劉建華

回轉窯球團產線中鏈篦機回轉窯環(huán)冷機各部溫度優(yōu)化控制是提高球團產質水平的重要環(huán)節(jié)。宣鋼通過對球團產線工藝系統(tǒng)全面跟蹤，對關鍵工藝數據反復摸索，進行了造球前原料穩(wěn)定性優(yōu)化，造球工藝優(yōu)化，鏈篦機煙罩隔墻改造，環(huán)冷機隔墻改造及用風優(yōu)化，提升了球團工序能力及產質量水平。

1 鏈篦機焙燒室溫度優(yōu)化

（1）球團礦在鏈篦機上的焙燒過程中，借助回轉窯的熱廢氣，通過內部循環(huán)，完成生球的脫水干燥、預熱和氧化，溫度梯度明顯，干燥的目的是使經干燥的球團能夠安全承受預熱階段的較高溫度下的內應力，干燥段主要是生球水分蒸發(fā)，部分結晶水分解，系統(tǒng)脫水80%主要發(fā)生在干燥段。生球干燥后，在進入焙燒之前，存在一過渡階段，即預熱階段，球團礦在預熱階段的焙燒對成品球的質量和產量都有重要的影響，預熱段主要發(fā)生磁鐵礦氧化成三氧化二鐵碳酸鹽硫化物分解，氧化，硫化物的煅燒等，干球氧化55%～70%在預熱段，氧化對于球團礦的機械強度和還原性狀具有決定性的影響。

1#回轉窯鏈篦機機頭球亞鐵高，主要原因是鏈篦機預熱段短，有效焙燒面積少，球團礦在鏈篦機預熱段氧化不充分，機頭氧化亞鐵在8.5%。生球必須經過干燥，因為預熱階段的溫度往往高于生球破裂溫度。未經干燥的生球直接進入預熱階段，其結構會受到破壞，使球層透氣性惡化，給預熱焙燒工序帶來困難，最終導致生產率降低，成品球質量不均勻。

所謂生球破裂溫度，即生球干燥時結構遭到破壞時的初始溫度。生球結構破壞形式有兩種，其一是生球表面出現裂紋；其二是在干燥過程中整個生球炸裂散開。生球表面產生裂紋時的初始溫度稱為裂紋溫度，生球炸裂散開時的初始溫度稱為爆裂溫度。生球濕度高于最大吸附水時，爆裂溫度高于裂紋溫度，生球濕度介于最大吸附水和裂紋毛細水之間，生球爆裂溫度和裂紋溫度重合。不管生球產生裂紋還是炸裂，在干燥過程中都應該盡可能避免這種現象出現。

（2）根據生產實際情況，跟蹤1#鏈篦機卸灰閥各個灰箱返料情況，在干燥段第2個風箱開始出現生球爆裂，因此調整干燥一段和干燥二段隔墻窟窿大小。生球在鏈篦機中經過干燥、預熱，使生球脫去水分，形成一定強度，從而滿足在回轉窯中進一步焙燒的要求。預熱球強度差，進入窯內會形成粉末，最終影響成品球團礦的質量。

一直以來，1#回轉窯的成品球團礦抗壓與2#回轉窯相比較差，其中很重要的原因是1#鏈篦機干燥一段溫度高，生球干燥效果不好，存在生球爆裂現象；預熱段高溫時間短，造成球團礦在鏈篦機氧化不充分，鏈篦機機頭球氧化亞鐵高，因此對干燥一段與干燥二段隔墻孔進行部分封堵，降低干燥一段溫度，降低環(huán)冷機隔墻高度，阻止環(huán)冷3段冷風竄到2段，有效利用環(huán)冷機二冷段回熱風，合理布置鏈篦機各段溫度；2#回轉窯鏈篦機分4段，各段風箱分布數量干燥1段3個，干燥2段2個，預熱1段2個，預熱2段7個。1#回轉窯鏈篦機分3段，各段風箱分布數量干燥1段4個，干燥2段4個，預熱段5個。鏈篦機隔墻改造前，1#窯干燥1段焙燒時間5.7min，干燥2段焙燒時間5.7min，預熱段焙燒時間7.15min，2#窯干燥1段焙燒時間4.22min，干燥2段焙燒時間2.8min，預熱1段焙燒時間2.8min，預熱2段焙燒時間9.35min，1#回轉窯干燥段長，預熱段短，生球在溫度較高的預熱段運行時間短，導致生球預熱效果差，強度低。增加預熱段長度會改善預熱球的強度，同時也有利于產量提高。

