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我国球团矿的发展及应用剖析

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我国球团矿的发展及应用剖析

我国球团矿的发展及应用

来源:中国钢铁产业网信息中心编辑:韩静发展球团矿是高炉炼铁节能、减排最重要的技术措施,本文介绍了我国球团矿的生产发展、前景和使用的现状。论述了使用球团矿对炼铁生产节能减排的重要意义。阐述了细铁精矿的造块方法宜选用球团矿工艺,不宜选用烧结工艺的原因。分析阻碍我国球团矿发展的关键问题,提出了解决对策。同时对我国发展球团矿过程中存在的经济和技术等认识误区,如能耗、加工费、投资和大型化等问题,做出了客观的解释。

1 球团矿的生产

1.1 球团矿生产的发展

现代工业化的炼铁生产,无论是广泛采用的高炉炼铁工艺、还是直接还原炼铁工艺或熔融还原炼铁工艺,其含铁原料必须使用一定规格的块状炉料,主要包括块矿、烧结矿和球团矿。早期的炼铁炉料采用块矿,随着炼铁技术的进步和铁矿资源的制约,细颗粒铁矿资源越来越多地应用于炼铁生产,铁矿粉造块成为钢铁生产流程中的重要环节。

铁矿粉造块发展历史、理论和实践都明确地告诉我们:铁矿粉烧结和球团都是成熟的铁矿粉造块工艺,细铁精矿应采用球团工艺,而粉矿(8mm-0mm)应采用烧结工艺。

比较球团矿和烧结矿两种人造富矿可以知道,球团矿具有品位高、强度好、粒度均匀、还原性好、生产过程能耗低、环保等优势。其工艺特点要求是:原料为细铁精矿,其比表面积要大于1600mm2/g。但是如果将粉矿细磨后生产球团矿,就需要大幅度增加加工费,带来球团矿生产和炼铁成本的增加,经过长期的探讨、论证和实践,认为在一般情况下是不宜选择的,在世界生产中也极少见。

细铁精矿烧结主要来源于50年代苏联,它已是落后技术。细铁精矿用于烧结生产,给烧结带来很多不利影响。细铁精矿使得烧结料层透气性差、烧结生产效率低、烧结矿强度变差、粉末含量高、能耗高、粉尘污染严重。另外,烧结工艺比球团工艺能耗高,高浓度SO2、NOx烟气排放严重。

二十世纪五十年代美国钢铁工业大发展时期,块矿和粉矿来源越来越紧张。而铁燧岩细磨选矿技术的开发成功,出现了大量的细精矿粉,美国曾在烧结生产中采用添加细精矿的生产工艺,例如在260m2烧结机生产中,尝试在粉矿中添加细精矿的大型烧结生产实践。当细精矿配加到20%时,烧结生产严重恶化,产量下降,质量变差。从此就不再将细精矿应用于烧结,而致力于开发球团矿的生产技术,并大规模的生产球团矿。因而在美国形成了高炉炼铁炉料结构以球团矿为主的特点。

二十世纪前苏联钢铁生产大发展的时期,由于铁矿资源的丰富,虽然有相当量的粉矿,但还需大量的经选矿生产的细精矿。由于球团矿生产的技术复杂性和难度,当时还未能掌握球团矿的生产技术,因而大

力开展细磨精矿烧结的研究,并进行大规模使用细精矿的烧结生产。但到二十世纪七十年代带式焙烧机球团技术和生产取得成功后,大量的建设球团厂,并改造原有的烧结厂,同时引进美国的艾利斯链箅机-回转窑球团矿生产线,形成了7000万t/a的生产能力,成为当时世界球团矿产能最大的国家。

日本在上世纪七十代钢铁生产和技术大发展时期,由于其原料来源绝大部分都来自澳大利亚,而且都是富矿粉,理所当然应是采用烧结法对含铁原料进行加工。而且创造了很多烧结新技术和先进的装备技术。

新中国早期的钢铁工业是在苏联援助的基础上发展起来的。虽然我国铁矿资源多为贫矿,大多是经磨选后的细精矿,但受前苏联的影响,在二十世纪五十至八十年代初,中国钢铁生产中广泛采用细精矿烧结工艺,并一直延续至今。虽然自2000年以后球团矿的生产,特别是大中型链箅机-回转窑氧化球团生产有了较大的发展。但由于烧结生产的原理、生产技术及管理较为简单,而且烧结厂必须设在钢铁厂内,便于钢铁生产和管理,同时受日本高炉炼铁采用80%烧结矿的炉料结构模式影响,我国继续广泛采用和大规模发展细精矿烧结技术。

虽然目前我国烧结矿的生产规模最大,烧结技术水平也很高,烧结机型也达到单机世界最大的600m2。但若继续大量配加使用细铁精矿,必然对烧结矿产量、质量和环境产生影响,也不能发挥其先进性和获得更好的技术经济指标。

烧结矿生产不再是以前的处理钢铁生产废弃物和铁矿粉造块的老观念,而是现代炼铁生产的精料工厂。烧结矿的质量也已是一个全新的概念。在国外,先进的粉矿烧结生产也已达到了一个新的高度,不但实现了大型化而且生产的技术经济指标达到了一个全新的高度。

目前,球团矿的生产在世界各地有了大规模的发展,特别是南美洲,北美洲和欧洲等地区。因此,从炼铁精料原则和整个钢含铁生产的节能减排、环境保护以及大量的生产实践来看,发展细精矿生产优质球团矿工艺、技术和装备将是我国高炉炼铁节能减排最重要的技术措施。

1.2 球团矿发展前景

高炉炼铁合理的炉料结构,不是一个固定的模式。首先应看含铁原料的性质,看原料是细精矿还是粉矿,再确定合理的造块方法。

日本钢铁业和我国宝钢都采用澳大利亚粉矿作为主要的炼铁原料,其合理的炉料结构是80%的高碱度烧结矿、酸性球团及富块矿组成。选择这一炉料结构的其他原因是当时球团矿生产技术处于自然碱度的酸性球团矿工业生产的阶段。碱性球团矿(>0.8)生产还处于试验阶段,为了满足高炉冶炼炉渣碱度的要求和避开自熔性烧结矿(R=1.25)强度最低的不利状况而必须采用R>1.6碱度的烧结矿。因此,要求在炉料结构中球团用量最多不超过20%。

在现代高炉炼铁中已经不存在限制球团矿使用量的种种因素。碱性球团矿的生产已经相当成功,在国

外球团矿的产量中已达到很高的比例。所谓球团矿的膨胀问题已经得到了解决(生产镁球团)。球团矿在高炉装料过程中的易滚动性影响高炉上部布料的问题也得到解决。所以在炉料供应满足的条件下,大比例使用球团矿己成为当今高炉炉料结构发展的方向和需求。在欧盟,球团在高炉炉料中的比例已达到20%-100%;在巴西正在兴建的钢铁生产企业中均采用50%或100%球团矿的炉料结构模式。

随着国际上直接还原炼铁技术的发展,其规模和产量的迅速增长,都必须优先采用球团矿为入炉料。纵观世界采矿业,细精矿的产量大幅增加,富块矿和粉矿的产量相应减少。世界球团矿的产量、质量在快速提升。我国所产的炼铁原料几乎都是细精矿,用于生产烧结矿已是不合时宜的、不合理的加工方法,应将其用来生产球团矿才是一种先进的炉料加工方法。另外我国目前钢铁生产所需铁矿粉,大部分需要进口。其中巴西矿粉越来越多,其中细精矿的比例愈来愈高。这些细精矿都应采用球团法加工成入炉料,不宜采用烧结法造块。

2 对钢铁企业节能减排的重要意义

2.1 节能

钢铁生产的能耗70%左右在炼铁及铁前工序,燃耗更是如此。影响高炉能耗高低的70%的因素是在“精料”。“精料”原则中的重要一点是采用球团矿,实现合理炉料结构,这是降低炼铁能耗最重要的技术措施之一。

球团矿降低炼铁能耗的作用主要体现在以下几个方面:

·铁品位高。

球团矿铁品位高,国外球团矿的品位都在65%以上,有利于提高综合入炉品位,对减少渣量起着根本性的作用。

用于球团生产的铁料是经细磨和精选的细精矿,有害杂质含量极少,含铁品位远高于生产烧结矿的粉矿。资源条件和选矿工艺极大地影响着铁矿粉的含铁品位,球团矿生产需要的铁料必须是高品位的。

高品位入炉料有利于改善冶炼的各项技术经济指标,例如降低渣量、显著降低燃料比等,它已成为入炉料质量指标十分强调的新概念。

根据经验:入炉料铁品位提高1%,高炉渣量减少30kg/t铁水,焦比下降0.8%-1.2%,产量增加1.2%-1.6%,增加喷煤量15kg/t铁水。这一效果对我国这个产铁大国来说是十分惊人的,对企业的经济效益也是十分可观的。

·粒度均匀、形状规则。

球团矿的,粒度一般在8mm-16mm,其中8mm-12mm的占85%以上,优于其它入炉矿。有利于改善高炉上部料层的透气性及分布的均匀和合理性,有利于发展间接还原,提高煤气利用率,降低能耗。

