李澤巖

（太鋼集團(tuán)嵐縣礦業(yè)有限公司，山西嵐縣033500）

全赤鐵精礦粉生產(chǎn)氧化球團(tuán)礦的實(shí)踐

李澤巖

（太鋼集團(tuán)嵐縣礦業(yè)有限公司，山西嵐縣033500）

太鋼嵐縣礦業(yè)公司球團(tuán)生產(chǎn)線采用以全赤鐵礦為原料的鏈篦機(jī)—回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝。自2012年底投產(chǎn)后通過優(yōu)化造球工藝、制定適于全赤鐵礦球團(tuán)的熱工制度、高壓輥磨的運(yùn)用等一系列措施，經(jīng)過3年多的生產(chǎn)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了全部使用赤鐵礦粉、以噴吹煤粉為主要燃料，長(zhǎng)期生產(chǎn)氧化球團(tuán)礦的目標(biāo)。

全赤鐵礦球團(tuán)生球預(yù)熱球高壓輥磨

太鋼集團(tuán)嵐縣礦業(yè)有限公司球團(tuán)生產(chǎn)線是太鋼集團(tuán)（全文簡(jiǎn)稱太鋼）實(shí)施高爐精料方針的有效途徑之一，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為200萬t氧化球團(tuán)礦，于2012年底建成投產(chǎn)。該生產(chǎn)線采用廣泛應(yīng)用的鏈篦機(jī)—回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝，其鐵料全部為自產(chǎn)赤礦粉（并含有少量磁鐵礦），全赤鐵礦球團(tuán)生產(chǎn)線在國(guó)內(nèi)尚屬首例。

為了球團(tuán)生產(chǎn)線能夠快速達(dá)產(chǎn)達(dá)效，對(duì)其采取一系列改進(jìn)措施，包括造球工藝的優(yōu)化、確定適宜的熱工制度、工藝環(huán)節(jié)的改造等，終于在2014年年底實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的達(dá)產(chǎn)達(dá)效。

1 原料特點(diǎn)及工藝流程

1.1 原料化學(xué)成分及粒度組成

由表1、表2檢測(cè)結(jié)果可見，鐵精礦的主要成分為赤鐵礦，且粒度非常細(xì)，小于500目的比例達(dá)到92%以上。鐵精礦中FeO含量也非常低，這就需要更多的熱量、更高的溫度來保證球團(tuán)預(yù)熱、焙燒的效果。

1.2 工藝流程

為合理應(yīng)用自產(chǎn)赤鐵礦粉生產(chǎn)合格球團(tuán)礦，太鋼委托中南大學(xué)對(duì)嵐縣礦業(yè)公司的赤鐵礦粉進(jìn)行了球團(tuán)基礎(chǔ)特性與適宜工藝制度研究，同時(shí)結(jié)合國(guó)內(nèi)外赤鐵礦球團(tuán)生產(chǎn)線的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，確定球團(tuán)生產(chǎn)線的工藝流程，具體如圖1所示。

表1 鐵精礦的主要化學(xué)成分與燒損%

表2 鐵精礦粒度組成及比表面積

此生產(chǎn)線與磁鐵礦球團(tuán)生產(chǎn)線最大的區(qū)別是在鏈篦機(jī)預(yù)熱II段煙罩頭部增加了補(bǔ)熱，以彌補(bǔ)原料自身放熱少的不足[1]。同時(shí)加入了時(shí)下普遍得到應(yīng)用的高壓輥磨預(yù)處理工藝，但主要目的是為了改善球團(tuán)的預(yù)熱焙燒性能，降低預(yù)熱、焙燒溫度，與其他生產(chǎn)線主要改善鐵礦的造球性能有很大區(qū)別。

圖1 工藝流程圖

2 生產(chǎn)工藝優(yōu)化

2013年初生產(chǎn)線投產(chǎn)后，由于對(duì)赤鐵礦生產(chǎn)球團(tuán)還處于摸索階段，因此前半年內(nèi)生產(chǎn)周期只有20～30 d。通過對(duì)這半年生產(chǎn)情況進(jìn)行分析、總結(jié)，得出只有控制好生球的產(chǎn)、質(zhì)量及鏈篦機(jī)各段溫度，才能保證生產(chǎn)線的達(dá)產(chǎn)達(dá)效。為此，對(duì)相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化、改造。

