我國燒結(jié)球團的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

張大偉

（河鋼集團宣鋼公司煉鐵廠,河北 宣化 075100）

就球團礦而言，其本身具有粒度均勻、含鐵品位高、堆密度大及還原性良好等優(yōu)點，諸多優(yōu)點促使其成為了我國煉鐵生產(chǎn)的主要入爐原料之一。球團礦作為一種人造巖礦，其內(nèi)部的礦物種類、晶粒大小、分布特征及顯微結(jié)構(gòu)與冶金性能之間關(guān)系密切。目前現(xiàn)有的研究大部分是從原料的化學(xué)成分、配料比例來衡量球團礦的質(zhì)量，對球團礦的礦相結(jié)構(gòu)與其冶金性能之間的定量分析較少。因此，本實驗針對普通球團礦的礦物特點，深入分析其顯微結(jié)構(gòu)，進而探討球團礦的礦相結(jié)構(gòu)對其冶金性能的影響規(guī)律。旨在為提高球團礦質(zhì)量和改善相關(guān)工藝條件，提出有效措施的理論依據(jù)。

當(dāng)前，隨著能源需求壓力的逐漸增大，節(jié)能減排的理念深入人心，中國各大鋼鐵企業(yè)對生產(chǎn)過程中余熱資源的利用愈加重視。不過，目前鋼鐵企業(yè)在余熱利用方面仍然面臨很多困難，主要原因在于未能對鋼鐵生產(chǎn)主要流程的工藝和設(shè)備進行詳細分析，主要流程中的物質(zhì)流和能量流沒有定量的數(shù)據(jù)，使得節(jié)能科技工作者無法掌握實際生產(chǎn)狀況。焦化工序和燒結(jié)工序在中國鋼鐵生產(chǎn)流程中占有很重要的位置，其能耗對于鋼鐵廠的噸鋼綜合能耗有重要影響[1]。

焦化工序產(chǎn)生的余熱資源主要包括紅焦顯熱、焦?fàn)t荒煤氣顯熱和焦?fàn)t煙氣顯熱等，其中，紅焦顯熱主要采用干熄焦技術(shù)(CDQ)進行余熱回收，焦?fàn)t煙氣大多利用煤調(diào)濕技術(shù)(CMC)進行余熱回收；對于焦?fàn)t荒煤氣而言，一些鋼鐵公司采用上升管換熱技術(shù)對其進行余熱回收。燒結(jié)工序產(chǎn)生的余熱資源主要包括高溫?zé)Y(jié)礦、燒結(jié)煙氣和環(huán)冷廢氣等。其中，燒結(jié)礦一般采用環(huán)冷機對其進行余熱回收，并產(chǎn)生環(huán)冷廢氣，燒結(jié)煙氣和環(huán)冷廢氣可以利用余熱鍋爐對其進行余熱回收[2]。

1 我國球團礦的生產(chǎn)現(xiàn)狀

大型鋼鐵公司如鞍鋼(大孤山)、本鋼(歪頭山)、首鋼(大石河)等地生產(chǎn)的鐵精礦質(zhì)量較好，品位較高、粒度偏細，是生產(chǎn)高質(zhì)量球團礦的優(yōu)質(zhì)原料。在生產(chǎn)過程中，采用新工藝生產(chǎn)出的鐵精礦更適合生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的球團礦，同時還能降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競爭力。1）細磨精礦粉是對精礦的細化處理，能夠提高鐵礦品位，降低二氧化硅含量，使精礦粒度減小，以滿足優(yōu)質(zhì)球團礦的質(zhì)量要求。2）依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)條件，根據(jù)各地生產(chǎn)條件的差異，尋求以赤鐵精礦為主要原材料，同時適量混合磁鐵精礦生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)球團礦的生產(chǎn)技術(shù)，增加團鐵礦的產(chǎn)量。3）根據(jù)不同地區(qū)的資源分布狀況，大量地利用鐵精礦，尤其是將磁鐵精礦用于球團礦生產(chǎn)，使磁鐵精礦的價值得到最大限度的發(fā)掘[3]。