球團1#鏈篦機共13個風箱，鏈篦機有效焙燒長度39m，分干燥一段（4個風箱）、干燥二段（4個風箱）、預熱段（5個風箱），其中干燥一段12m，干燥二段12m，預熱段15m。

2#鏈篦機共14個風箱，鏈篦機有效焙燒長度41m，分干燥一段（3個風箱）、干燥二段（2個風箱）、預熱一段（2個風箱）、預熱二段（7個風箱），其中干燥一段9m、干燥二段6m、預熱一段6m、預熱二段20m。

1#鏈篦機速度按2.1m/min測算1#鏈篦機各段焙燒時間：干燥一段，風箱4個，長度12m，焙燒時間5.7min，干燥二段風箱4個，長度12m，焙燒時間5.7min，預熱段風箱5個，長度15m，焙燒時間7.15min，1#鏈篦機有效焙燒長度39m，風箱13個，焙燒時間18.55min。

測算2#鏈篦機各段焙燒時間：干燥一段，風箱3個，長度9m，焙燒時間4.2min，干燥二段風箱2個，長度6m，焙燒時間2.8min，預熱段一段風箱2個，長度6m，焙燒時間2.8min，預熱段二段風箱7個，長度20m，焙燒時間9.35min，2#鏈篦機有效焙燒長度41m，風箱14個，焙燒時間19.17min。

球團礦在1#鏈篦機干燥段焙燒時間比在2#鏈篦機干燥段焙燒時間長4.38min，球團礦在1#鏈篦機預熱段焙燒時間比在2#鏈篦機預熱段（預熱一段+預熱二段）焙燒時間短5min。

為使球團礦在1#鏈篦機上焙燒更加合理，可對1#鏈篦機焙燒各段進行2種方案改造：

方案1、一期干燥二段減少1個風箱增加到預熱段，1#鏈篦機各段焙燒時間：干燥一段，風箱4個，長度12m，焙燒時間5.7min，干燥二段風箱3個，長度9m，焙燒時間4.28min，預熱段風箱6個，長度18m，焙燒時間8.57min。

方案2、將一期干燥一段、干燥二段、預熱段改成干燥一段、干燥二段、預熱一段、預熱二段：干燥一段，風箱3個，長度9m，焙燒時間4.2min，干燥二段風箱2個，長度6m，焙燒時間2.8min，預熱段一段風箱2個，長度6m，焙燒時間2.8min，預熱段二段風箱6個，長度18m，焙燒時間8.57min。

方案1改造后較改造前，球團礦在1#鏈篦機預熱段焙燒時間將延長1.42min，方案2改造后較改造前，球團礦在1#鏈篦機預熱段焙燒時間將延長4.27min。方案1改造容易實施，改造費用低，方案2改造難度大，不易實施。

采用方案1，對干燥2段與預熱段之間舊隔墻拆除，在舊隔墻北邊也就是干燥2段方向3m處新建隔墻，預熱段長度增加3m。下部風箱熱風走向也做相應改造：耐熱風機熱風主管與主抽風機熱風主管相連，在改造的風箱支管北側熱風主管內砌墻進行封堵，由之前連接主抽風機主管道改為連接耐熱風機主管道。由于預熱段與干燥2段煙罩頂部有高度差，隔墻拆除后，在原隔墻頂部位置容易造成耐材塌落，使鏈篦機煙罩頂部燒損，熱量損失。將預熱段與干燥2段煙罩頂部之間按15度角平緩過渡，有效防止因耐材脫落造成煙罩頂部燒損。