强度高、含粉率少。

球团矿转鼓指数要求>94%,小于5mm的粉末比例一般不超过3%,最好达到不超过1.5%。这对获得优良的冶炼指标十分重要。

粉末是十分有害的东西,对炉、窑的冶金工艺操作,粉末量增加必然会给炉(窑)况带来不利的影响,极易诱发各种事故,对企业的设备作业率、产品的产量和质量指标造成严重、甚至是恶劣的影响,必须将其含量降到最低的程度。使用铁精矿进行烧结,高炉槽下的烧结矿中,粉末量有的高达20%以上,不但对高炉炼铁造成严重的影响,而且大量的返矿返回烧结,造成烧结生产有效产量的大幅下降和能量的极大浪费。

·球团矿含FeO低、还原性好。

铁矿物在高温氧化性气氛下,再结晶焙烧固结得到的球团矿,含铁矿物为赤铁矿,FeO的含量很低,一般可达1.0%以下,远低于精矿烧结9%-11%的水平。不仅对铁矿石在高炉内的间接还原十分有利,对降低焦比也十分有利。

·球团矿生产能耗低于烧结矿。

球团矿固结机理为固相再结晶,生产过程的能耗一般为烧结矿能耗的一半,先进的球团矿生产能耗只有烧结的三分之一。因此生产球团矿,有利于降低铁前系统能耗。

2.2 减排

在钢铁生产过程中对环境造成恶化排放的有:粉尘、固体废弃物和有害气体,主要集中在高炉炼铁及铁前原料加工系统,数量占整个钢铁生产排放量的90%以上。因此,钢铁企业气体污染物的减排,应把重点放在铁前系统。在炼铁及原料的加工工序,粉尘和有害气体对钢铁生产企业环境造成了严重的污染,生产和使用球团矿将有利于钢铁企业环境的改善和减少气体污染物的排放。其主要体现在:·球团矿制造过程粉尘产生量少。

球团矿焙烧以制成一定形状和粒级的生球(含粉末量极少),它是在密闭的状态下进行的,而且没有破碎和筛分整粒系统,外逸的粉尘量极少;外排烟气中所含粉尘量低,即使有粉尘生成,其总量少,通过高效除尘器除尘后,很容易达到环保标准。目前已达到50mg/m3。从生产环境上看,球团生产环境比烧结生产干净。

·废气中有害成分少。

当前烟气外排最关注的有害成分是SO2。球团矿生产也是一个氧化脱硫的过程,其脱硫率和烧结生产相近。但是用于球团矿生产的细精矿都经过细磨和精选,含硫量都较低。进口铁矿粉如巴西球团粉其含硫量也很低。通常情况下,SO2排放合格,不需要设置脱硫设施。如果必须设置,脱硫能力可以选小些的,

投资省、能耗低。

·减轻钢铁生产的环保压力。

球团矿强度高,可以长途陆路、水路运输。球团矿生产线可建在矿山或矿石港口,不需要在钢铁企业内和附近建设,将大大减轻钢铁生产企业的环保压力。同时减少运输、倒运造成的物料损失,缓解运输压力。

3 球团矿的质量

炼铁和钢铁生产若要获得节能减排的效果,必须以球团矿具有高质量为基础,并非使用任何球团矿均可得到节能减排的效果。球团矿质量差,可能其效果还会适得其反,只有高质量球团矿才能起到好的效果。因而我们在提倡、确定生产及使用球团矿时,为了能够达到我们的要求和期望值,真正起到改善冶炼效果、节能、降耗、减排的目的,对球团矿质量必须要有严格的质量要求。不能简单认为只要生产或使用球团矿作为含铁炉料即可,这是一个重要的科学观念。

3.1 现状

总体上看,我国的球团矿质量不佳,和世界水平有着很大的差距。国产球团矿的质量明显落后于进口球团矿。即使是在国内生产质量领先的球团企业也存在明显的差距。过去所说“以产代进”状况没有根本改变,数量代了,但质量没能代。

3.2 问题和对策

3.2.1 问题

对照国外球团矿的先进水平,我国球团矿质量落后主要体现在以下几个方面:

·含铁品位低

国际上高炉用球团矿铁品位一般为≥65%(我国目前定为≥64%)。同时SiO2含量要在2.0%-3.0%。为达到这一质量指标必须严格控制入厂铁精矿的品位,一般应在66.5%以上。对国产铁精矿必须实行细磨精选。同时应选用优质粘结剂,严格控制膨润土的加入量。坚持实现不超过1%的目标,争取达到0.8%。国外一般为0.6%-0.8%。对膨润土的质量和配加量应是球团厂极为重视的技术条件,不能轻视和掉以轻心。同时不能单一强调价格因素,否则必然导致占小便宜而吃大亏的结果。膨润土用量增加,使球团铁品位下降所造成的损失,不但影响到球团矿的质量和价值,还会严重影响到高炉的节能和效益。

·冷态性能不佳

国际上传统的高炉用球团矿抗压强度≥2500N/P;转鼓指数≥90%。进口的优质球团矿其含粉率一般不超过1.5%;FeO含量不超过1%;球团外形规则均匀。我国球团矿往往因为原料质量和生球质量低,焙烧热工制度未优化,造成成品球机械强度较差,含粉率高、FeO含量高、粒度的均匀差、形状不规则。竖炉球

团由于设备和工艺问题,其质量的均匀性更是重要问题。

3.2.2 对策

要解决上述问题必须采取以下措施:

·造好球

造球即铁精矿成型,是球团矿生产的主要环节,也是保证球团焙烧质量的基础性条件和球团矿生产的一大核心技术。要达到造好球的目的,必须保证铁精矿的细度、粒度组成、比表面积、合适的水分、高质量的膨润土和其它添加料,以及良好的混匀效果。对于不同的矿种,其要求虽然有所不同,但一般来讲铁精矿的细度必须达到小于0.074mm占90%以上;比表面积也应在1800cm2/g以上,最好为2000m2/g-2200m2/g。同时要严格控制合适的造球水分。造球操作人员的操作水平也会起到关键性的作用。

生球质量要求:生球强度不应低于五次,最好在八次以上。生球的爆裂温度应保证在450℃以上,这和膨润土性能的好坏有关,因而一定要选用优质的膨润土,这是一个十分重要的因素。

生球质量的优劣决定着整个球团矿生产工艺过程的成败和生产技术经济指标的好坏。球团矿的质量检测有一套科学的方法、严格的装备和制度。例如采样的代表性、操作的规范性等。另外,抗压强度决不是最高和最低的平均值,同时对球团的粒度组成也有要求等等。对各种数据的测定和数据处理及计算都应严格遵循计算规则,必须改变粗放式的习惯,克服浮跨,强调实事求是的科学精神。

·先进的热工制度

先进的热工制度不但能保证合理的升温速度、气体流速和流量、焙烧气氛和较高的焙烧温度。同时可以使生球不会产生爆裂、加热和氧化均匀,最终获得最好的成品球的质量。先进的热工制度必须以性能优越的设备质量来保证,比如耐高温、低漏风、长寿命、安全可靠性等。先进的热工制度不但对产品质量有保证,而且也是球团矿生产工艺达到节能的最重要的技术。

·严格的质量检验制度和正确的各项指标测定及计算方法,实行真正的科学管理

·熔剂性球团矿和镁质球团的生产

国外为了满足高炉更多地使用球团矿和直接还原炼铁的需求,熔剂性球团矿的产量大幅增长。同时为了克服和改善某些矿种球团的膨胀性,而生产“镁质球团”。这些球团矿的生产工艺和普通酸性球团矿的生产相比有较大的技术难度和技术要求。熔剂性球团矿和镁质球团的生产,不仅是目前国外大型球团矿企业生产主流,也是球团矿今后的发展方向。但在我国大、中型球团生产企业目前仍然是一个空白,必须引起高度重视。这与目前我国高炉炼铁炉料结构大多局限在80%烧结矿搭配20%酸性球团矿的炉料结构模式有关。我们应正确认识球团矿优越的冶金性能和为冶炼带来的良好效果,摆脱这一影响。另外,熔剂性球团矿和镁质球团生产的空白也与我国直接还原铁产量低有关。

4 球团矿生产的经济分析

4.1 能耗和生产加工费

球团矿生产能耗高低的关键是燃耗。球团矿焙烧燃耗的高低和矿石的种类有很大的关系,一般来讲,赤铁矿球团矿生产远高于磁铁矿。同时也和生球所含水量、水存在的形态(游离水还是结合水等)及产品的种类(酸性还是碱性等)有很大的关系。也和焙烧设备的性能、机型的划、散热的大小和漏风率的高低等有着密切的关系。还与生产管理、操作的水平关系密切。

国外磁铁矿球团焙烧的燃耗最先进的可达9kgce/tp,赤铁矿为21kgce/tp。我国磁铁矿球团焙烧的最先进指标为16kgce/tp,赤铁矿为45kgce/tp,远落后于国际先进水平。但是即使如此,也远低于烧结矿生产的燃耗。