2.1 提高生球產(chǎn)、質(zhì)量

2.1.1 查明生球產(chǎn)率低的原因

在前期的實(shí)驗(yàn)室研究過程中發(fā)現(xiàn)，袁家村礦粉粒度非常細(xì)，在造球過程中存在以下難點(diǎn)：1）難形成母球、返料率大、生球產(chǎn)率低等問題。2）高壓輥磨預(yù)處理鐵礦粉后，生球產(chǎn)率更低。針對(duì)這些問題，對(duì)高壓輥磨預(yù)處理后鐵礦粉毛細(xì)水的遷移速度進(jìn)行了檢測(cè)，具體見圖2。

圖2 高壓輥磨對(duì)袁家村礦粉毛細(xì)水遷移速度的影響

從圖2看出高壓輥磨預(yù)處理后，毛細(xì)水遷移速率下降，鐵礦粉的成球時(shí)間需延長(zhǎng)，從而導(dǎo)致產(chǎn)量下降。因此，建廠設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)過綜合研究，最后決定采用當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)直徑最大的Φ7.5m圓盤造球機(jī)，以增大造球過程機(jī)械作用力，減小毛細(xì)管直徑，提高毛細(xì)壓力，從而提高毛細(xì)水遷移速率，提高生球的產(chǎn)能。但投產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)若采用原來太鋼峨口鐵礦球團(tuán)廠的Φ6.0m圓盤造球機(jī)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及參數(shù)，生球產(chǎn)能低，返料量大，為此，進(jìn)行了生產(chǎn)試驗(yàn)，以優(yōu)化出適宜的工藝參數(shù)。

2.1.2 優(yōu)化Φ7.5m圓盤造球機(jī)的造球工藝技術(shù)2.1.2.1研究適宜的球盤角度

對(duì)一臺(tái)球盤在不同球盤角度下的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，具體見表3。

表3中數(shù)據(jù)表明，Φ7.5m圓盤造球機(jī)的傾角以45°為宜。

2.1.2.2 球盤刮刀角度調(diào)整、優(yōu)化

表3 不同球盤角度的生球產(chǎn)量

造球過程控制球盤內(nèi)母球數(shù)量的平衡是關(guān)鍵，要想達(dá)到母球數(shù)量的平衡一方面是調(diào)節(jié)滴水給水量；另一方面就是要合理分配球盤內(nèi)成球區(qū)與長(zhǎng)球區(qū)物料量。自產(chǎn)精礦粒度細(xì)、分散性好，物料的成球性較差，母球的形成十分困難，所以為了進(jìn)一步改善球盤的造球效果決定對(duì)球盤刮刀角度進(jìn)行優(yōu)化、統(tǒng)一，從而實(shí)現(xiàn)各球盤造球效果的一致性。

圖3為球盤的刮刀布置圖，主要對(duì)圖中底刮刀①、②、③的刮刀角度進(jìn)行了優(yōu)化。通過試驗(yàn)不同刮刀角度組合對(duì)造球過程的影響，最后確定減小刮刀①、②的角度，增大刮刀③的角度，從而使長(zhǎng)球區(qū)小球數(shù)量減少、粒度更加均勻，成球區(qū)料量增大后進(jìn)一步提高了物料的成球率[2]。

圖3 球盤刮刀

在對(duì)球盤優(yōu)化的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定了適合造球的精礦水分在9.5%～10.0%，并采取措施減小因水分波動(dòng)對(duì)造球過程的影響；提高造球工技能水平，強(qiáng)化造球操作；按時(shí)檢查、調(diào)節(jié)輥篩間隙，確保滿足工藝控制標(biāo)準(zhǔn)要求。