改造后，鏈篦機各段溫度趨于合理，預熱段溫度基本持平，改造前、后鏈篦機各段煙罩溫度對比，改造前干燥一段煙罩280℃～310℃，干燥二段煙罩700℃～980℃，預熱段煙罩1020℃～1050℃，改造后干燥一段煙罩230℃～270℃，干燥二段煙罩650℃～800℃，預熱段煙罩1020℃～1050℃。改造前、后鏈篦機風箱生球爆裂、機頭亞鐵對比：改造前干燥一段2#風箱爆裂生球比例44%，干燥一段3#風箱爆裂生球比例40%，機頭球Fe08.5%，改造后干燥一段2#風箱爆裂生球比例32%，干燥一段3#風箱爆裂生球比例25%，機頭球Fe07.4%。

經測算生球在鏈篦機預熱段運行時間增加1.42min，通過觀察，機頭鏟料板處黑球明顯減少，減少了黑球入窯，為窯內更好進行焙燒氧化奠定了基礎。預熱球強度和成品球團礦強度均有所提高，產量水平較改造前有所提升。改造前、后機頭、窯頭、成品球抗壓強度對比。改造前機頭球抗壓783N窯頭球抗壓1143N成品球團礦抗壓2576N改造后機頭球抗壓938N窯頭球抗壓1318N成品球團礦抗壓2610N。

2 環(huán)冷機隔墻改造及用風優(yōu)化

環(huán)冷機溫度壓力優(yōu)化：

環(huán)冷機冷卻是焙燒球團礦過程中的重要環(huán)節(jié)，它雖然不直接作用焙燒固結過程，卻極大地影響固結的結果，過快的冷卻速度，造成沿球團半徑收縮不均勻，產生應力，使球團礦強度降低。當冷卻速度為70℃/min～80℃/min時球團礦強度最高，既能滿足球團礦強度也能達到球團礦冷卻效果，球團礦冷卻，還能有效的利用廢氣熱能，節(jié)省燃料，被加熱熱空氣可返回干燥二段，作為干燥二段的熱介質。

改進如下：

（1）環(huán)冷機一段與二段，二段與三段風箱間通風孔全部封堵，環(huán)冷機一段與二段隔墻下降400mm，可以有效防止風箱間的竄風，減少環(huán)冷機一段、二段、三段之間熱量的流通，形成良好的回熱溫度。

（2）環(huán)冷機一冷段回熱風作為回轉窯二次風回到回轉窯內，為回轉窯提供熱量，環(huán)冷機二冷段回熱風回到鏈篦機干燥二段，為鏈篦機干燥二段提供熱量，因此提高環(huán)冷機布料厚度，可有效提高環(huán)冷機一冷段和二冷段溫度，生產工藝系統(tǒng)熱循環(huán)利用更加充分合理，環(huán)冷機布料厚度由550mm提高至650mm，平料坨刮料，保證布料平整。環(huán)冷機料層厚度在滿足冷卻效果的前提下，機速適當降低，增加厚度，降低冷卻速度，促進球團礦的再次氧化和強度的提升。

通過調整，環(huán)冷一段溫度由950℃～1020℃提高到1000℃～1050℃，環(huán) 冷 二 段 溫 度 由580℃～720℃提 高 到650℃～750℃；環(huán)冷一段壓力2.1kp～2.5kpa，環(huán)冷二段壓力2.0kpa～2.4kpa，達到了環(huán)冷一二段不串風的效果。

3 造球前原料穩(wěn)定性優(yōu)化

成球是將細磨物料加水潤濕，在機械力和毛細力作用下滾動而形成一定粒度的生球，造球前原料水分的精確控制及水分穩(wěn)定性直接影響到生球質量和成球效果。細磨物料能夠成球是因為經過細磨的干物料表面都具有較大的自由能。顆粒越細，比表面積越大，其表面自由能越大，從而使其處于不穩(wěn)定狀態(tài)。因此，細磨物料具有吸引其他物質，使顆粒相結合，減小其自由能，力求達到穩(wěn)定的傾向。

對于造球的物料，特別是精礦粉和添加劑，由于都磨得很細，比表面積（所謂比表面積是指單位質量或單位體積的固體物料所具有的表面積）很大，常在1500cm2/g～2000cm2/g范圍內，過剩的表面能也很大。這種表面能量的不平衡狀態(tài)，使其表面具有非常的活性，能吸附周圍的介質，從而為生球的形成提供了條件。