球团矿生产的燃耗低主要是因为其升温焙烧和冷却过程均在密闭的容器中进行,漏风少,废气经多次循环,余热得到了充分利用,效率最好,而且也节省投资和方便管理。烧结的废气余热利用效果最好的是通过新的余热锅炉产生蒸汽和发电系统来产生电能后再返回用于原烧结系统。这一方法投资很高、效率较低。另外球团矿生产流程较短,少有干料的破碎、筛分、运输系统,所以除尘设备少。整个工序的电耗仅在28kWh/tp,远低于烧结。

目前我国高炉炼铁使用球团矿的成本费比烧结矿高的原因主要是:进口球团矿的价格高。国外使用高热值的重油或天然气作主要燃料,价格高、劳动工资高,造成进口球团矿的生产加工费很高,再加上高额利润和海运费,因而使用进口球团矿炼铁的费用远高于烧结矿。对于国产球团矿,在球团生产企业和炼铁企业之间也有一个利润和利益的问题。有的企业往往把自产球团矿的内部使用价格参照进口球团矿的价格,由于价格高,使得高炉炼铁不愿多使用球团矿。这些因素造成球团矿在高炉中的用量受到限制。

4.2 投资

综观国外和国内近十年来球团厂建设的投资情况看,单位产品的投资在国产和相同技术标准下,和烧结工艺是很接近的,并不是球团远高于烧结。产生这一误解的原因很多,主要有:先进的链箅机-回转窑和带式焙烧生产技术,在我国还在起步阶段,相应需要一笔较大的科技开发费;焙烧设备所用耐高温材质的材料要求档次高,数量大;有些关键工艺设备还需要引进,如高压辊磨和强力混合机;控制水平高,需引进一些软件和仪表仪器等。这些可能使球团工程的投资要比烧结高些。

4.3 大型化和淘汰落后

“大型化”带来的规模效益,不但是单位产品投资的下降,例如1×500万t/a和2×250万t/a相比,单位产品投资可节约25%以上。而且能大幅降低能耗,如燃耗可下降20%以上。而且球团矿质量更好、更均匀;定员少,劳动生产几乎成倍的提高;对环境更友好。国外球团生产大型化发展十分明显,从80万t/a

很快发展到单窑200万t/a-300万t/a以上。近期建设的都在500万t/a-700万t/a。这不但标志着技术的进步,而且也揭示了“大型化”仍然是目前和今后球团矿生产的发展方问。

我国目前竖炉和小型链箅机-回转窑球团厂的产量仍占总产量的50%以上。这些企业装备水平低、产品质量差、作业率低、能耗高、对环境的污染严重,在目前我国淘汰落后的大潮中将有可能被淘汰。但球团矿的需求量随着炼铁技术的发展会越来越大,因而球团的生产规模还会有较大的发展。同时也要求产品的质量要优、能耗要更低、环保措施更有力、工厂装备水平要更高、操作和管理水平更科学。因此我们必须坚持大型化、采用先进的工艺和高效的装备、实现低能耗和低排放,彻底改善我国球团矿的生产和使用面貌。

5 结语

我国球团矿开始较大规模生产的时间不长;所产球团矿仅是高炉用自然碱度的酸性球团矿;产品质量还存在很多的问题;竖炉工艺和小型工厂生产的球团数量超过一半以上。总之我国的球团矿生产仍处在低水平的发展阶段,但其发展前景十分广阔。我们不但要走“大型化”的路,还应大量生产高质量、高档次的熔剂性球团矿和镁质球团,努力赶上世界先进水平。为贯彻精料方针,不断提高球团矿在炉料结构中的比例。另外,作为高炉炼铁操作来讲,高炉炉料中增加球团矿的比例也应调整操作的工艺参数,让球团矿优越的冶金性能得到充分发挥。

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目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目主管部门 (1) 1.1.6项目投资规模 (2) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目建设单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (5) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (6) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次建设项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (7) 2.3.1促进我国铁球团矿产业快速发展的需要 (8) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8) 2.3.5提升企业竞争力水平,有助于企业长远战略发展的需要 (9) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10) 2.4项目可行性分析 (10) 2.4.1政策可行性 (10) 2.4.2市场可行性 (10) 2.4.3技术可行性 (11) 2.4.4管理可行性 (11) 2.4.5财务可行性 (11) 2.5铁球团矿项目发展概况 (12)

提高高炉炉料中球团矿配比,促进节能减排

提高高炉炉料中球团矿配比、促进节能减排 (资料来源:冶金管理,王维兴) 一、优化炼铁炉料结构的原则 高炉炼铁炉料是由烧结矿、球团矿和块矿组成,各高炉要根据不同的生产条件,决定各种炉料的配比,实现优化炼铁生产和低成本。世界各国、各钢铁企业没有一个标准的炼铁炉料结构,都要根据各企业的具体情况制定适宜的炉料结构,同时还要根据外界情况的变化,进行及时调整。2017 年中钢协会员单位高炉的炉料中平均有13%左右的球团矿,78%烧结矿,9%块矿。 在高炉生产时,各企业要根据其具体生产条件下,实现科学高炉炼铁操作(满足炼铁学基本原理),完成环境友好、低成本生产的目的。 实现低成本炼铁的方法包括:优化配矿、优化高炉操作、设备维护完好、生产效率高。而实现高产低耗就要高炉入炉矿含铁品位高,有优质的炉料,包括高质量烧结矿要实现高碱度(1.8-2.2倍)。但炼铁炉渣碱度要求在1.0-1.1 倍,炉料就需要配低碱度的球团矿(或块矿)。 高炉生产实现低燃料比,要求原燃料质量要好(入炉铁品位要高、冶金性能好、低MgO 和Al2O3、低渣量、焦炭质量好、含有害杂质少等),成分稳定,粒度均匀等。 要实现资源的合理利用,就要合理回收利用企业内含铁尘泥等等资源。建议将含有害杂质高的烧结机头灰、高炉布袋灰,加石灰混合,造球,干燥,给转炉生产用,切断炼铁系统有害杂质的循环富集。 此外,球团工艺相比烧结工艺具有一定的优越性: 1)产品冶金性能 一般来说,烧结矿综合冶金性能优于球团矿,因此,高炉炼铁炉料中以高碱度烧结矿(在1.8-2.2 倍)为主。但是,炼铁炉渣碱度要求在1.0 左右,必须搭配一部分酸性球团矿,这样结构炉料的冶金性能才最优,使高炉生产正常进行。球团矿的缺点是膨胀率高,易粉化。目前,北美和欧洲一些高炉使用100%自熔性球团矿,冶金性能完全能满足高炉炼铁的要求,也取得了较好的高炉生产指标。 2)生产运行费用 球团工序能耗是烧结的2/3,环保治理费用低,球团矿铁品位比烧结矿高5-9 个百分点(原料品位、碱度相同条件下),炼铁生产效益高10 元/t。 3)环保 球团工艺主废气源比烧结工艺低一半,环保治理投资低,容易达到国标,工厂清洁生产。 4)投资

烧结矿与球团矿的比较

第一节烧结矿与球团矿的比较 烧结和球团都是粉矿造块的方法。但它们的生产工艺和固结成块的基本原理却有很大区别,在高炉上冶炼的效果也有各自的特点。 烧结与球团的区别主要表现在以下几方面: 1、原料条件:球团和烧结对原料条件要求的主要差别在于粒度不同。 1)球团对原料要求严格。要求造球料粒度细(-200网目大于80%),比表面 积大,原料的 品位要高,SiO2含量要少。 2)烧结对原料粒度要求可粗一些,对原料的适应性强。烧结原料中-150目粒 级的应小于 20%,一般SiO2含量要高于5%;可使用富矿粉和钢铁厂的其他副产品,如钢渣、炉尘、轧钢皮、焦粉等都可充分利用。 2、固结成块的机理不同: 1)烧结矿是靠液相固结的,为了保证烧结矿的强度,要求产生一定数量的液相 (一般>25%), 因此混合料中必须有燃料,为烧结过程提供热源。 2)球团矿主要是依靠矿粉颗粒的高温再结晶固结的,要避免产生过多液相 (<5%),防止 球团粘结;热量由焙烧炉内的燃料燃烧提供,混合料中不加燃料。 3、冶金性能: 1)球团矿粒度小而均匀,常温强度高,可作为商品买卖;含铁品位高,氧化度 高,还原性

