我国球团矿技术和装备的发展
2022-08-18 作者:佚名 网友评论 0 条
顾玲
冶金工业信息标准研究院
随着我国钢铁行业结构调整优化的需求和绿色低碳高质量的要求,球团矿作为高炉的优质原料越来越受到业界的青睐,促使了球团业的快速发展。
1 球团矿的优点
目前国内外高炉使用三种球团矿,分别是酸性球团矿(R<0.5),熔剂性球团矿(添加熔剂)和镁质球团矿(添加含镁熔剂)。球团矿有如下优点:
(1)球团矿粒度均匀,强度高、粉末少。气孔率高达30%左右,滚动性好,比同成分的烧结矿软化温度窄,有利于改善高炉成渣带透气性、有利于高炉布料和煤气成分均匀合理。
(2)球团矿堆比重大,在同样冶炼强度条件下,可相对延长在炉内的停留时间,粒度较小,含FeO低,主要以易还原的Fe2O3形态存在,具有很好的还原性能。
(3)球团矿含铁品位高,一般在60%以上,热稳定性好,化学成分稳定,有利于改善高炉内煤气热能和化学能的利用,促进高炉稳定顺行和降低焦比。
(4)球团矿易于储存,在一定时期不易风化破碎,特别适合矿山规模化生产和存储。
2 球团矿技术和装备的发展历程
球团矿技术始于1919年,由瑞典开发。目前球团矿生产有三种技术:竖炉技术、链篦机-回转窑技术、带式焙烧机技术。三种技术由配料系统、烘干系统、润磨系统、造球系统、筛分布料系统、焙烧系统组成,主要的区别是焙烧的设备和方式不一样。目前球团矿生产技术以链篦机-回转窑技术为主。
2.1 竖炉技术
竖炉技术主要是指从炉体上部装入的合格生球在竖炉内下降过程中,被炉外的燃烧室产生的热气体接触进行热焙烧,由齿辊卸料器卸到冷却装置冷却得到球团矿 。
2006年以前,竖炉球团在我国占主导地位。当时竖炉球团的发展为我国高碱度烧结矿搭配酸性球团矿入炉的合理炉料结构作出了贡献。后因为竖炉单机生产能力小,生产率低,膨润土用量大,球团矿品位降低多,质量不均匀,抗压强度低等问题,越来越不适应高炉的大型化发展。
2.2链篦机-回转窑技术
随着我国高炉的大型化,竖炉球团矿的质量满足不了大高炉的使用,由于链篦机-回转窑球团矿的质量好、抗压强度高能完全满足大高炉对原料的要求,加之返粉率低,环境清洁,余热重复利用等优点,得到钢厂和矿山的青睐,从2004年开始,链篦机-回转窑氧化球团矿生产线在钢铁厂和矿山陆续被建成了。
链篦机-回转窑技术主要是指把合格的生球(>6mm,<16mm)布到链篦机上进行干燥、预热后,在回转窑进行氧化固结焙烧,通过环冷机冷却得到球团矿。
图1 链篦机-回转窑工艺流程图
我国用链篦机-回转窑技术是在首钢球团厂2000年截窑改造后开始的,成功开发了链篦机-回转窑工艺生产氧化球团矿技术,填补了中国大型球团生产技术的空白。
由于链篦机的工作环境恶劣,冷热交替,对其耐热件的热疲劳性要求高。2009年以前,一些规模大、配加红矿量大的球团生产线链篦机的耐热件是进口的,有的整机引进。随着2009年我国拥有自主知识产权、单条生产能力最大的宝钢湛江红矿球团链箅机-回转窑球团生产线投产运行后,开启了我国该项技术的国产化、装备完全国产化的时代。
2.3 带式焙烧机技术
带式焙烧技术主要是指合格生球在带式焙烧机上完成干燥、预热、焙烧、均热、冷却全工序,与链-回-环三大主机相比热损耗更低、热利用率更高单机生产能力大、原料适应能力强,无结圈等优点。带式焙烧机结构图见图2。
2008年投产的首钢京唐公司400万吨/年和2015年投产的包钢500万吨/年带式焙烧机球团生产线都是采用德国奥图泰Outotec的技术和装备。2017年我国经过多年的研究与开发,形成自主带式焙烧机球团核心技术体系,攻克了带式焙烧机核心设备和与之配套的耐热件,并成功实现工业化应用。
2.5 球团技术和装备海外市场的应用
随着我国球团技术创新和装备制造能力的提升,从技术、装备成套引进、核心耐热件的外购,到如今拥有自主知识产权的成套设备和耐热件的开发,我国球团技术、装备和关键零部件已经从以前的“请进来”到现在的“走出去”,从备品备件的出口,到现在按中国标准设计和加工制造的整条球团生产线设备的出口。根据市场统计,目前海外球团生产线的备品备件和新建球团项目的设备中国制造高达70%,遍及印度、印度尼西亚、越南、伊朗、沙特、土耳其、洪都拉斯、巴西、玻利维亚、委内瑞拉等地,特别是最近五年,印度和伊朗的链篦机-回转窑球团项目80%由中国企业如江苏宏大等承包建设,为我国开拓海外市场做出了贡献。
3 节能绿色低碳
球团生产工序能耗约为烧结生产工序的50%,钢协2020年统计,钢协会员单位的烧结工序能耗平均48.08kgce/t, 球团工序能耗平均24.35kgce/t,生产球团矿能耗低。
由于球团工艺焙烧供热方式与烧结不同,燃烧后形成的SO2、NOX和CO2排放量相较于烧结工艺少很多。此外,球团矿产生的粉尘量相较于烧结矿减少很多,球团工艺对环境更加友好。烧结工序和球团工序的排放对比见下图:
4 大比例球团矿入炉是当今高炉炉料结构发展的方向和需求
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