細磨物料與水作用的能力也是不同的，那些表面與水的作用力很小，不易被水潤濕的物質成為疏水性物質；而表面與水具有很大的結合力，易被水潤濕的物質稱為親水性物質。若原料水分不足，生球同樣很難長大。因為在成球的初期，礦粒之間毛細水不足，礦粒之間的空隙就可能被空氣填充，顆粒之間的結合非常脆弱。不過水分不足的物料，可以在造球時補充加水。若采用過濕的物料，則母球容易相互粘結或變形，而使生球粒度不均勻。同時過濕的生球和過濕的物料，容易粘在造球機上使操作發(fā)生困難，輕者破壞母球的正常運行軌跡，重者使母球失去滾動能力，使造球過程無法進行。此外過濕的生球，強度小、塑性大、易變形。在運輸和干燥時相互粘結，影響料層透氣性，從而影響焙燒過程的產量。

一般礦粉的適宜成球水分是8%～10%，且要求適宜的水分波動范圍很窄，一般不超過±0.5%，這樣就需要對造球前水分的穩(wěn)定性加以控制。

（1）為穩(wěn)定干燥工序，實行每日跑盤制度，發(fā)現下料量超出正常范圍，及時進行處理，保證下料的準確性和穩(wěn)定性。針對高爐煤氣壓力波動大的現狀，對2#回轉窯兩臺干燥機燒嘴的電動調節(jié)閥進行更換，實現遠程調節(jié)。在干燥崗位及中控室安裝煤氣壓力報警裝置，當煤氣壓力≤3.0kpa及≥12kpa時或一分鐘內煤氣壓力變化超1kpa時報警，崗位人員根據煤氣壓力波動情況，及時對煤氣電動調閥進行調整，從而穩(wěn)定干燥出口水分在6.0±0.5%，干燥后水分穩(wěn)定率提高10個百分點。

（2）針對潤磨工序，保證潤磨機內鋼球高度，提高潤磨機處理能力，為了提高磨機精粉處理量，減少磨機“脹肚”現象，保護設備正常運行，干燥后水分控制在6.5±0.5，生球造球適宜水分控制在7.0±0.5，通過實際生產摸索發(fā)現，造球盤中大量加水不利于成球，盤中易產生泥疙瘩，造球盤內加水量大，生球成球快，生球的質量得不到保證，影響后續(xù)生產。通過改變工藝思路，在磨機后帶上增加打水管，打水管與皮帶運行方向垂直，下部為一排直徑3mm打水孔，對精粉進行均勻加水，使造球前原料水分穩(wěn)定在7.0±0.5%，造球盤中加水量減少近一半，成球效果及生球質量得到了提高，滿足后續(xù)生產要求。

4 造球工藝優(yōu)化

生球質量在很大程度上決定著成品球團礦的質量和產量。力求實現生球粒度均勻、機械強度高、熱穩(wěn)定性好、水分適宜。

4.1 造球工藝改進

造球盤的工藝參數有直徑、轉速、邊高等，適宜的轉速才能使物料沿著造球盤工作面滾動。造球盤的轉速與傾角和物料性質有關。傾角過大時圓盤內的物料帶不到母球形成區(qū)，傾角過小時盤內的物料全拋到盤邊，盤心出現空料不能造球，造球盤的傾角一般為45°～50°。造球盤的邊高與傾角和直徑有關，傾角小，邊高越大，填充率就越大，成球時間就長。通過生產中觀察，以出球效果及生球質量好的造球盤為標準，對其他造球盤進行工藝調整，將造球盤的角度均調整為46°，旋轉刮刀的轉速均調整為10轉/分，旋轉刮刀與底襯的距離調整為30mm～40mm。此外，由于旋轉刮刀腿易磨損，掉落，對所有的旋轉刮刀焊角鋼進行加固，防止刮刀腿掉落，劃傷皮帶。改進后，出球效果得到了明顯好轉，落下強度提升到5次～8次，生球流量的穩(wěn)定性、布料的平整性均得到了提升。