好;酸性氧化球团的高温性能较差,需要防止还原膨胀率过高。 2)烧结矿是不规则的多孔质块矿,粒度不够均匀,最好分级入炉,运输和贮存 时粉末较多, 一般不作为商品买卖;含铁品位比球团矿低,高碱度烧结矿高温性能较好。4、冶炼效果:二者均属于人造富矿,与天然矿相比,具有含铁品位高、还原性 好、强度合 适、软熔温度高、有害杂质少等的优点。代替天然块矿冶炼时,能大幅度提高产量,改善煤气利用,降低焦比。 5、环境状况:球团矿的生产环境明显优于烧结。 1)球团矿的强度好,粉末少,料层透气性好,抽风负压低,烟气含粉尘量少, 除尘负荷轻, 排人大气的粉尘就少。 2)由于烧结是以固体燃料为主,与气、液体燃料相比,其含硫量较高,挥发分 中又含有氮。 1、设备投资和生产费用 带式焙烧机和链箅机—回转窑比带式烧结机设备复杂、庞大,加之增加了原料细磨与造球设备,因而球团的建厂投资费用要高于烧结。一般生产单位质量的球团矿比烧结矿的建厂投资约高15%左右。就生产费用而言,球团和烧结各有高低。球团磨矿和供风系统电耗高,但余热利用率高,热能消耗少,总能耗低于烧结。而烧结的维修费用比球团要少,从综合生产费用看,球团略高于烧结,但按含铁量计算,球团又比烧结略低一些。

烧结矿与球团矿的区别

3.4球团矿的显微结构及矿物组成 与烧结矿比较,球团矿的矿物组成比较简单。因为球团矿的原料含铁品位高。杂质少。球团矿的配料也较简单,几乎为单一的铁精矿粉,只配进极少量添加剂。仅在生产自熔性球团矿时,才配加熔剂。此外焙烧工艺也较简单,一般为高温氧化过程。 一、对于酸性球团矿 95%以上为赤铁矿。球团矿的固结,以赤铁矿单一相固相反应为主,液相数量极少。在氧化气氛中石英与赤铁矿不进行反应,所以可见到独立的石英颗粒。赤铁矿经过再结晶和晶粒长大连成一片。少量添加剂-皂土已经熔融,粘附在赤铁矿晶粒表面,只有放大显微倍率,才能偶尔发现尚未全熔的大颗粒皂土,由于球团矿的固结,以赤铁矿单一相固相反应为主,液相数量极少。它的气孔呈不规则形状,多连通气孔,全气孔率与开口气孔率的判别不大。这种结构的球团矿,具有相当高的抗压强度和良好的低温、中温还原性。目前世界上大多数球团矿属于这一类。 用磁铁矿精矿生产球团矿,如果氧化不充分,其显微结构将内外不一致,沿半径方向可分三个区域: 表层氧化充分,和一般酸性球团矿一样。赤铁矿经过再结晶和晶粒长大,连接成片。少量未熔化的脉石,以及少量熔化了的硅酸盐矿物,夹在赤铁矿晶粒之间。 中间过渡带的主要矿物仍为赤铁矿。赤铁矿连晶之间,被硅酸铁和玻璃质硅酸盐液相充填,在这个区域里仍有未被氧化的磁铁矿。 中心磁铁矿带,未被氧化的磁铁矿在高温下重结晶,并被硅酸铁和玻璃质硅酸盐液相粘结,气孔多为圆形大气孔。 具有这样显微结构的球团矿,一般抗压强度低。因为中心液相较多,冷凝时体积缩小,形成同心裂纹,使球团矿具有双层结构。即以赤铁矿为主的多孔外壳,以及以磁铁矿和硅酸盐液相为主的坚实核心,中间被裂缝隔开。因此用磁铁矿生产球团矿时,务必使它充分氧化。 二、对于自熔性球团矿 自熔性球团矿与酸性球团矿相比,其矿物组成比较复杂。除赤铁矿为主外,还有铁酸钙、硅酸钙、钙铁橄榄石等。焙烧过程中产生的液相较多,故气孔呈圆形大气孔,其平均抗压强度较酸性球团矿低。, 实验证明,当有硅酸盐同时存在的情况下,铁酸盐只有在较低温度下才能稳定。1200℃时,铁酸盐在相应的硅酸盐中固溶,超过1250℃,铁酸盐在熔体中已难发现,球团矿的粘结相中出现了玻璃质硅酸盐。 用磁铁矿生产自熔性球团矿,若氧化不充分,沿球团矿半径方向,也会出现明显的层状结构。, 综上分析,可以看出,影响球团矿的矿物组成和显微结构的因素有二:一为原料的类别和组成,二为焙烧工艺条件,主要是温度、气氛以及在高温下保持的时间。球团矿的矿物组成和显微结构,对其冶金性质影响极大。

球团生产工艺介绍

球团生产工艺介绍 球团生产工艺是一种提炼球团矿的生产工艺,球团与烧结是钢铁冶炼行业中作为提炼铁矿石的两种常用工艺。球团矿就是把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后,在加水润湿的条件下,通过造球机滚动成球,再经过干燥焙烧,固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。 一、球团生产工艺的发展 由于天然富矿日趋减少,大量贫矿被采用;而铁矿石经细磨、选矿后的精矿粉,品位易于提高;过细精矿粉用于烧结生产会影响透气性,降低产量和质量;细磨精矿粉易于造球,粒度越细,成球率越高,球团矿强度也越高。综上所述原因,球团生产工艺在进入21世纪后得到全面发展与推广。 如今球团工艺的发展从单一处理铁精矿粉扩展到多种含铁原料,生产规模和操作也向大型化、机械化、自动化方向发展,技术经济指标显著提高。球团产品也已用于炼钢和直接还原炼铁等。球团矿具有良好的冶金性能:粒度均匀、微气孔多、还原性好、强度高,有利于强化高炉冶炼。 二、球团法分类 1、高温固结: (1)氧化焙烧:竖炉、带式机、链篦机-回转窑、环式焙烧机。 (2)还原焙烧:回转窑法、竖炉连续装料法、竖炉间歇装料法、竖罐法、带式机法。(3)磁化焙烧:竖炉法 (4)氧化-钠化焙烧:竖炉法、链篦机-回转窑。 (5)氯化焙烧:竖炉法、回转窑法。 2、低温固结: (1)水泥冷粘结法 (2)热液法 (3)碳酸化法 (4)锈化固结法 (5)焦化固结法 (6)其他方法 三、球团原理 球团生产一般流程:原料准备→配料→混匀(干燥)→造球→布料→焙烧→冷却→成品输出

球团焙烧过程:干燥→预热→焙烧→均热→冷却 四、球团工艺流程图 球团车间平面分布图 新配料料场新配-1 新配-2 新配-3 新配-4 新配-5 老配-2 老配-1 老配料仓 老配-3老配-4 烘干出料 润磨出料 润磨 室 1#烘干室 1#水泵 房办公室休息室 球-4 球-1 造球室 成-1 1#落地仓 1#链板 1#环冷机 1#回转窑 1#链篦机 1#布料 球-3 球-2 返-3 返-2 返-6 返-5 返-4 球-6 2# 布料 2#链篦机2#回转窑 2#环冷机 2# 链板 成-3成-4 2#落地仓 维修区域 维修值班室 球-5 球 -5 转 运站老配料料场 2#水泵房 喷煤系统2# 烘干室 主控楼 北

我国球团矿的发展及应用剖析

我国球团矿的发展及应用 来源:中国钢铁产业网信息中心编辑:韩静发展球团矿是高炉炼铁节能、减排最重要的技术措施,本文介绍了我国球团矿的生产发展、前景和使用的现状。论述了使用球团矿对炼铁生产节能减排的重要意义。阐述了细铁精矿的造块方法宜选用球团矿工艺,不宜选用烧结工艺的原因。分析阻碍我国球团矿发展的关键问题,提出了解决对策。同时对我国发展球团矿过程中存在的经济和技术等认识误区,如能耗、加工费、投资和大型化等问题,做出了客观的解释。 1 球团矿的生产 1.1 球团矿生产的发展 现代工业化的炼铁生产,无论是广泛采用的高炉炼铁工艺、还是直接还原炼铁工艺或熔融还原炼铁工艺,其含铁原料必须使用一定规格的块状炉料,主要包括块矿、烧结矿和球团矿。早期的炼铁炉料采用块矿,随着炼铁技术的进步和铁矿资源的制约,细颗粒铁矿资源越来越多地应用于炼铁生产,铁矿粉造块成为钢铁生产流程中的重要环节。 铁矿粉造块发展历史、理论和实践都明确地告诉我们:铁矿粉烧结和球团都是成熟的铁矿粉造块工艺,细铁精矿应采用球团工艺,而粉矿(8mm-0mm)应采用烧结工艺。 比较球团矿和烧结矿两种人造富矿可以知道,球团矿具有品位高、强度好、粒度均匀、还原性好、生产过程能耗低、环保等优势。其工艺特点要求是:原料为细铁精矿,其比表面积要大于1600mm2/g。但是如果将粉矿细磨后生产球团矿,就需要大幅度增加加工费,带来球团矿生产和炼铁成本的增加,经过长期的探讨、论证和实践,认为在一般情况下是不宜选择的,在世界生产中也极少见。 细铁精矿烧结主要来源于50年代苏联,它已是落后技术。细铁精矿用于烧结生产,给烧结带来很多不利影响。细铁精矿使得烧结料层透气性差、烧结生产效率低、烧结矿强度变差、粉末含量高、能耗高、粉尘污染严重。另外,烧结工艺比球团工艺能耗高,高浓度SO2、NOx烟气排放严重。 二十世纪五十年代美国钢铁工业大发展时期,块矿和粉矿来源越来越紧张。而铁燧岩细磨选矿技术的开发成功,出现了大量的细精矿粉,美国曾在烧结生产中采用添加细精矿的生产工艺,例如在260m2烧结机生产中,尝试在粉矿中添加细精矿的大型烧结生产实践。当细精矿配加到20%时,烧结生产严重恶化,产量下降,质量变差。从此就不再将细精矿应用于烧结,而致力于开发球团矿的生产技术,并大规模的生产球团矿。因而在美国形成了高炉炼铁炉料结构以球团矿为主的特点。 二十世纪前苏联钢铁生产大发展的时期,由于铁矿资源的丰富,虽然有相当量的粉矿,但还需大量的经选矿生产的细精矿。由于球团矿生产的技术复杂性和难度,当时还未能掌握球团矿的生产技术,因而大

