帶式焙燒機(jī)球團(tuán)原料預(yù)處理工藝優(yōu)化劉山平1，馬磊2,3，宋云鋒1，過剛1，雷杰2，龍紅明2,3(1. 馬鞍山鋼鐵公司制造部， 安徽 馬鞍山 243032；2. 安徽工業(yè)大學(xué)冶金工程學(xué)院， 安徽 馬鞍山 243032；3. 安徽工業(yè)大學(xué)冶金工程與資源利用安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 安徽 馬鞍山 243032)
帶式焙燒機(jī)是單機(jī)大型化球團(tuán)生產(chǎn)工藝之一，高壓輥磨、強(qiáng)力混勻等原料預(yù)處理工藝的合理搭配是拓展原料適應(yīng)性、減少膨潤(rùn)土消耗、改善球團(tuán)質(zhì)量的有效手段。針對(duì)某鋼鐵企業(yè)帶式焙燒機(jī)原料預(yù)處理流程中輥磨壓力過剩和原料處理系數(shù)較低等問題，開展了高壓輥磨、強(qiáng)力混合聯(lián)接的工業(yè)試驗(yàn)，揭示了輥壓強(qiáng)度、上料量等工藝參數(shù)對(duì)球團(tuán)的成球性及強(qiáng)度的影響規(guī)律，為球團(tuán)生產(chǎn)的提質(zhì)降耗提供理論指導(dǎo)。結(jié)果表明，輥磨機(jī)的上料量與輥壓大小對(duì)原料粒度和比表面積均有影響，隨著上料量減少或輥壓提高，原料粒度變細(xì)，比表面積增加。在上料量為500 t/h、輥壓為90 MPa時(shí)，混合料中粒度小于44 μm所占比例由輥磨前的72.20%上升至83.94%，粒度小于74 μm比例由輥磨前的89.96%上升至95.82%；經(jīng)過強(qiáng)力混合后，原料中0.044 mm和0.074 mm粒級(jí)的比例基本不變，但是粒度分布更加均衡；膨潤(rùn)土和水結(jié)合后毛細(xì)水和分子水均有較大幅度的提升，所提供的分子力使大顆粒表面黏附較多細(xì)微顆粒物，比表面積由輥磨前的922.88 cm2/g增加至1 411.15 cm2/g，成球性能得到改善。預(yù)處理原料應(yīng)用于生產(chǎn)時(shí)，生球落下強(qiáng)度為5.0～7.0 次/(0.5 m)，同時(shí)，膨潤(rùn)土消耗降低2～3 kg/t，鐵品位提高0.05%～0.16%，顯著改善了帶式焙燒機(jī)球團(tuán)原料質(zhì)量與生產(chǎn)效率。
帶式焙燒機(jī)；生球質(zhì)量；高壓輥磨；強(qiáng)力混合；工藝優(yōu)化中國(guó)鋼鐵產(chǎn)量占全球產(chǎn)量50%以上，作為原料之一的鐵礦石資源存在貧礦多、富礦少、礦石平均品位低的現(xiàn)象，加強(qiáng)鐵礦石資源保障是推動(dòng)鋼鐵行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的前提，進(jìn)一步加強(qiáng)精料技術(shù)研究、大力發(fā)展氧化球團(tuán)是有效措施之一。相比較燒結(jié)工藝，球團(tuán)礦具有鐵品位高、粒度均一、強(qiáng)度高、冶金性能好、工序能耗和污染物排放相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在高爐爐料結(jié)構(gòu)中，歐美國(guó)家焙燒球團(tuán)礦所占比例可達(dá)80%～90%，而中國(guó)球團(tuán)礦所占比例僅為15%左右。此外，根據(jù)中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)的歷年能耗數(shù)據(jù)，球團(tuán)礦生產(chǎn)工序能耗為燒結(jié)礦的52%～56%，煙氣排放量占燒結(jié)工序的75%左右，SO2和NOx排放量?jī)H為燒結(jié)工序的14%～35%，生產(chǎn)的環(huán)保投入和運(yùn)行成本相對(duì)燒結(jié)都要低。