及更大的筛分面积，提高粉料的筛分效率；2）提高料层透气性；3）提高单位面积焙烧机的风量；4）缩短反应时间；5）降低燃料消耗；6）提高焙烧机生产能力；7）改善球团矿的物理性能。

4.7 先进的厚料层焙烧技术

1）降低料层底部强度低的球团矿比例。2）降低带式焙烧机速度。3）更好地干燥、预热、焙烧和冷却。4）增加产量。

4.8 先进的燃烧系统

1）自动点火，实现在线烧嘴在线启停。2）火焰监测，实现熄火自动识别、自动吹扫，保证生产安全。3）空气过剩系数低至15%以下，降低NOx的产生。4）先进阀组及控制系统，实现单个或单组烧嘴温度自动控制。

4.9 先进的内配燃料技术

采用内配燃料工艺，增加成品球团矿的孔隙率和还原性，降低总燃料消耗、台车篦条的温度和风机的电耗，提高系统的生产能力。这种高气孔率、高还原性的球团矿用于高炉生产，能提高生产率和降低热耗。

4.10 先进的台车、星轮及弯轨技术

选用性价比高的材质，适应焙烧机高温、热交变等工况要求，设计出合理的台车结构，有效提高台车的使用寿命，仅需备用几块台车用作在线换篦条使用，大量节省台车备件费用，大幅提高带式焙烧机作业率。台车寿命问题的解决掀起了中国球团行业的带式焙烧机球团热。头尾部星轮及弯轨采用符合带式焙烧机运行特点的结构，运行平稳，无碰撞异响，齿面采用可更换设计，方便生产检修。

4.11 先进的非水冷结构梁和隔墙

侧密封梁采用先进的非水冷梁技术，隔墙取消支撑水冷梁采用吊挂结构，实现带式焙烧机零冷却水用量，避免水梁因腐蚀泄漏对设备及耐火材料的破坏。

4.12 先进的密封技术

先进风箱端部及隔断密封技术，结构简单、适应热状态、运行稳定、维修方便，有效解决密封装置在横向和纵向的随动问题，能够有效消除积灰现象。

新型炉罩与台车间的密封技术：密封板靠自重与台车摩擦板形成密封，密封性能好；优化结构、使用寿命长；检修维护方便。

4.13 先进的自动控制技术

1）带式焙烧机自动调速；2）工艺风机自动调整转速；3）风系统阀门自动调整开度；4）铺底料筛自动调整给料量；5）整个带式焙烧机实现计算机自动控制。

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首钢京唐2号、3号球团生产线应用情况

首钢国际工程公司总承包的首钢京唐2号、3号两条504m2带式焙烧机球团生产线于2019年5月、6月先后投产，各系统运行稳定，7天达到设计指标，球团矿碱度实现1.0-1.2，热耗、电耗、工序能耗等各项技术指标（见表2）都达到了国内领先、国际先进的水平，为首钢京唐特大型高炉“稳产顺行、安全高效、经济长寿”的生产提供了优质原料。随着首钢京唐2号、3号带式焙烧机球团生产线的顺利投产以及首钢京唐3座高炉大比例球团的稳定运行，国内已经兴起高炉大比例使用球团冶炼的热潮。