球团矿质量冶金性能

球团矿质量应包括化学成分、物理性能和冶金性能等三个方面。具体要求如下表: 各指标含义及测定方法: 1)抗压强度 球团矿抗压强度的检测标准和国际标准ISO 700相同。国标(GB/T14201-93)。随即取样大约1公斤,每次试验应区直径12.5~10.0mm 成品球60各进行试验。 2)筛分指数 筛分指数的测定方法:取100kg 试样,分成五分,每分20kg ,用5mm ×5mm 的筛子筛分,受筛往复10次,称量大雨5mm 筛上物出量A ,以小于5mm 占试样质量的百分数作筛分指数%。 筛分指数 =(100-A) ×100/100 我国要求球团矿筛分指数不大于5%。 3)转鼓指数 转鼓强度是评价球团矿抗冲击和耐磨性能的一项重要指标。因为耐磨性能代表乐球团矿形成粉末的倾向。世界各国采用的测定方法尚未统一,但我国已参考国际标准(ISO3271-1975)作为现行国家标准方法。 4)球团矿还原性 还原性是指球团矿被还原气体CO 和H2还原的难易程度,还原性好,有利于降低焦比。影响还原性的因素主要有矿物组成、结构、致密程度、粒度、和气孔率等。目前采用热天平减重法测定还原性,国标(GB/T13241-91)。 还原度指数 RI=100]10043.043.011.0[ 2 011 ???--w m m m w w t m 0:试样质量 m 1:还原开始前试样质量,g m t :还原后的试样的质量,g w 1:还原前试样中FeO 的含量

w2:试验前试样的全铁含量% 5)球团矿低温还原粉化性能 球团矿进入高炉炉身上部在500~600℃区间,由于受气流冲击及Fe2O3->Fe3O4->FeO还原过程发生晶形,导致球团矿粉化,直接影响高炉内气流分布和炉料顺性。低温还原粉化测定主要有静态法和动态法,我国大部分研究者和生产企业倾向于采用静态法还原粉化指标,而且把静态法作为国家标准(GB/T13242-91)。低温还原粉化指数RDI分别用RDI+6.3RDI+3.15和RDI-0.5表示。 6)球团矿还原膨胀 球团矿在还原过程中,由于时发生晶格转变,以及浮氏体还原可能出现的铁晶须,使其体积膨胀,球团若出现异常膨胀将直接影响高炉顺性和还原过程,某些球团矿的膨胀可达原体积的300%,一般认为膨胀率在20%以上的球团矿就不宜在高炉或直接还原竖炉中大量使用,因为有可能造成悬料。目前球团矿的还原膨胀指数作为评价球团矿质量的重要指标。测定方法为国标(GB/T13240-91)。 7)软化性能 软化性包括开始软化温度和软化区间两个方面。开始软化温度指铁矿石在一定荷重下加热的开始变形温度;软化区间是指球团矿软化开始到软化终了的温度范围。通常矿石的开始软化温度高,则软化区间较窄;反之,则软化区间较宽。 高炉冶炼要求铁矿石具有较高的开始软化温度和较窄的软化区间,以使高炉内不会过早地形成初渣,初渣中FeO含量高,使炉内透气性变坏,并增加炉缸热负荷,严重影响冶炼过程的正常进行。 铁矿石不是纯物质的晶体,因此没有一定的熔点,而具有一定范围的软熔区间。检验使测定软化开始和终了温度,通常将矿石在荷重还原条件下收缩率为4%时的温度定为软化开始温度,收缩率为40%时的温度定为软化终了温度。我国软化性能测定尚无统一标准,一般采用升温法,荷重在50~100Kpa在CO=30%,N2=70%的气流中还原150~240min(或还原度80%)。 8)熔滴性 矿石软化后,在高炉内继续下行,被进一步加热和还原,并开始熔融。在熔渣和金属达到自由流动、积聚成滴前,软熔层透气极差,出现很大的压力降。生产高炉软熔带压力降约占高炉料柱总压力降的60%。人们对矿石在模拟高炉冶炼条件下的熔滴过程进行研究,并测定其滴落开始温度、终了温度及过程压力降作为评价矿石熔滴性能的依据。 矿石熔滴性能指标及其测定方法尚未标准化。一般是将规定质量和粒度的矿样,放入试验炉内,试样上下均铺有一定厚度的焦碳以模拟软熔带中的焦窗。试样上面荷重50~100,由下部通入规定成分和流量的还原性气体,并以一定的速度将温度升到1500~1600度进行测定。 国内普遍采用压差陡升温度表示矿石开始熔化温度,第一滴液滴下温度表示滴落温度,以开始熔化和开始滴下的温度差未熔滴温度区间,以最高压差表明熔滴区的透气性状况。高炉操作要求熔滴温度高些,区间窄些,最高压差低些为好。

关于碱性球团矿的生产及其冶金性能研究

关于碱性球团矿的生产及其冶金性能研究 摘要:得益于科学技术的不断发展,提升了高炉炼铁的利用率,充分发挥出燃 料质量与炉料构造优化的作用。实际上,在高炉炼铁的原料当中,球团矿属于十 分重要的炼铁原料之一。尤其在精矿粉产量日益提高的影响下,让球团入炉的比 重也随之提高,尤其对于碱性球团矿来说,凭借着出色的冶金性能,在炼钢原料 中发挥出重要的功效。所以,加大对碱性球团矿的生产与冶金性能研究的力度十 分关键。本文通过阐述碱性球团矿原料的性能,分析了竖炉烧焙实验情况,并研 究了碱性球团矿的冶金性能,从而有效提升碱性球团矿生产工作的总体水平。 关键词:碱性球团矿;生产;冶金性能 引言:长期以来,针对很多钢铁厂而言,烧结矿与球团矿的选择性发展成为 一项难题,需要进一步进行探究与分析。无论是细粒铁矿粉、化工铁泥,还是转 炉污泥、硫酸渣等,均属于非常关键的原料,在这当中,加快竖炉焙烧球团矿的 发展速度,并科学利用较少的熔剂性烧结矿可谓至关重要。通过此项举措,不但 所需要投资的资金数量较少,而且可以满足中小型高炉冶炼的要求,获得更多的 经济效益。鉴于此,系统思考和分析碱性球团矿的生产及其冶金性能显得尤为必要,拥有一定的研究意义与实践价值。 1.碱性球团矿原料的性能说明 本次研究与分析的原料是xx地区周围矿区磁精矿的混合矿,具体的情况如下表1所示。 表1 原料的化学成分分析表 原料的特征包含以下几点: 第一,矿粉的粒度,大部分都十分粗。第二,转炉生粒度非常细,属于重要 的粘结剂。第三,在添加消石灰起熔剂与粘结剂之后,能够发挥出良好的功效。 第四,返矿粒度较粗,并不适合被运用到配合料当中。第五,原料的含硫量是非 常低的[1]。 2.竖炉烧焙实验的分析 有关实验室运用的竖炉容积大概为0.16m3,焙烧带断面积为0.034m2,装料 大概180公斤,采用抽风持续排料的方式,每小时相应的生产率为35公斤,焙 烧的周期为6-6.6h。实验竖炉拥有相应的技术模拟特性。而焙烧碱度的具体范围 则以相关工厂的规定作为依据[2]。一共焙烧了个试样,相关化学成分、产品的性 能检验情况如下表2、表3所示。 表2成品球团的化验成分表 进行竖炉实验的时候,碱度是、都产生了炉墙粘结的现象,而碱度是大部分 顺行。由此可见,在利用竖炉生产该原料时,碱度低于最合适。 3.碱性球团矿生产和冶金性能研究 3.1碱性球团矿生产的分析 在炼铁生产过程当中,其中可以运用到高炉炼铁技术、熔融还原炼铁技术等,对于含铁原料来说,需要运用到碱性球团矿。进行碱性球团矿生产的过程中会运 用到先进的炼铁技术与铁矿粉造块技术等。碱性球团矿的生产特征为原料是细铁 精矿,相较于表面积大于1500mm2/g。多年来一直进行碱性球团矿生产技术的研 发与开发,实现大规模碱性球团矿的生产,获得良好的生产效果。