因此，大力發(fā)展球團(tuán)礦生產(chǎn)、提高高爐球團(tuán)礦入爐占比，對(duì)促進(jìn)鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、低碳減排及結(jié)構(gòu)升級(jí)有重大的現(xiàn)實(shí)意義。目前，用于單機(jī)大型化球團(tuán)生產(chǎn)工藝主要包括鏈箅機(jī)-回轉(zhuǎn)窯和帶式焙燒機(jī)2種。在球團(tuán)生產(chǎn)過程中，帶式焙燒機(jī)可以同步實(shí)現(xiàn)球團(tuán)的干燥、預(yù)熱、焙燒、冷卻等過程，具有占地面積小、建造施工方便、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，帶式焙燒機(jī)單機(jī)生產(chǎn)能力大，年產(chǎn)量可以達(dá)到500萬t以上。并且，帶式焙燒機(jī)對(duì)不同種類原料適用性高。相比較于鏈箅機(jī)-回轉(zhuǎn)窯，帶式焙燒機(jī)球團(tuán)工藝在設(shè)備投資運(yùn)行成本、能源消耗、原料適用性等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。由于帶式焙燒機(jī)工藝焙燒全過程一體化，僅靠調(diào)整機(jī)速難以滿足球團(tuán)對(duì)各階段的停留時(shí)間的要求，且該工藝在生產(chǎn)中對(duì)鐵礦粉品質(zhì)和粒度要求較高。中國(guó)鐵礦資源多為貧礦，難以直接用于生產(chǎn)，而帶式焙燒機(jī)與高壓輥磨、強(qiáng)力混勻等原料預(yù)處理工藝的合理搭配可以改善原料的粒級(jí)比例，優(yōu)化原料的粒度分布，顯著提升鐵礦粉比表面積，是降低膨潤(rùn)土消耗、提高球團(tuán)質(zhì)量的有效手段。目前，關(guān)于高壓輥磨、強(qiáng)力混勻工藝制度的耦合調(diào)控研究相對(duì)較少，現(xiàn)有研究大多基于實(shí)驗(yàn)室小型設(shè)備單體模擬，與實(shí)際生產(chǎn)中存在著較大差異。本文以馬鋼400萬t帶式焙燒機(jī)為研究對(duì)象，通過工業(yè)試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室研究?jī)?yōu)化高壓輥磨和強(qiáng)力混勻工藝參數(shù)，為大型帶式焙燒機(jī)強(qiáng)化球團(tuán)制備技術(shù)提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。
1)隨著上料量的減少和輥壓的提高，原料粒度變細(xì)，比表面積增加；加入強(qiáng)混后，原料粒度分布均勻，同時(shí)表面粗糙度明顯增大，比表面積進(jìn)一步改善，有利于成球，進(jìn)而優(yōu)化生球質(zhì)量及性能。2)根據(jù)企業(yè)所提供的落下強(qiáng)度臨界值，計(jì)算出合理的原料預(yù)處理工藝參數(shù)：當(dāng)上料量≥500 t/h時(shí)，應(yīng)保證高壓輥磨壓力≥90 MPa，此時(shí)高輥磨強(qiáng)度對(duì)混合料粉碎更加徹底，強(qiáng)力混合使大顆粒表面黏附有較多微細(xì)顆粒物，生球質(zhì)量較佳；同時(shí)，較高的上料量對(duì)球團(tuán)的產(chǎn)出有一定的提升，在滿足企業(yè)需求的同時(shí)提升了經(jīng)濟(jì)效益。3)預(yù)處理流程改善了原料的基礎(chǔ)性能，應(yīng)用于生產(chǎn)時(shí)可以降低膨潤(rùn)土消耗2～3 kg/t，提高鐵品位0.05%～0.16%，滿足帶式焙燒機(jī)球團(tuán)原料生產(chǎn)要求。
