高效节能改性膨润土粘结剂球团生产实践及经济性评价
孙云晶，王金刚，刘春，蒋俊杰
（辽宁鑫浩实业（集团）有限公司 辽宁建平 122341）
摘要:以球团替代烧结是钢铁工业迈向绿色制造的必由之路，改性球团膨润土可以在降低粘结剂添加量的同时能最大程度的保证球团矿质量，是现阶段提高球团矿铁品位的最有效途径。本文通过分析辽宁鑫浩实业（集团）有限公司高效节能改性膨润土粘结剂产品的实际使用成功经验和经济性评价分析，来对我国钢铁冶炼行业实现节能减排的效果和效益进行探究。
关键词:膨润土；粘结剂；球团；经济性
钢铁行业是能源消耗和大气污染物排放的大户，是我国节能减排的工作重点，国务院发布的《中国制造2025》中明确提出全面推行绿色制造的要求。我国钢铁行业面对资源环境约束不断增强的压力，绿色发展是唯一出路。钢铁工业是典型的流程制造业，在我国钢铁生产还需在相当长的一段时间以高炉流程为主的情况下，探索通过制造流程工艺变革，以球团替代烧结，改变高炉炉料结构，实现进一步降低能源消耗、减少温室气体和污染物排放，迈向绿色制造具有重要意义[1-2]。辽宁鑫浩实业（集团）有限公司是以当地膨润土资源为优势，集开采、深加工和新产品研发为一体的独资民营企业。自成立以来辽宁鑫浩致力于膨润土传统产品及高科技产品的研发生产，坚持自立创新、稳步发展之路，立足于开拓建平沙海丰富的矿产资源。以创品牌为基本策略，以产品质量、先进的技术和良好的服务取信于客户，以协同创造价值的观念为主导，以尊重客户利益为前提，为企业创造更多的价值为目标。将资源优势转化为经济优势，按照科技创新的生产理念、勇于开拓的营销精神，把公司打造成采、产、销、研为一体的产业多元化、经营国际化、运营集团化的企业集团。通过对市场的调研和公司技术优势，集团大力发展以球团矿生产为主的冶金球团粘结剂系列产品。冶金球团用膨润土应用于市场的有钠基土、复合土、改性球团土等多个品种的系列产品，该系列产品粘结性好、造球均匀、成球率高，能适合不同类型矿粉。本文通过分析辽宁鑫浩实业（集团）有限公司高效节能改性膨润土粘结剂产品的实际使用成功经验和经济性评价分析，来对我国钢铁冶炼行业实现节能减排的效果和效益进行探究。
1 球团粘结剂使用现状
球团粘结剂作为球团矿生产的重要辅料，对球团矿的制备过程和质量有着重要影响。选择优良的粘结剂是优化球团制备工艺参数、提高质量和降低能耗的重要措施之一[3]。粘结剂的主要作用有：一是促使铁精矿颗粒之间的粘结；二是调节水分，稳定操作。按照其组分的差异可分为无机粘结剂、有机粘结剂和复合粘结剂。膨润土是目前钢铁企业生产中应用最广泛的无机粘结剂，具有廉价易得、资源充足、成球和抗爆裂性能好等特点，但其会降低球团矿铁品位，使炼铁渣量多，且能耗高，污染环境，而且杂质会使产品冶金性能变差，造成环境污染。有机粘结剂具有用量少、杂质少、提高球团矿铁品位等优点，但因为存在添加及混合困难、成球性能差、生球热性能差、生产成本高等问题，影响了其广泛应用[4]。改性球团膨润土同时具备有机粘结剂和无机粘结剂的双重优点，是现阶段提高球团矿品位的有效途径。目前在生产中应用最广泛的是膨润土和有机粘结剂制备的改性球团膨润土，改性球团膨润土可以在降低粘结剂添加量的同时能最大程度的保证球团矿质量，是现阶段提高球团矿铁品位的最有效途径[5]。
2 新型粘结剂的生产
我公司精选优质膨润土原料，经湿法挤压钠化、烘干、改型、润磨、包装得到球团粘结剂产品。开发研制多种新型辅助材料，其主要用于改善球团矿还原性，提高生球强度、热稳定性及干燥时爆裂温度的防爆剂；提高球团强度及成球率，增加球团矿的微孔隙度，改善球团矿的还原性，增强燃料氧化气氛的增稠剂；增强燃料反应活性、增加焙烧带氧化气氛，提高球团矿的还原软化温度，缩短焙烧时间的增氧剂；优化球团的微观结构，控制玻璃相生成量，抑制不合理晶格转换、还原异常膨胀和还原迟滞等现象的助溶剂；能调剂原料水分，使矿粉成球均匀，能与钠基土结合吸附矿粉中多余水分，稳定造球作业，防止生球在运输过程中相互粘结的分散剂；能调整改性膨润土中各成份之间的稳定性也能抑制球团矿中Fe2O3的高温分解和结晶，实现提高产量降低能耗。
3 新型粘结剂经济性评价
根据我们的生产经验，添加我公司的改性膨润土粘结剂球团矿品位升高明显、焦比降低、产量增加。因此以新型改性球团膨润土替代传统膨润土来提高球团矿铁品位是球团粘结剂发展的重要应用方向。以某家球团生产线实际使用生产为例，结果表明：在保证球团质量的前提下，我公司改性膨润土配比在1.5-1.8%时即可达到其他公司常规钠基膨润土2.5-3.5%配比的使用效果，即配加改性膨润土可明显提高生球强度、改善生球热稳定性、降低膨润土配比、降低返矿率和提高球团矿铁品位。依据现有球团工艺及生产流程，我公司配加改性膨润土代替原有钠基膨润土后膨润土配比从原有的约3.2%降低至约1.8%以下，综合效益显著。具体经济效益分析指标整理见表1。
根据上述改性膨润土粘结剂添加量与成品球指标预测结果，改性膨润土代替原有钠基膨润土后膨润土配比从现在的约3.2%降低至约1.8%以下可以实现的综合经济效益约为10.5元/吨球（10.2元+0.3元），按满负荷年产240万吨球团计算，为企业节约2520万元，经济效益生态效益均十分可观。
4 结语
从产品实际应用上来看我公司改性膨润土粘结剂的使用具有以下优点：一是增强分散性、热稳定性，提高物料成核率；二是增强生球强度和防爆裂性能；三是调解原料水分，提高球团矿还原软化温度，改善球团矿的还原性，稳定造球作业；四是降低了带入球团矿中SiO2、Al2O3含量；五是缩短球团矿高温焙烧时间，提高球团矿产量，降低能耗；六是减少膨润土用量，提高球团矿品位，降低硅含量，实现节能减排降耗，生态效益十分显著。
参考文献
[1]杨晓东，张丁辰，刘锟，等．球团替代烧结——铁前节能低碳污染减排的重要途径［J］．工程研究——跨学科视野中的工程，2017，9(1)：44－52．
[2]叶匡吾，冯根生．我国球团矿的发展及应用——高炉炼铁节能、减排最重要的技术措施[C]．全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会，北京，2010.
[3]李金莲，刘万山，任伟，等．配加高铁赤泥降低球团矿膨润土用量的研究［J］．烧结球团，2012，37(3)：31－34．
[4]魏国良，付国伟，吕志义，等．包钢球团配加复合粘结剂替代膨润土研究［J］．包钢科技，2020，46(3)：19－22．
[5]李一峰．球团粘结剂标准节能减排效果分析［J］．标准科学，2014，6(1)：39－41．