李秀海，吕宏伟，卢永岭

(山钢股份莱芜分公司炼铁厂，山 东 莱 芜 271104)

摘要：围绕制约链篦机 -回转窑生产效率的问题，分析了生产能耗高、生球质量不稳定、焙烧制度不合理、回转窑结圈周期短等主要制约因素，通过应用二次配料、稳定造球质量系列改进、链篦机-回转窑低温焙烧等多种技术措施，使煤气消耗降低 0.1 GJ/t，膨润土消耗降低2.91 kg/t ，工序能耗降低2.71 kg/t ，年产量增加 14.27万 t。

关键词：链篦机-回转窑；二次配料；造球质量；低温焙烧

1 前 言

莱钢 6 0万 t链篦机- 回转窑生产线2009年 6 月建成投产，主要工艺流程为：国内外铁精粉与膨润土按一定比例混合，经干燥、润磨后，通过圆盘造球机造球，筛分布料后，在链篦机上干燥、预热，回转窑中焙烧，环冷机内冷却后，得到 8~16 mm合格成品球，供高炉使用。投产以来，工序能耗 (膨润土、煤气 )高、造球质量(落下强度、生球粒度)波动大、 焙烧制度不合理、回转窑结圈周期短等问题严重制约了球团生产效率，年产量 50.09万 t，达不到设计产能。为此，山钢股份莱芜分公司通过膨润土配加方法工艺改进、稳定造球质量设备改造、低温焙烧工艺优化等系列攻关，取得了显著效果。

2 制约生产效率分析

2 . 1 膨润土消耗高

6 0万 t链篦机 -回转窑使用双山钙基膨润土，配比在4 % 左右，与国内先进球团厂相比差距较大，如表 1所示。

从 表 1看 出 ：6 0万 t球团膨润土消耗与鞍钢弓矿相比，差距近 20 kg/t ，膨润土消耗高增加了生产成 本的同时，降低了球团矿的品位，使成品矿中SiO₂含量增加，炼铁渣量增加，焦比上升，造成巨大的经济损失。

膨润土消耗量高的原因有：

2 . 1 . 1 原料粒度粗 、水分大 、成球性差

进厂原料主要为华联系列、莱矿系列、鲁中系列铁精粉，其主要理化性能指标见表 2，分别按照20 %、40 % 、40 % 配比进行配料，精矿粒度较粗，水分偏大，成球性差，致使膨润土消耗高。

2 . 1 . 2工艺条件限制

烘干筒设计能力为 90 t/h ，内部扬料装置因设备原因被拆除。随着产能的提升，混合料烘干效果不理想，进入润磨机后，经常出现混合料堵塞篦板不出料现象，频繁分料，膨润土配加量随之增加，生球落下强度、水分、粒度不稳定,整个生产出现波动。

2 . 1 . 3膨润土配加方法不合理

传统配料工艺为:配料室根据生产指令按照一定比例配加铁精粉与膨润土,经胶带机转运混合进入烘干机内，烘干机内无扬料装置，部分混合料经翻转滚动成球，且烘干室内温度达到 800 经过高温烘干，膨润土理化性能发生变化，与铁精粉进行了初反应，影响膨润土粘结性，致使消耗升高。

2 . 2 生球质量不稳定

2 . 2 . 1 生球质量差

造球工艺要求 :生球落下强度 5~9下 /个 ，粒度8 ~ 1 6mm，占比85 % 以上。受烘干、润磨的影响，进料水分、粒度波动明显,影响造球质量。同时，加水方式不合理，刮料效果差，生球质量波动大，不合格生球进入链篦机后，经干燥、预热，破裂产生粉末加剧回转窖结圈，影响球团矿的产量。

2 . 2 . 2润磨利用率低

混合料经过润磨后，能够提高混合料粒度及表面活性，降低膨润土用量。6 0万 t链篦机 - 回转窑使用 03.8 m x 6.5 m润磨机 1 台，设计能力 110 t/h。

生产中存在两个问题:篦板、螺栓质量差，平均每周需停机4~8 h处理篦板故障，故障率高;篦板结构不合理，当进料量 > 80 t/h 时 ，出现篦板堵塞现象，频繁分料，造成生产波动。