国内外铁矿球团技术研究现状与发展趋势

国内外铁矿球团技术研究现状与发展趋势 【摘要】概述了近年来国内外球团技术的研究现状,主要介绍了熔剂性球团(含镁球团)和直接还原球团(金属化球团及含碳球团)的研究现状,并阐述了两种球团新技术的发展趋势。 【关键词】球团;熔剂性;含镁;金属化;含碳 1.前言 铁矿石是钢铁工业快速与可持续发展的最基本的物质条件。21世纪,随着世界粗钢产量的剧增,铁矿资源尤其是富铁矿大量消耗,贫、杂铁矿石的选用比例日益增加。这部分贫、杂铁矿石必须经过粉矿和经磨选后的细精矿才能供与烧结、球团等铁矿石造块工艺进行造块后用做高炉炉料。然而,细磨产生的铁精粉用于烧结造块工艺,会对烧结生产带来烧结矿强度差,含粉率高,FeO含量高,还原粉化指数高,产量受到制约及恶化生产环境等一系列严重问题,故在国外先进的钢铁厂中极少将细磨铁精粉用于烧结造块工艺。球团矿生产工艺则成为这种粒度较细铁精矿粉最合理、最有效的造块方式。细磨铁精矿其粒度很细,在配加少许粘结剂的情况下,易生产出具有一定强度、粒度规则、均匀的圆球,经高温焙烧后具有很高的强度。球团矿不仅能够实现优质、高产、低耗、低焦比、低生产成本及更好的经济效益,同时对高炉炼铁生产是十分有利的。因此,球团矿在高炉中的使用日益受到世界各钢铁厂的青睐。 为适应大型化高炉对炉料结构的要求,优良的球团矿用做炉料的比例日益增加,欧美一些国家的高炉甚至完全采用球团矿作为含铁炉料进行生产。目前,球团生产上从设备上主要分为效率低、适应性弱的竖炉;产能大、产品质量稳定的链篦机-回转窑以及带式焙烧机等大规模球团生产设备,我国主要以链篦机-回转窑球团生产工艺为主,带式焙烧机发展较慢;而国外则带式焙烧机和链篦机-回转窑球团生产工艺均有发展。随着球团矿需求的增加及生产设备大型化的发展趋势,国内外众多学者纷纷研究优化球团生产工艺,为球团工艺的发展做出了巨大贡献,如熔剂性球团、金属化球团及含碳球团等。 2.熔剂性球团 高炉冶炼对碱性熔剂的要求是:含碱性氧化物(CaO及MgO)要高,一般措施为直接向高炉投入的石灰石等碱性熔剂,强碱性或强酸性的熔剂来与矿石中的杂质组成低熔点炉渣,才能使杂质与金属分离,达到冶炼的目的,部分中性物质也能作为高炉添加熔剂以降低渣的熔点。碱性熔剂的主要化学成分为CaO及MgO等碱性物质。常用的有石灰石、白云石、石灰及消石灰。 研究表明,配加CaO会恶化还原膨胀,加入量过多球团在焙烧时形成过多液相,虽然会提高球团矿机械强度,当使球团变得致密,不利于还原时气体扩散,阻碍球团内部还原。而配加MgO则可避免上述不足,因此含镁球团技术得以长

球团矿有机粘结剂应用及研究现状

球团矿有机粘结剂应用及研究现状 摘要:有机粘结剂制备球团矿具有添加量少、粘结性好、球团矿铁品位高的特点,冶金原料工作者多年来致力于有机粘结剂的研究与开发,试图找到提高球团矿质量、降低能耗等特点的有机粘结剂替代膨润土作为球团矿主导粘结剂。 关键词:球团矿膨润土有机粘结剂 在铁矿球团工艺刚刚兴起的时候,人们就发现膨润土能做粘结剂,膨润土具有亲水性好、分散性高、比表面积大、粘结性强、成球指数高等特性,少量添加就能改善成球性,因此膨润土成了铁矿球团中最主要的粘结剂。随后,人们开发了粘土、硅藻土、石灰、水泥、水玻璃、硼酸盐[1,2]等一系列无机物粘结剂。不过,所有无机粘结剂具有增加有害元素的副作用,使球团矿铁品位下降,并且有可能使球团冶金性能变差,甚至造成环境污染。有机粘结剂一个固有的优点就是它们在球团焙烧过程中挥发或烧掉,对提高球团矿铁品位有利, 一、有机粘结剂研究进展 1.粘结剂的特点 国内外造块工作者进行粘结剂的多年研究开发工作,普遍认为粘结剂应具备下列条件: 1.1改善物料成球性,提高生球、干球强度及热稳定性,在较低温度下可获得优质球团矿,改善焙烧球质量。 1.2不带入有害元素,粘结剂原料来源充足,在适宜添加量时,成本不能太高。 2.有机粘结剂理想分子模型 基于对有机粘结剂在球团矿中作用的化学原理的系统研究,可以认为理想的有机粘结剂分子结构应具有以下特征[3]: 2.1具有与铁精矿表面发生强烈的化学吸附作用的极性官能团。 2.2具有增强矿物表面亲水性的亲水基团。 2.3其本身链架不易断裂,具有良好的胶结性能。 当铁精矿加入有机粘结剂时,粘结剂所含的极性基与矿物表面作用,使粘结剂亲固,亲水基团伸向矿物表面外而具有强烈的亲水性,同时其有机架键具有胶接性,从而改善造球性能并提高生球强度。 3.有机粘结剂的应用现状 3.1国外应用现状 荷兰恩卡公司生产的佩利多(peridur)是一种高效无毒的高分子粘结剂,其聚合主体为纤维素的衍生物,以多糖分子形式存在,粘结效果优于膨润土,用量小,仅占膨润土的1/10~1/5[4]。 俄罗斯研究了羧甲基纤维素钠,研究结果表明[5]:加入1.5%羧甲基纤维素钠的球团不能保证达到加入1.5~1.8%膨润土的球团的干球强度标准,所以推荐使用羧甲基纤维素钠和膨润土复合粘结剂。 英国研制的Alcotac粘结剂是加工丙烯酰胺和丙烯酸的单体后得到的。没有改性的聚合物溶于水是典型的絮凝剂,改性后成了良好的粘结剂[5]。 澳大利亚采用丙烯酞胺和丙烯酸钠乳液,其用量为0.05~0.1 kg/t,收到良好效果。目前使用最多的是丙烯酸乙酯,丙烯酸丁酯,2-乙基己酯与乙酸乙烯或丙烯酸甲酯的共聚物[6]。

球团矿生产工艺

球团矿生产工艺 1 球团矿生产迅速发展的原因 (1)天然富矿日趋减少,大量贫矿被采用 ①铁矿石经细磨、选矿后的精矿粉,品位易于提高。 ②过细精矿粉用于烧结生产会影响透气性,降低产量和质量。 ③细磨精矿粉易于造球,粒度越细,成球率越高,球团矿强度也越高。 (2)球团法生产工艺的成熟 ①从单一处理铁精矿粉扩展到多种含铁原料。 ②生产规模和操作也向大型化、机械化、自动化方向发展。 ③技术经济指标显著提高。 ④球团产品也已用于炼钢和直接还原炼铁等。 (3)球团矿具有良好的冶金性能粒度均匀、微气孔多、还原性好、强度高,有利于强化高炉冶炼。 2 球团矿生产方法及工艺流程 目前世界上球团生产应用较为普通的方法有竖炉球团法、带式焙烧机球团法和链篦机-回转窑球团法。竖炉球团法是最早发展起来的,曾一度发展很快。但随着钢铁工业的发展,要求球团工艺不仅能处理磁铁矿,而且能处理赤铁矿、褐铁矿及土状赤铁矿等,另外高炉对球团矿的需求量不断增加,要求设备向大型化发展。因此相继发展了带式焙烧机、链篦机-回转窑、环形焙烧炉等方法。这些方法一直处于彼此相互竞争状态。 球团法按生产设备形式分,有竖炉焙烧、带式机焙烧、链篦机一回转窑焙烧及隧道窑、平地吹土球等多种。 根据球团的理化性能和焙烧工艺不同,球团成品有氧化球团、还原性球团(金属化球团)以及综合处理的氯化焙烧球团之分。目前国内生产以氧化球团矿为主。竖炉及带式机焙烧是生产氧化球团矿的主要方法。 图3-14是典型的我国球团矿生产工艺流程,与国外不同的是在混料后造球前(或配料后混料前)加有烘干设施,这是弥补精矿粉水分高而且不稳定的不足,一般烘干设施是将精矿粉水分控制到比最适宜造球水分低1%~2%。由于我国精矿粉粒度过粗,比表面积小,所以在新建的球团厂的流程中又加了润磨机,在造球前混合料经润磨机加工,可使精矿粉的比表面积增加10 9/6~15%,有利于造球。 球团生产一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理