以上幾項(xiàng)優(yōu)化改進(jìn)措施實(shí)施后，造球機(jī)的成球率及生球粒度合格率提高效果明顯（見表4）。

表4 優(yōu)化前后生球產(chǎn)、質(zhì)量

2.2 熱工系統(tǒng)優(yōu)化

2.2.1 提高預(yù)熱球強(qiáng)度

在初期生產(chǎn)中鏈篦機(jī)預(yù)熱球強(qiáng)度非常低，入窯后容易摔碎造成回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈周期短及球團(tuán)質(zhì)量差等問題。為了提高預(yù)熱球強(qiáng)度，對(duì)鏈篦機(jī)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。其中包括開展鏈篦機(jī)投籠試驗(yàn)，考察鏈篦機(jī)各段干燥、脫水、預(yù)熱及生球爆裂情況，將鏈篦機(jī)料層厚度從200mm降至160～180mm，控制鏈篦機(jī)機(jī)速，確?？v向料層平整；針對(duì)赤鐵礦焙燒的特殊性，在對(duì)國(guó)內(nèi)使用過部分赤鐵礦粉球團(tuán)廠考察的其礎(chǔ)上，綜合考慮后確定了新的鏈篦機(jī)熱工制度，見表5。

表5 鏈篦機(jī)各段溫度控制標(biāo)準(zhǔn)

采取以上措施后，預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度能夠達(dá)到467 N/個(gè)，下層球抗壓強(qiáng)度過低現(xiàn)象得到一定改善，下表是優(yōu)化前后預(yù)熱球強(qiáng)度。

表6 優(yōu)化前、后預(yù)熱球強(qiáng)度

預(yù)熱球強(qiáng)度主要受生球產(chǎn)質(zhì)量、料層厚度、干燥溫度及預(yù)熱溫度幾個(gè)因素的影響。預(yù)熱II段煙罩溫度與預(yù)熱球強(qiáng)度控制標(biāo)準(zhǔn)的確定是相互矛盾的，預(yù)熱球強(qiáng)度高可以減小入窯后碎球比例，但預(yù)熱II段煙罩溫度不宜太高，溫度太高容易引起煙罩結(jié)焦速度過快[3]。

2.2.2 高壓輥磨的應(yīng)用

2013年1月球團(tuán)生產(chǎn)線建成投產(chǎn)后，由于配套的烘干窯沒有投產(chǎn)，因此，高壓輥磨機(jī)也沒有投用，在此情況下，開始了全赤鐵礦粉球團(tuán)的試生產(chǎn)試驗(yàn)。經(jīng)過前述對(duì)鏈篦機(jī)工藝參數(shù)的優(yōu)化，預(yù)熱球強(qiáng)度平均能夠達(dá)到500 N/個(gè)左右，但鏈篦機(jī)預(yù)熱Ⅱ段煙罩需達(dá)到1 080~1 100℃；成品球強(qiáng)度要達(dá)到2 700N/個(gè)左右，回轉(zhuǎn)窯窯頭密封罩的溫度要達(dá)1 200℃左右。其預(yù)熱Ⅱ段煙罩溫度要比常規(guī)磁鐵礦粉球團(tuán)高70~90℃，窯頭密封罩的溫度要高100℃左右。同時(shí)在鏈篦機(jī)預(yù)熱段配套噴煤補(bǔ)熱槍后，出現(xiàn)鏈篦機(jī)預(yù)熱段煙罩嚴(yán)重結(jié)焦，平均生產(chǎn)22 d就需要停機(jī)來處理結(jié)焦物，直接影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。為此，從2013年下半年起，逐步投用了高壓輥磨機(jī)，對(duì)相關(guān)工藝參數(shù)進(jìn)行了較大幅度的調(diào)整，具體如表7。

表7 高壓輥磨投用前后指標(biāo)對(duì)比

由表7可見使用高壓輥磨后，對(duì)降低預(yù)熱Ⅱ段煙罩、窯頭溫度以及提高預(yù)熱球、燒燒球強(qiáng)度的效果十分明顯。

2.2.3 穩(wěn)定球團(tuán)質(zhì)量

嵐縣冬季十分寒冷，極端最低氣溫達(dá)-33℃。這對(duì)于赤鐵礦球團(tuán)冬季生產(chǎn)來說十分不利，在冷空氣的極速冷卻下縮短了球團(tuán)均熱時(shí)間、焙燒過程中所形成的黏結(jié)鍵遭到破壞，從而導(dǎo)致球團(tuán)抗壓強(qiáng)度一致性差。