2 . 3 焙烧制度不合理

2 . 3 . 1 培烧温度高

球团原料为磁铁矿时，由于工艺操作实践经验的欠缺，热工制度不合理，回转窑的焙烧温度仍控制 在 1 300~1 400℃，焙烧温度过高，球团氧化急剧放热，形成高温区，发生液相固结反应，形成结圈，结圈后对风流系统产生影响。链篦机干燥、预热效果下降，进入窑内高温爆裂，产生大量粉末，消耗了大量的热量，同时加剧了窑内结圈的形成，导致恶性循环，煤气消耗增加，生产成本升高。

2 . 3 . 2 干燥 、预热温度不合理

链篦机-回转窑工艺是利用回转窑的热废气，通过主引风机 ,将窑尾热风引至链篦机进行干燥、预热。链篦机的耐热循环风机分为耐热 1#风机和耐热2#循环风机，当前 1#耐热风机停用，2#耐热风机从预热二段抽过来的风分配到干燥一段和干燥二段 ，造成干燥一段和干燥二段热废气不足，干燥效果 差 ，干燥一段温度只有 140℃ ，生球进入干燥二段 ，因温度升高较快，造成球团爆裂，粉末进入回转窑 ，加剧了窑内结圈。

2 . 3 . 3 回转窑结圈周期短

回转窑结圈周期短，每月都要停机对结圈物进行清理 ,严重时仅生产 10 d就需处理。窑中结圈厚度达0.5~1 m，结圈物掉落窑头后，堵塞格筛，迫使休风处理。对回转窑结圈物与球团矿进行化学分析 ，结果如表3所示。

其中，试样3为球团矿。分析看出 ，除 SiO₂、FeO外，结圈物与球团矿其他成分几乎相同，因此可确定，结圈是因焙烧温度过高，粒状、粉状爆裂物液相固结形成的。

2 . 3 . 4 环冷机余热利用不完善

工艺线中环冷机分为 3个冷却段，配置了 3 台冷却鼓风机，将来自回转窑 1200℃的热球团冷却至 120℃。环冷一段热风自窑头进入回转窑二次利用，环冷二段热风进链篦机预热一段二次利用，环冷三段热废气(350℃左右)直接放散，造成热量损失和环境污染。

焙烧温度偏高和回转窑正压，风流系统不畅通，环冷机高温段850~1050℃热废气没有得到有效利用，回转窑热源完全来自于煤气燃烧热，煤气流量达到5500~6000 m³/h，煤气消耗居高不下。

3 改进措施

3 . 1 二次配料配加膨润土

对比试验：将成分基本相同的混合料与加热时间相同、温度不同的膨润土进行造球试验,试验结果如图1所示。从图 发现，加热温度在 600℃以下 时 ，生球合格率均在 85 % 以上，满足工艺要求；750℃时成球合格率急剧下降 。可得结论：在750℃高温时，膨润土活性降低。通过资料证明，膨润土在高温时结构遭到破坏，700℃左右时失去羟基水，在球团内部形成大量毛细管。由于大量毛细管的存在，孔隙周围容易形成低熔点化合物，破坏了膨润土的结构。膨润土烘干温度低于 200℃时，物理性能和冶金性能均较优质。

综合试验结论及实际生产配置，研究决定改进膨润土配加方法，即 二 次配料。其配加工艺见图2。在 2#干燥皮带上方位置建两个 50m³膨润土料仓，通过气力输送入仓，螺旋给料机控制，与来自烘干的混合料，经皮带转运、润磨充分混勻， 球工序。

3 . 2 稳定造球质量

3 . 2 . 1 改进磨机篦板结构

为提高润磨效果，对篦板结构进行了改造，将篦板孔由通孔改为喇叭口，进窄出宽，混合料和小钢球能够顺利从篦板孔甩出 ,避免杂物堵塞篦板。同时提高篦板及螺栓质量，降低故障停机率，优化钢球数量及配比，制定《磨机加钢球、捡小钢球、清篦板管理制度》，减少胀肚子现象，提高润磨利用率。

3 . 2 . 2 改进圆盘造球机加水位置

对造球盘加水位置进行适应性改造，将加水点移到落料点正下方，在进料区形成数量较多的母球 ，改善生球粒度，提高成球效果。

3.2.3 改造盘底刮刀

对盘底刮刀进行改造，在现有旋转刮刀基础上增加了2个旋转底刮刀，增加单位时间刮料频次，稳定底料厚度，同时减轻某一旋转刮刀磨损严重造成造球盘底料高低不平、出现大球和大块等不利于造球生产的现象。

