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    球团矿生产及问题

    2018/2/6

      近年来,我国高炉炼铁生产技术进入快速发展阶段,2006年生铁产量达到4.1亿吨,全国重点企业高炉炼铁技术经济指标不断创出历史好水平。炼铁原料的技术进步有力地促进了我国炼铁生产的发展,“精料”是炼铁技术发展的基础,我国炼铁精料技术的进步体现之一是酸性球团矿的产量明显增加,高炉炉料结构中的酸性球团矿比例得以提高,带动了入炉含铁原料品位的提高,使得高炉炼铁产、质量和经济指标明显改善。

      球团矿作为良好的高炉炉料,不仅具有品位高、强度好、易还原、粒度均匀等优点,而且酸性球团矿与具有良好高温冶金性能的高碱度烧结矿搭配,可以构成高炉合理的炉料结构,是高炉炼铁增产节焦、提高经济效益的有效措施。

      球团矿的生产在我国越来越受到重视,球团矿的产量逐年提高,到2006年底,产能已近1亿吨,但我国球团矿的生产仍不能满足高炉炼铁生产发展的需要。目前,部分企业正在设计和新建的球团厂,设备的大型化也成为今后球团矿发展的趋势,将对我国炼铁生产技术的发展将起到积极的作用。

      2 技术装备水平的合理配置

      现在世界各国使用着三种经济上合理的氧化球团焙烧方法是:竖炉、链箅机一回转窑和带式机。竖炉作为一种传统的球团矿生产工艺装备,只有中国目前还在应用,竖炉工艺存在规模小、劳动生产率低、产品质量不均匀和不适合非磁铁精矿原料等方面的不足,但我国专有的的竖炉的导风墙和烘干床的技术及应用,可利用低热值高炉煤气、投资小、适合中型钢铁企业的特点,使得竖炉生产工艺在一段时期内将继续为我国的高炉炼铁精料水平的提高服务。但需要关注强化干燥与焙烧技术、大型化的研究与开发。

      针对我国目前和今后炼铁生产发展,高炉容积的不断扩大,对原料的要求不断提高,而适合高质量、大型化球团矿生产的工艺装备将是链箅机一回转窑和带式机。

      链箅机—回转窑工艺的特点是球团矿在窑内不断滚动,各部分受热均匀,球团中颗粒接触更紧密,球团矿的强度好而且质量均匀;设备简单,不需要高温材料;适合大型化生产发展需要。随着国内首钢矿业公司在2000年设计改造的以煤为能源,年产100万吨氧化球团矿的链算机一回转窑生产线投产成功,为我国在矿山生产球团矿提供了成功的经验。武钢鄂州年产500万吨及多条年产240万吨大型链算机一回转窑生产线的投产为我国球团矿产量的迅速提高起到了积极的作用。目前国内设计院已完全掌握年产500—600万吨链箅机一回转窑生产线的设计,并具有自主知识产权,为我国球团矿生产设备的大型化和球团矿产量的不断提高奠定了良好基础。

      带式焙烧机的基本结构形式与带式烧结机相似,其生产特点是采用鼓风与抽风混合流程干燥生球,易于强化干燥过程;气流分布均匀,料层得到充分焙烧;焙烧和冷却带的热废气用于干燥、预热和助燃;易于控制、便于操作、维修和管理;对原料的适应性强;适合大型化生产发展需要。但由于受到能源和设备制造的限制,在我国长期未得到发展。随着国内冶金设计研究院等设计生产单位的努力,设计与装备技术日趋成熟,特别是由于我国磁铁精矿资源被大量的用于烧结,使得原料短缺,今后将不可避免的要使用部分赤铁矿精矿进行球团矿的生产,带式机的应用将受到极大的关注。希望国内有能源条件的企业应高度重视带式焙烧机的应用。

      因此,国内球团矿的生产今后几年将是向大型化发展的阶段,主体装备仍将以链算机一回转窑工艺为主,是我国大中型钢铁和矿山企业球团发展的主力。中小企业由于铁矿资源、能源和投资的限制,仍将使得竖炉球团矿稳步发展。同时带式焙烧机的建设将得到高度重视。

      3 铁精矿资源及优化

      随着我国炼铁的不断发展,国内铁矿资源不足的问题日益突出,同时大量的铁精矿粉用于烧结,理论和实践表明,粉矿用于烧结,细精矿用于球团矿生产是合理的。

      国内受铁矿粉资源、加工条件与设备等条件的制约,球团矿生产原料存在铁精矿粉品位低、粒度粗、脉石含量高、水分大等几个方面问题。因此国内的铁精矿粉造球性能较差,对于球团矿的生球质量产生较大的影响。为了保证生球的质量,球团矿造球过程需要配加大量的膨润土,造成球团矿的品位进一步下降,对高炉炼铁经济效益的提高将产生不利的影响。

      对铁精矿粉进行润磨和高压辊磨技术的应用也达到了改善铁精矿粉造球性能的目的。润磨使得铁精矿粉细粒度的比例增加,比表面积提高,而且改善了铁精矿粉与添加剂的接触。高压辊磨同样是将精矿进行挤压、开裂,颗粒被破坏,增加精矿的细颗粒比例,提高比表面积,新增加的矿粉表面晶格缺陷可以大大增加矿粉的表面活性。从而提高球团矿质量。