針對(duì)這個(gè)問題，對(duì)熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了改造。具體措施為：將環(huán)冷機(jī)IV段熱廢氣用管道引至一次風(fēng)管上部后導(dǎo)入環(huán)冷I段風(fēng)機(jī)入口。

通過改造，環(huán)冷I段冷卻風(fēng)溫控制在45～60℃，既解決了冬季球團(tuán)抗壓強(qiáng)度一致性差的問題，又促進(jìn)了系統(tǒng)的熱量循環(huán)利用，回轉(zhuǎn)窯噴煤平均節(jié)約3%左右，在一定程度上減少了煤耗。

2.3 目前球團(tuán)礦質(zhì)量

經(jīng)過3年多的生產(chǎn)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了全部使用赤鐵礦粉、以噴吹煤粉為主要燃料，長(zhǎng)期生產(chǎn)氧化球團(tuán)礦的目標(biāo)。為國(guó)內(nèi)外利用赤鐵礦粉，采用鏈篦機(jī)—回轉(zhuǎn)窯工藝生產(chǎn)球團(tuán)礦的企業(yè)提供了范例。

目前生產(chǎn)的成品球團(tuán)鐵品位較高，SiO2含量低，還原度高，還原膨脹率低，是高爐優(yōu)質(zhì)的酸性爐料。目前球團(tuán)礦質(zhì)量指標(biāo)見表8。

表8 球團(tuán)礦產(chǎn)、質(zhì)量指標(biāo)

3 結(jié)論

1）采用大球盤有利于改善細(xì)粒級(jí)赤鐵精礦粉的造球性能，但必須對(duì)球盤刮刀的角度進(jìn)行調(diào)整及優(yōu)化，合理控制球盤內(nèi)物料的分布，達(dá)到提高物料成球率的目的。

2）全赤鐵礦生產(chǎn)時(shí)，必須兼顧預(yù)熱II段溫度以及預(yù)熱球的強(qiáng)度。既要避免因預(yù)熱溫度低出現(xiàn)預(yù)熱球強(qiáng)度過低而導(dǎo)致入窯球產(chǎn)生大量碎球的現(xiàn)象，同時(shí)還要避免出現(xiàn)因預(yù)熱溫度太高而使鏈篦機(jī)的煙罩形成大量結(jié)焦、影響生產(chǎn)正常進(jìn)行的情況。

3）合理應(yīng)用高壓輥磨在赤鐵礦球團(tuán)生產(chǎn)中效果顯著。高壓輥磨不僅可降低赤鐵礦粉球的焙燒溫度，在一定程度上還可提高預(yù)熱及焙燒球的強(qiáng)度。

[1]傅菊英，姜濤，朱德慶.燒結(jié)球團(tuán)學(xué)[M].長(zhǎng)沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1996.

[2]張一敏.球團(tuán)理論與工藝[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

[3]張一敏.球團(tuán)礦生產(chǎn)技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

（編輯：苗運(yùn)平）

Practice of Oxidized Pellet by Hematite Concentrate Powder

LIZeyan
（Taiyuan Iron&Steel Group Lan County M ining Co.,Ltd.,Lan County Shanxi033500）

The pellet production line of TISCO Lan county mineral company takes hematite as raw materials for grate-kiln production process.Since the end of 2012,after the commissioning of a series ofmeasures by optimizing pelletizing process,formulating suitable thermal system for hematite pellet and the application of high-pressure roller mill with 3 years of practice,full use of hematite and pulverized coal injection as the main fuel are realized,and long-term production of oxidized pellet is obtained.

hematite pellet,ball,preheating ball,high-pressure rollermill

TF046.6

A

1672-1152（2017）02-0061-04

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.02.23

2016-12-18

李澤巖（1983—），男，湖南芷江縣人，2006年畢業(yè)于中南大學(xué)礦物加工工程專業(yè)，本科，助理工程師，從事工作及研究方向?yàn)榍驁F(tuán)工藝技術(shù)。