3 . 2 . 4 改造造球机加水方式

按照“滴水成球、雾水长大、无水紧密”原则，在长大区域加设雾化喷头，实现喷加雾化水。在成球区域加一横向水管道，管道上打眼实现加滴状水功能 ，提高成球效果，改善成球粒度。改造后结构如图3所示。

3 . 3 优化焙烧制度

为研究不同焙烧温度对氧化球团性质的影响在预热温度 900℃、预热时间 10 min、焙烧时间 15min条件下进行试验。分析焙烧温度1100〜1250℃对氧化球团孔隙率、Fe₃O₄含量(质量分数)影响，如图4所示。

从图4可知 ：随着焙烧温度的改变，球团孔隙率 在 26.68% ~ 15.58%变化 ，并且随温度的升高呈减小趋势。而球团中Fe₃O₄含量也随着温度的升高而减少。当焙烧温度为 1 1 0 0℃时，Fe₃O₄含量为10.85%；1150 ℃：时为 3.74%；1200℃时减少为0.88%；温度继续升高到 1250℃：时球团中Fe₃O₄含量变成0.26%，这说明氧化过程进行得比较彻底。

由以上研究可知：一方面，随着焙烧温度的升高 ，磁铁矿颗粒氧化以及结晶互联更完全，使得球团结构更加致密;另一方面，温度的升高可增大球团内部起粘结作用的液相量，并改善其在球团内部的分布状况，从而使得球团内部孔隙率减小，焙烧温度1250℃时 ，球团氧化过程进行得比较彻底。

3 . 3 . 1低温焙烧技术改造

回转窑系统采用红外线测温，主要监测窑中、窑头焙烧温度，其中窑中焙烧温度控制在(1 250 ±50)℃，窑头温度控制在（1050 ± 20)℃，主要通过参考以上温度控制煤气量。

球团在链篦机内氧化放热完成 20%~30%，达到一定的强度，进入回转窑后能够减少爆裂，降低回转窑粉末，减少热量损失，提高焙烧效果。在采用高炉、焦炉煤气混烧技术，不使用链篦机补热烧嘴的情况下，预热一段温度(以7#烟罩温度为参考)能够达到 600〜650℃，预热二段温度（以 11# 烟罩温度为参考 )能够达到 800〜9 0 0℃，预热温度对比如表 4 所 示 ，形成了一个合理的温度梯度，达到了预热要求。且预热一段温度降低，能够减轻生球爆裂 ，降低返矿量。

3 . 3 . 2 高炉 、焦炉煤气混烧技术改造

焦炉煤气作为回转窑燃料，由于其热值高，温度不易控制，窑内局部高温，球团翻转进入高温区后 ，SO₂受髙温液相固结，形成结圈。为了解决这一问题，利用高炉煤气热值低、易控制、废气量大的特点 ，配加 10 % 〜2 5 % 高炉煤气，将焙烧温度控制在 （1 250 ± 50) ℃，进入链篦机预热段热废气量随之增加，提高了干燥预热效果，减少生球爆裂，回转窑粉末减少，结圈得到有效控制。

3 . 3 . 3提高热量利用率

环冷机高温段烟气温度较高，如果能充分利用其余热，可节约能耗，并能够稳定低温焙烧条件下回转窑内热量，保证充足的氧化性气氛。优化改进一 、二次风比例和风量，在保证窑内强氧化性气氛和窑头微负压情况下，逐步增大二次风比例，降低煤气消耗。同时，将环冷三段热风通过管道引致链篦机干燥一段，提高干燥效果，杜绝污染物的排放。

4 结语

项目实施后，球团年产量达到了 64.36万 t，增加了14.27万 t，生产效率明显提高；工序能耗降低了 2.71 kg/t，煤气消耗降低 0.1 GJ/t）膨润土消耗降低 2.91 kg/t，生产成本降低的同时环保效益显著；开发了一种膨润土的配加方法、一种低温焙烧球团生产工艺方法，具有一定的推广价值。

参考文献：

[1 ] 李兴义，杨玉华，徐春玲 .莱钢 6 0万 t链篦机一回转窑降低工序能耗实践[J ].山东冶金，2012，34（3） : 5 1-52.

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[ 4 ] 黄柱成，易凌云，彭虎.焙烧温度对氧化球团性质及其气基直接还原过程的影响[J ].中南大学学报（自然科学版），2012,43(8)：2 889-2 895.