冯雄

摘  要：球团矿是高炉炼铁的优质炉料，发展球团技术是实现低碳绿色炼铁的重要途径之一。本文主要探讨了现代高炉炉料结构的演化发展趋势，提出了低碳绿色球团生产的发展理念，研究分析了带式焙烧机球团生产工艺的特点和适用性，并在阐述对带式焙烧机球团工艺流程设计优化的同时，重点介绍了首带式焙烧机球团工程设计中应用的先进技术和关键装备，以及往复式布料器等主要设备的设计开发和应用效果，以期为类似工程提供借鉴与参考。

关键词：带式焙烧机;球团技术

引言

进入21世纪以来，我国钢铁工业发展迅猛，冶金工程技术装备大型化、现代化进程加快，工程应用效果显著。本文主要探讨现代高炉炉料结构的演化发展趋势，提出低碳绿色球团生产的发展理念，研究分析带式焙烧机球团生产工艺的特点和适用性，阐述带式焙烧机球团工艺流程设计优化，以及往复式布料器等主要设备的设计开发和应用效果。

1工程设计研究

1.1工艺流程选择

长近年来由于受到优质铁矿粉资源减少、生态环境和资源可获取性的影响，高炉炉料中增加球团矿的用量已经成为一个新的技术发展趋势。球团矿作为高炉的主要炉料之一，其生产工艺是铁矿粉造块的一种主要工艺。同烧结工艺相比，该工艺的主要技术优势：①球团矿具有综合冶金性能优良、粒度均匀、冷态强度高等特点;②球团生产工序能耗低（约为烧结工艺的1/2）、系统漏风率低、热风循环利用效率高，生产过程烟气排放少;③球团矿含铁品位高，可相应降低高炉渣量，从而有效降低高炉焦比和燃料比;④现场实测表明，球团工艺污染物及粉尘排放少，环境清洁，全流程除尘灰总量约为烧结工艺的10%。在球团工程顶层设计中，基于已有技术的研究成果和生产实践，结合钢铁厂的工程理念和流程结构优化，决策设计建造年产400万t的504m2大型带式焙烧机球团生产线。

1.2工艺流程优化

以冶金流程工程学理论和动态精准设计方法为指导，球团工程顶层设计在流程、功能、结构、要素、效率协同优化的前提下，以构建球团工序合理的铁素物质流静态流程网络为核心。工程顶层设计中，通过工艺流程优化、工序功能优化、构建铁素物质流和能量流网络，实现了单元工序或装置匹配合理、协同有序采用动态甘特图设计方法和物料输运的动态仿真研究，对球团生产的原料准备、配混、造球、焙烧等工序之间的匹配衔接进行协同优化，使主体设备和装置的能力以小时产量为基准，研究了不同设备数量和能力的多种技术方案，不片面追求个别设备的大型化，而是以设备能力耦合匹配、协同连续运行为设计核心，着力优化物流路径和物料运行轨迹，减少物料输送过程的物质和能量耗散，大幅度缩短了物料运距、减少了物料转运和折返。联合设置功能相同或相近的建构筑物，降低非功能区的占地面积，使单元工序之间匹配实现动态有序、协同高效。

1.3技术创新

1.3.1提高能源利用率技术

带式焙烧机球团生产工艺是在带式焙烧机上完成球团的干燥、预热、焙烧、均热和冷却等不同的工艺过程，在带式焙烧机的鼓风干燥段，利用从冷却段抽取的热风对生球进行干燥;在抽风干燥段，则是通过回热风机抽取均热段和焙烧段风箱的热风对生球继续进行干燥;在预热段和焙烧段，利用冷却段的热风和燃料燃烧对球团进行预热和焙烧;在均热段利用冷却段的热风对球团进行均热，不需采用燃料燃烧供热;在冷却一段和冷却二段利用冷却风机鼓入的冷风对球团进行冷却。

1.3.2厚料层焙烧技术

厚料层焙烧是提高带式焙烧机能源的利用效率的有效技术措施。该技术可以降低铺底料球团的占比，降低带式焙烧机运行速度，延长球团干燥、预热、焙烧、均热和冷却的时间，提高球团矿的质量。

1.3.3生球分级布料技术

带式焙烧机生球分级布料可以显著改善料层透气性，提高粉料的筛分效率与单位面积焙烧机的风量，缩短反应进程，从而实现高效生产和能源高效利用的目的。

1.3.4合理利用钢铁厂二次能源技术

国外带式焙烧机通常以天然气或重油为燃料，我国的天然气和重油资源并不充沛，钢铁厂結合自身能源结构，可以采用焦炉煤气作为带式焙烧机燃料。

1.3.5采用半干法循环流化床脱硫+SCR脱硝净化处理工艺

球团生产工艺全程封闭，有效减少了粉尘的生成和扩散。球团的干燥、预热、焙烧、均热、冷却等全部工艺过程在设置密闭罩的带式焙烧机上完成，球团不经过倒运、翻转、装卸等工艺过程，大幅度减少了粉尘的生成、逸散，而且将带式焙烧机整体布置在一个封闭厂房内，有效控制了粉尘的外逸。

2相关工艺、装备及技术进展

2.1新型球团黏结剂

为提高入炉原料的TFe质量分数，越来越多的学者致力于研究如何降低球团生产中的膨润土用量或不用膨润土。随着有机添加剂配比的增加，生球落下强度和生球、干球抗压强度均增大，这主要是由于有机添加剂低温吸水，其黏度及吸附力得到提高，并且加强了颗粒之间的凝聚力;有机添加剂在高温下分解产生气体，使球团内部组织结构进一步疏松，球团能够承受的载荷减小，导致成品球抗压强度降低;而孔隙率增大导致还原性气体充分接触球团的内部颗粒，使还原过程FeOx晶体的膨胀和铁晶须生长受到抑制，故球团矿还原膨胀率降低、还原度增加。

2.2优化配矿

对不同球团原料进行配合使用，具备如下优势：①合理使用廉价矿，节省原料成本;②改善难冶原料的成球性及焙烧性能;③对原料性质进行优劣互补，减少磨矿或不磨矿，降低磨矿能耗和生产成本。在不添加熔剂、添加镁质熔剂两种条件下，自产精矿配比最高可分别达到35%、40%，且球团矿强度以及还原膨胀率均可以达到高炉入。

2.3镁质球团制备

实践表明，目前采用链箅机-回转窑工艺制备镁质球团时由于预热球强度较低，容易导致球团破碎粉化，使回转窑结圈严重，而带式焙烧机制备镁质球团能解决此问题。因此建议蛇纹石配比为1.5%。总体而言，采用带式焙烧机生产镁质球团调整周期短、经济效益显著，且生产的球团矿能够满足高炉需求。

结束语

本文通过探讨现代高炉炉料结构的演化发展趋势，分析带式焙烧机球团生产工艺的特点和适用性，采用带式焙烧机球团生产工艺和装备，大批量稳定生产高品质、高性能球团技术发展前景广阔。采用先进的设计理念、理论和方法，实现球团工程的动态精准设计，构建先进的信息物理系统，是我国未来球团工程技术的发展方向。

参考文献

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