球团矿抗压强度对其冶金性能的影响

球团矿抗压强度对其冶金性能的影响 发表时间:2018-01-17T15:07:17.180Z 来源:《建筑学研究前沿》2017年第23期作者:马飞 [导读] 我国在具有足够造球能力条件下,通过严格控制造球操作,就有可能生产出小直径的球团矿。 富蕴蒙库铁矿有限责任公司新疆维吾尔自治区阿勒泰市 836100 摘要:球团矿具有品位高、粒变均匀、还原性好、常温抗压强度高等优点。但在高炉中的堆角小、还原膨胀率大及在高温下易相互粘结,因此,大大限制了它在高炉炉料中的使用比例。球团矿是强化高炉炼铁必不可少的优质炉料,目前缺乏对球团矿质量综合评价的方法,导致在优化高炉炉料的选择上缺乏科学依据。本文介绍了球团矿的生产现状、出现问题及发展趋势,进一步提高炼铁生产的技术经济指标。 关键词:球团矿;生产现状;发展趋势 我国在具有足够造球能力条件下,通过严格控制造球操作,就有可能生产出小直径的球团矿、维持足够窄的粒度范围,来保证焙烧过程中良好的透气性和保证高炉冶炼中良好的还原性。同时随着钢铁生产技术的发展,对炉料提出了越来越严格的要求。因而对高品位的优质球团矿的需求越来越大,目前来看已显得十分迫切。为此我们应当努力,科学地促进我国球团矿生产的发展。 一、球团矿生产的现状 我国球团矿生产有很大的发展,在国家产业政策的支持和有识之士的努力下,在短短的时间内建成了几千万吨的生产能力。绝大部分采用先进的链篦机—回转窑工艺,且大型化发展速度很快,单窑年生产能力从几十万吨到几百万吨,技术装备水平有了极大的进步。而上世纪末仅建成了两个带式焙烧机工厂,年生产能力不到400万吨;链篦机—回转窑球团的生产能力仅有100万吨左右;另外还有竖炉球团矿二三十座,生产能力在800万吨左右。 二、球团矿焙烧试验 1、生球团的准备。造球时,膨润土配比为1.2%,时间为12min,生球经8-15mm方筛筛分后,供下一步的试验使用。 2、焙烧试验。球团矿的预热焙烧在卧式管炉中进行,气氛为自然通风。焙烧时将烘干好的球团放在小瓷舟内推送至管炉中,按规定的温度进行焙烧。为获得不同抗压强度的球团,对预热及焙烧工艺参数进行了相应调整,不同预热及焙烧工艺参数对应的成品球团抗压强度不同。 三、球团矿生产中出现的问题 1、小型球团厂数量太多。100万吨/年以下的球团生产线有30多条,落后的竖炉球团生产线有60多条。这些球团生产线装备低下,产品质量低劣,环保设施也不完善,单位产品能耗高。问题的原因是钢铁工业低水平、粗放式盲目快速扩充产量产生的后果。随着科学发展观的落实及结构调整的深入,这些落后的生产力将面临淘汰。 2、近年来新建的单系统球团生产线也存在着装备水平偏低、工艺技术不高、产品质量低下的状况。 3、产品质量总体低下、单一,和国际水平相比相差甚远,主要表现在如下几个方面:1)铁品位低,SiO2 含量高。产生这一问题的原因是由于所使用的铁精矿质量低下。虽然这是外部原因,但作为球团生产来说,是最基本和最重要的技术要求,是不容轻视的。国外先进的选矿工艺所产精矿,实行“细磨精选”,为高炉炼铁带来了各项冶炼技术经济指标的改善,由此带来了可观的经济效益。它使炉料在炉内的运动顺行且均匀下降;使气流分布更加均匀,热交换更加充分,使炉内的物理和化学反应顺利进行。球团矿在发达国家高炉炉料结构中的比例,已越来越高,从20%到50%,直到几乎100%使用球团矿,不但炼铁的各项指标领先且产品质量为精品。对此,铁矿企业或钢铁生产企业及球团厂都应十分重视和切实解决。目前大型企业对选矿实行提铁降硅,有了明显的改善,但总体上看还应努力改进。铁品位低的另一个原因是膨润土配加量过高。我国膨润土的性能太差,不能适应球团矿生产的要求,而且就近使用,目的是为了减少使用成本,其后果是适得其反,使球团矿的质量明显下降。在国外为了保证膨润土的质量要求和使用效益,宁愿实行国外采购和长途海运,因其使用量毕竟是很少,但经济效益仍是可观的。2)抗压强度低。由于所用铁精矿的细度、水分往往达不到“造好球”所必须的要求,因而生球质量差,在运输和焙烧过程中容易产生粉末。为了避免结块和结圈的产生,焙烧温度不到位,因而成品球团矿的抗压强度低。另外不正确的热工制度和耐高温材料材质的不过关,也是使焙烧温度低的深层次原因。竖炉球团矿质量的不均匀性更为严重,对高炉冶炼造成更为严重的不利影响。3)球团矿的含粉率高、FeO 含量高。由于生球质量差、焙烧不充分,因而在运输和焙烧过程中产生的粉末多。由于氧化焙烧不充分,FeO 的含量远高于2%,这些不良的质量指标对高炉炼铁十分不利。 4、工厂作业率低。工艺水平低,经常产生结炉、结圈、结块;装备水平低下,设备质量低劣、事故多等,使工厂作业率低。 5、能耗高。由于工艺和热工设计不合理,单位产品球团矿的热耗高。在原料和燃料条件相同的情况下和世界先进水平相比,几乎高出1倍,乃至2倍。 6、环保存在问题。球团矿生产和烧结生产相比,其工艺过程不易产生粉尘的散发,因而应该有较好的工厂环境。但由于工艺不到位和设备的质量差,有不少球团厂的环境保护仍然是一个不可忽视的问题。特别是大量的中、小工厂,由于装备水平的低下,环保设施的缺乏和不足,环保问题更为严重。 7、劳动生产率低。由于装备水平的低下,工艺制度的不严密,操作经验的严重不足和管理上的落后,工厂定员要比国外球团厂高出许多。再加上许多工厂规模很小,因而劳动生产率方面差距很远。还有一个十分重要的问题是管理上的严重失控,例如检查和检验上的失控和失真。 四、球团矿产业的发展趋势 1、随着球团矿产业的蓬勃发展,近年来我国兴建了不少采用链篦机- 回转窑先进工艺的球团厂,不再大量建设落后的竖炉球团工厂。在此形势的推动下,促进球团矿生产对我国钢铁工业发展有着重要作用,并对球团矿生产技术逐步深入理解,对球团矿生产中存在的问题,正在采取有效的措施,加以克服和改进。在科学发展观的指引下,坚持大型化的发展方向。大型化带来的规模经济效益十分可观,不但大幅降低单位产品的投资,而且也会大幅降低能源消耗,提高劳动生产率。为降低产品成本创造了条件,同时为采用先进技术和提高装

球团工艺及生产

球团工艺及生产

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球团工艺及生产 把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后,在加水润湿的条件下,通过造球机滚动成球,再经过干燥焙烧,固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。??球团矿生产的流程:? 一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理等工序,如下图所示。 球团矿的生产流程中,配料、混合与烧结矿的方法一致;将混合好的原料经造球机制成10-25mm的球状。 1.球团矿的概念?把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后,在加水润湿的条件下,通过造球机滚动成球,再经过干燥焙烧,固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。 球团生产与烧结生产一样,是为高炉提供“糖料”的一种加工方法,是将细磨精矿或粉状物料制成能满足高炉冶炼要求的原料的一个加工过程。将准备好的原料(细磨精矿或其他细磨粉状物料、添加剂等),按一定比例经过配料、混匀,制成一定尺寸的小球,然后采用干燥焙烧或其他方法使其发生一系列的物理化学变化而硬化固结,这一过程即为球团生产过程,其产品即为球团矿。球团矿分酸性球团矿和碱性球团矿。由于酸性球团矿生产操作较易控制,且品位高,强度好,同时,高炉冶炼也需要酸性球团与高碱度烧结矿配合使用。 ?2.球团矿生产迅速发展的原因:?◆天然富矿日趋减少,大量贫矿被采用。 铁矿石经细磨、选矿后的精矿粉,品位易于提高。