4.2 造球盤加水設施優(yōu)化

水分在礦粉成球過程中起著重要作用，干燥的細磨礦粉是不可能滾動成球的。如果水分過多或不足，同樣也會影響造球的效率和生球的質量。保持適宜的水分是礦粉成球的重要條件和必要條件，細磨物料的成球是細磨物料在造球設備中被水潤濕并在機械力及毛細力的作用下滾動成圓球的一個連續(xù)過程。干燥的細磨礦粉被水潤濕后，按水在礦物表面活動能力的不同具有四種存在形態(tài)，即吸附水、薄膜水、毛細水和重力水。吸附水、薄膜水、毛細水和重力水的總含量稱為全水量。重力水對礦粒具有浮動作用，在成球過程中起著有害影響，所以只有當水分處于毛細水含量范圍內，成球過程才有實際意義。

向造球盤內加水加料是一項重要和復雜的操作。生產過程中水和混合料是分別加入造球盤中的，但兩者關系十分密切，加水與加料配合良好、適宜，才能造出水分適宜、粒度均勻的生球。加水方法一般采用“滴水成球、霧水長大、無水緊密”的操作方法，加料方法要符合“既易形成母球，又能使母球迅速長大和緊密”的原則，為此必須把物料加在母球區(qū)和長球區(qū)，而禁止在緊密區(qū)下料。加入水量與生球質量有較大的關系：低于適宜值，成球速度減慢，生球粒度偏小，出球率減少。高于適宜值，成球速度加快，產量提高，但是生球強度下降。加入造球盤中物料，應保證料面疏松。造球過程中加水方法一般有兩種：一是滴狀水，加在下料點區(qū)域，形成母球，一種是霧狀水，噴到母球表面，使其迅速長大。通過對造球盤加水設施摸索，對給造球盤下料小皮帶頭輪位置、加水管的布局和位置、固定刮刀及旋轉刮刀、造球盤襯板進行了改造。造球盤落料點較之前向盤內延伸100mm，小皮帶下料點到邊板距離達到43cm，加水管移動到距離下料點更近的位置，由之前的一根管增加為互相垂直的兩根管，成球效果明顯得到提升。

經過改進后，生球的落下強度、抗壓強度及抗磨性能改善，生球水分由改造前7.8%降低到面前7.2%，生球在鏈蓖機焙燒過程中，減少了料冷凝水的產生。生球的氧化和固結速度與生球的尺寸有關，由于生球的導熱性較差，生球尺寸不宜過大，生球尺寸愈大氧化逾難進入球團內部，致使球團的氧化和固結進行的愈慢愈不完全，球團的氧化和還原時間與球團直徑的平方成正比，生球尺寸一般不大于16mm下限按冶煉要求不小于8mm～9mm，最有利尺寸為10mm～12mm.經過以上改造，進一步優(yōu)化了生球粒級，大球、雜球明顯減少，成球效果明顯提升，生球的爆裂溫度有所提高，減少了生球在鏈篦機中干燥、預熱時產生的粉末，鏈篦機布料均勻，生球粒級組成對比，改造前8mm～16mm合格粒級75%，改造后8mm～16mm合格粒級86%，合格粒級提高11個百分點。

通過對造球前干燥煤氣壓力進行報警、磨后打水的改造，提升了造球前原料的穩(wěn)定性；對造球設施改進、參數優(yōu)化，改善了造球的成球效果，提高了生球流量和質量的穩(wěn)定性；通過對鏈篦機煙罩隔墻進行改造，增加了高溫段焙燒時間，提高了機頭球及產品球團礦強度；對環(huán)冷機各段隔墻的改造及用風改進，控制了各部回熱風梯度。在扣除因環(huán)保管控及檢修影響停機后，項目實施前后宣鋼1#回轉窯主要經濟指標，2020年平均日產量為2810t，抗壓強度為2608n/個球，轉鼓強度為95.49%，2021年平均日產量為2930t，抗壓強度為2632n/個球，轉鼓強度為95.61%。

生球質量的優(yōu)化、輥篩篩分改進、鏈蓖機預熱段干燥段面積調整、合理參數的匹配調整以及回轉窯、環(huán)冷機用風的優(yōu)化，合理利用煤氣流量，進一步提升了球團工序能力及產、質量水平。