      另一方面随着我国的改革开放,大量的进口铁精矿粉也开始使用,虽然进口铁精矿粉的使用改善了我国球团矿生产的原料条件,但我国的球团矿生产使用的进口精矿矿种主要有巴西矿、印度矿、智利、秘鲁等国家的矿粉,多为赤铁精矿,虽然具有较高的品位,粒度较细的特点。但是产地、地质生成条件和加工工艺的不同,在粒度构成、表面形态、化学成分、矿物特征、结晶程度、晶粒大小等方面存在较大的差异,使得进口赤铁精矿在造球和焙烧工艺之中存在很大差异,这些差异将对球团生产及球团矿质量产生不同的影响。需要加强球团矿配加赤铁精矿的研究。

      4 我国球团矿生产发展需要注意的问题

      我国球团矿生产的发展势在必行,为了更好促进球团矿的发展,不断提高球团矿的质量,需要关注以下几方面的问题。

      4.1 生产装备规模的大型化

      球团矿生产的大型化,有利于提高劳动生产率,降低生产成本和节能与环保。同时,设备大型化,易于采用先进的技术,有利于球团矿产品质量的稳定,能够为高炉提供的球团矿,有效的提高有效资源的利用价值。

      4.2球团矿质量的改善

      目前球团矿的产量不断提高,同时我们应该注意改善球团矿的质量,在质量方面,应关注球团矿的品位、SiO2含量、MgO的含量和球团矿的强度等冶金性能指标。

      我国的球团矿品质低,其中之一是球团矿的品位低,一般只有62%—63 %左右,低于国外球团矿2%一3 %。同时球团矿SiO2含量较高。品位低,不利于高炉入炉品位的提高,球团矿的还原性变差,特别是球团矿的高温还原性降低,使得高炉产量下降,焦比升高,影响炼铁的经济效益改善。

      为了提高球团矿的品位、降低SiO2含量首先应从原料人手,先进的选矿技术应被矿山采用;同时可以配加部分进口的高品位铁精矿粉。在添加剂方面,提高膨润土的质量,降低膨润土的用量,降低球团矿SiO2含量。同时关注结合国内生产工艺特点的复合粘结剂的开发与应用,进一步降低膨润土的用量。

      球团矿中含有一定的MgO,有利于改善球团矿的高温性能。同时烧结矿中过高MgO含量不利于烧结矿质量的改善和产量的提高。针对高炉冶炼炉渣中需要一定的MgO来保证炉渣的流动性和热稳定性、脱硫与排碱能力,将MgO从烧结矿转移到球团矿中是改善炉料性能的有效措施。

      但需要注意,增加球团矿中的MgO含量,需要合理的选择含MgO原料,同时应考虑在球团矿的焙烧参数上的调整。

      4.3铁精粉的合理选择与利用

      由于我国铁矿资源的缺乏,同时大量的铁精矿粉被用于烧结生产,使得国内球团精粉日益紧张,近几年来,国内开始使用进口精矿。进口精矿中有较大比例的赤铁矿精矿,如巴西精矿。

      球团矿的固结机理绝大部分是通过高温作用下铁精矿粉固体质点扩散反应形成晶桥、化合物或固溶体,进行再结晶将铁矿粉颗粒粘结起来。磁铁矿的焙烧性能要优于赤铁矿,其原因是磁铁矿在焙烧中氧化成赤铁矿,同时氧化放热,并伴随晶形转变,能更好地构成晶桥。赤铁矿在氧化性气氛下焙烧,不发生晶型转变,原子的活动能力比氧化新生成的赤铁矿弱,故要求更高的焙烧温度。

      因此赤铁矿精矿焙烧难度大,能耗高,国外多采用带式焙烧机进行生产。国内球团矿的生产设备主要是链算机一回转窑、竖炉,如何进行高比例赤铁矿精矿进行球团矿生产目前受到高度重视,并在进行深入的理论和生产研究。所以,对于国内没有铁精矿资源,准备以进口铁精矿生产球团矿的企业,需要慎重考虑。

      4.4球团矿的商品化

      目前国内的球团矿生产大多数在钢铁企业,将矿山的精矿长途运输到钢铁厂,生产的球团矿为钢铁企业内部产品,造成几个方面的问题,一是将铁精矿粉长途运输,铁精矿粉含有10%左右的水分,造成大量的运输浪费,按年产1亿吨球团矿计算,将有1千万吨的运力被白白浪费。而且铁精矿粉的倒运也将使得部分精矿损失;二是生产的球团矿为内部产品,缺乏市场竞争机制,不利于球团矿质量的提高;同时靠近城市的球团厂生产污染环境。

      而国外的球团矿多在矿山生产,球团矿作为商品提供给钢铁企业,使得球团矿的质量必须得以保证和不断提高,具有市场竞争力。

      5 结语

      我国球团矿生产的不断发展为满足高炉合理炉料结构奠定了良好基础,促进了炼铁生产的进步。结合我国的国情,合理的配置球团矿生产设备,有效的利用国内外铁精矿粉的资源,提高球团矿质量,将进一步提高我国炼铁精料技术水平,实现高炉炼铁的高效、低耗,对我国冶金行业的发展将起到积极的作用。

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