过细精矿粉用于烧结生产会影响透气性,降低产量和质量。?细磨精矿粉易于造球,粒度越细,成球率越高,球团矿强度也越高。?◆球团法生产工艺的成熟。?从单一处理铁精矿粉扩展到多种含铁原料。?生产规模和操作也向大型化、机械化、自动化方向发展。 技术经济指标显著提高。 球团产品也已用于炼钢和直接还原炼铁等。 ◆球团矿具有良好的冶金性能:粒度均匀、微气孔多、还原性好、强度高,有利于强化高炉冶 ?球团矿生产中的主要设备: 炼。? 圆盘造球机:将焦炭粉、石灰石粉或生石灰、铁精矿粉混合后,输入圆盘造球机上部的混合料仓内,均匀地向造球机布料,同时由水管供给雾状喷淋水,倾斜(倾角一般为40一50°)布置的圆盘造球机,由机械传动旋转,混合料加喷淋水在圆盘内滚动成球。 【烧结设备】圆盘造球机工作原理 ?圆盘造球机用于铁矿粉造球,它是各类球团厂的主要配套设备之一。将焦炭粉、石灰石粉或生石灰、铁精矿粉混合后,输入圆盘造球机上部的混合料仓内,均匀地向造球机布料,同时由水管供给雾状喷淋水,倾斜(倾角一般为40一50°)布置的圆盘造球机,由机械传动旋转,混合料加喷淋水在圆盘内滚动成球,通过粒度刮刀将球的粒度控制在5一15毫米。造好的生球落入输送皮带上,经辊轴筛进行筛分,小于5毫米和大于15毫米的返回到混合机。?主要用到的自动化产品:断路器、接触器、电动机?带式焙烧机:带式焙烧机工艺使球团焙烧的整个工艺过程——干燥、预热、焙烧、冷却都在一个设备上完成,具有工艺过程简单、布置紧凑、所需设备吨位轻等特点,为工厂缩小占地面积、减少工程量、实现焙烧气体的循环利用以及降低热耗和电耗创造了条件。? 主要用到的自动化产品:断路器、接触器、电动机 带式焙烧工艺介绍 带式焙烧工艺可以说是受带式烧结机的启示而发展起来的。?1、带式焙烧机不同于带式烧结机 细磨铁精矿球团的焙烧和铁矿粉的烧结,在固结原理上有着本质上的不同,致使其在工业 生产技术上也有着很大的不同。因而要想把一般的烧结机改造成带式焙烧机将是十分复杂和困难的。?带式焙烧机从外形上看,和烧结机十分相似,但在设备结构上存在很大的区别。如,台车的结构和支架的承力,风箱的分布和密封的要求.上部炉罩的设置和密封,风流的走向(不像烧结机那样是单一的抽风,而是既有抽风又有鼓风),布料方式,成品的排出和台车运行速度等,都不相同,特别是本体的材质更是完全不同。为了能长期安全地承受最高焙烧气体的温度(≥1300 ℃),而不得不采用耐高温性能极好的特殊合金钢。在国外带式焙烧机发展的过程中,曾因材质不过关而一度受挫,而使得同时正在开发的链篦机—回转窑得到了极大的发展。因为链篦机—回转窑工艺是将焙烧过程的最高温度段放在设有耐火炉衬的回转窑中进行,这样就顺利解决了在高温焙烧中的材质问题。而带式焙烧机在使用铺底铺边料和台车采用耐高温合金特殊钢的材质后才得以过关并获得大发展。 2、带式焙烧机工艺的优点 1)球团焙烧的整个工艺过程——干燥、预热、焙烧、冷却都在一个设备上完成,具有工艺过程简单、布置紧凑、所需设备吨位轻等特点,为工厂缩小占地面积、减少工程量、实现焙烧气体的循环利用以及降低热耗和电耗创造了条件。?2)能适应扩大生产规模的要求和实现大型化的要求。其最大已达到750 m2,单机产量达500万t以上。 3)对原料的适应性比竖炉强。这是因为在整个焙烧过程中,球团都处于静料层状态,不会因升温过程中球团本身强度的变化(时高时低)和球与球之间的相对运动而产生粉末。因而带

带式球团焙烧机的发展与展望讲解

带式球团焙烧机的发展与展望 孙志勇 (资源与环境工程学院,矿物加工工程,07112016) 摘要通过对带式球团焙烧机的发展历史的回顾和工艺特点及优缺点的分析,结合国内外的情况及目前球团矿的发展形势,对带式球团焙烧机工艺进行了展望与评述。 关键词焙烧机带式焙烧机球团矿发展 随着高炉炼铁技术的进步,“精料”工作受到高度重视,酸性球团矿与高碱度烧结矿搭配,可以构成高炉合理的炉料结构,可使高炉利用系数提高、焦比降低。目前国内球团矿生产呈增长的发展态势,球团矿产量从1999年的1194万t增加到2002年的2416万t,同我国目前生铁产量所需要的原料相比,其所占比例仍非常低,与冶金行业的发展不相适应。因此,增加氧化球团生产能力,改善高炉炉料结构,提高球团矿比例也成为一种发展趋势。[1]目前国内生产球团矿的主要方法是采用竖炉、带式焙烧机、链算机一回转窑三种工艺方法。选择和采用什么样的焙烧工艺关系到一个球团厂建设的优劣和成败,因此我们必须认真对待,必须从基本理论到工程方案以及技术经济等方面进行深入的研究和探讨,这样才能使决策更科学、更正确。 带式焙烧机球团法是在1951年才开始应用于球团生产,在1962年以前带式焙烧机一直发展很缓慢,直至工艺和设备作了许多重大的改革,如采用摆动皮带机和辊式布料器、密封装置,设铺底、铺边料,采用鼓风干燥和回流换热等措施后,才得到较迅速的发展。 在带式焙烧机球团工艺的发展过程中,曾在工业上得到应用的机型主要有4种:抽风式、鼓风式、鲁奇型、德腊沃一鲁奇(即DL型带式焙烧机)。我国带式焙烧机氧化球团生产的开发较晚,直到1973年才在包头钢铁公司建成投产了我国第一台162m2带式焙烧机,其后于1989年在鞍山钢铁公司又建成了第二台321.6m2带式焙烧机。这两套带式焙烧机氧化球团装置的建成投产和多年的生产实践,为我国带式焙烧机氧化球团的发展,及设计、施工、设备制造和生产操作等方面提供了成熟的经验和可靠的依据。 1 带式球团焙烧机的发展与特点[2,3] 带式焙烧机是一种历史最古老,灵活性最大、使用范围最广的细粒物料造块设备,但用于球团生产却是20世纪50年代才开始的。由于当时对带式焙烧机的急切需要,这项研究工作在全世界各地几乎是同时而又独立的进行着。60年代以后得到迅速发展,70年代生产能力占球团总生产能力上升到56.1%。图1是某带式焙烧工艺流程。 带式焙烧机发展如此之快,主要是具有下列特点: (1)生球料层较薄(200~400mm),可避免料层压力负荷过大,又可保持料层透

提高高炉炉料中球团矿配比

提高高炉炉料中球团矿配比、促进节能减排 王维兴中钢金属学会 1.优化炼铁炉料结构的原则: 高炉炼铁炉料是由烧结矿、球团矿和块矿组成,各高炉要根据不同的生产条件,决定各种炉料的配比,实现优化炼铁生产和低成本。 世界各国、各钢铁企业没有一个标准的炼铁炉料结构;都要根据各企业的具体情况制定适宜的炉料结构;同时还要根据外界情况的变化,进行及时调整。2017年中钢协会员单位高炉的炉料中平均有13%左右的球团矿,78%烧结矿,9%块矿。 1.1要根据各企业具体生产条件下,实现科学高炉炼铁操作(满足炼铁学基本原理),完成环境友好、低成本生产的目的。 1.2实现低成本炼铁的方法:优化配矿、优化高炉操作、设备维护完好、生产效率高。 1.3实现高产低耗就要高炉入炉矿含铁品位高,有优质的炉料,包括高质量烧结矿要实现高碱度(1.8~ 2.2倍);但炼铁炉渣碱度要求在1.0~1.1倍,炉料就需要配低碱度的球团矿(或块矿)。 1.4高炉生产长期稳定顺行是关键,实现低燃料比,要求原燃料质量要好(入炉铁品位要高、冶金性能好、低MgO和Al2O3、低渣量、焦炭质量好、含有害杂质少等),成分稳定,粒度均匀等。 1.5实现资源合理利用,充分利用本地矿产资源,合理回收利用企业内含铁尘泥等。建议将含有害杂质高的烧结机头灰、高炉布袋灰,加石灰混合,造球,干燥,给转炉生产用,切断炼铁系统有害杂质的循

环富集。 1.6球团工艺相比烧结工艺的优越性 1)产品冶金性能 一般来说,烧结矿综合冶金性能优于球团矿,因此,高炉炼铁炉料中以高碱度烧结矿(在1.8~2.2倍)为主。但是,炼铁炉渣碱度要求在1.0左右,必须搭配一部分酸性球团矿,这样结构炉料的冶金性能才最优,使高炉生产正常进行。球团矿的缺点是膨胀率高,易粉化。目前,北美和欧洲一些高炉使用100%自熔性球团矿,冶金性能完全能满足高炉炼铁的要求,也取得了较好的高炉生产指标。 2)生产运行费用 球团工序能耗是烧结的2/3,环保治理费用低,铁品位比烧结 高5~9个百分点(原料品位、碱度相同条件下),炼铁生产效益高10 元/t 。 3)环保 球团工艺主废气源比烧结工艺低一半,环保治理投资低,容 易达到国标,工厂清洁生产。 4)投资中国经验,球团投资比烧结高30%~50%;大型化 后,会降低。 2.球团生产技术 球团生产工艺主要有三种:竖炉球团;带式焙烧机球团;链蓖 机回转窑球团。 2.1三种球团生产工艺比较:竖炉生产能耗高,产品质量不稳定,

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