2 煙氣循環(huán)發(fā)展史

二十世紀(jì)70年代，日本提出了燒結(jié)煙氣循環(huán)的概念，當(dāng)時的目的是充分利用燒結(jié)煙氣中的顯熱。1981年11月，燒結(jié)煙氣循環(huán)裝置首次在日本住友金屬工業(yè)公司小倉鋼鐵廠燒結(jié)機上投入使用，該裝置將燒結(jié)機后段煙氣引入到燒結(jié)機前半段使用，取得了較好的效果。目前使用的煙氣循環(huán)技術(shù)不僅僅是回收煙氣顯熱，同時還能降低煙氣、SO2、NOx、粉塵和二噁英等污染物排放。煙氣循環(huán)工藝成功應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的主要有5種，分別是日本新日鐵開發(fā)的區(qū)域性煙氣循環(huán)技術(shù)，荷蘭艾默伊登開發(fā)的排放優(yōu)化燒結(jié)技術(shù)EOS(EmissionOptimizedSintering)，德國KM公司開發(fā)的燒結(jié)過程降低排放和能耗優(yōu)化技術(shù)LEEP(lowE missionandEnergyoptimizedsinterProcess)，奧地利和奧鋼聯(lián)公司開發(fā)的燒結(jié)環(huán)境工藝優(yōu)化技術(shù)EPOSINT(Environmengtalproce ssoptimizedsintering)和我國寶鋼自主開發(fā)的燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)BSFGR(Bao－SteelFlueGasRe-cirulation)。隨著我國對環(huán)境的日益關(guān)注，制定了相應(yīng)的法律法規(guī)。2019年4月份生態(tài)環(huán)境部印發(fā)了《關(guān)于推進實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》(環(huán)大氣［2019］35號)，明確燒結(jié)機頭煙氣、球團焙燒煙氣在基準(zhǔn)含氧量16%條件下，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物小時均值排放濃度分別不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3。

3 燒結(jié)球團優(yōu)化措施

3.1 系統(tǒng)功能

(1)箅板脫落，間隙堵死檢測箅板是承載原料的設(shè)備，在高溫的激冷激熱作用下經(jīng)常出現(xiàn)損壞、掉落，使箅板不完整。物料粘附在箅板上也會造成大面積間隙堵塞，間隙不均勻就會影響透氣性，影響球團質(zhì)量;箅板脫落更是造成球團灑落，和嚴(yán)重的透氣不均勻，廢品率提高。本次設(shè)計中，現(xiàn)場安裝攝像機和照明光源，對箅床、箅板進行連續(xù)的圖像采集，并將圖像傳回控制室的圖像處理服務(wù)器做圖像分析，實現(xiàn)在線分析箅板的損壞情況。

(2)擋板位移、裂縫檢測球團礦借助擋板圍擋具有一定的高度。由于球團礦向外擴張的作用力，以及高溫的雙重作用，擋板可能會產(chǎn)生向外的移位。擋板間位移間隙過大，容易造成球團礦的散落，并且也會與其他設(shè)備發(fā)生摩擦碰撞，影響設(shè)備的正常使用和正常生產(chǎn)。本次設(shè)計中，采用擋板檢測系統(tǒng)來解決上述問題，在軌道的兩側(cè)安放攝像機和光源，對每塊擋板的相對位移量進行準(zhǔn)確測量，發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重位移及時報警[4]。

3.2 保持風(fēng)量平衡

風(fēng)是球團礦生產(chǎn)過程中的傳熱介質(zhì)。風(fēng)量的合理配備是各個階段熱量需求不同的體現(xiàn)，熱量平衡主要是依靠風(fēng)量的平衡進行的，如何選擇合適的風(fēng)機是使風(fēng)量保持平衡狀態(tài)的關(guān)鍵所在。經(jīng)多次生產(chǎn)和試驗檢驗，現(xiàn)有的風(fēng)流運作系統(tǒng)對不同原料的適應(yīng)性強，熱利用率也較高，具有很強的可行性。

在進行風(fēng)機能力的選擇時，必須著重考慮風(fēng)流系統(tǒng)中的阻力、漏風(fēng)率和溫度變化的情況，一并計算進平衡系統(tǒng)內(nèi)部。風(fēng)量平衡中存在著很多類似的、較難控制的變數(shù)，很可能會因為考慮不足，造成數(shù)據(jù)估算失誤，縮小調(diào)節(jié)范圍，進而影響生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量。但如果風(fēng)量過剩，就很容易造成資源浪費。

3.3 煙氣循環(huán)節(jié)能減排效果

燒結(jié)過程中，混合料結(jié)晶水在燒結(jié)干燥帶脫除促使制粒小球破裂，燃燒帶焦粉燃燒消失促使小球破裂及混合料中夾帶的細粒級物料隨抽風(fēng)系統(tǒng)進入大煙道形成粉塵。在燒結(jié)過程中，整體呈現(xiàn)氧化性氣氛，局部為弱氧化或還原性氣氛，碳的不完全燃燒形成一氧化碳。

鐵礦石中的硫化物(FeS2、CuFeS2、CuS、ZnS和PbS)、固體燃料中的單質(zhì)硫及有機硫在燃燒過程中發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生SO2，鐵礦石中的硫酸鹽發(fā)生的分解反應(yīng)產(chǎn)生SO2。同時燃料在燃燒過程中，氮的化合物經(jīng)熱分解和氧化產(chǎn)生氮氧化物。因此燒結(jié)煙氣中伴隨著粉塵、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和二噁英等有害物質(zhì)的排放，給周圍的環(huán)境帶來了巨大的威脅。在燒結(jié)煙氣循環(huán)過程中，有選擇性地將部分煙氣(一般循環(huán)風(fēng)量為30%左右)重新返回?zé)Y(jié)料面，直接降低了燒結(jié)煙氣排放量。參與循環(huán)的煙氣經(jīng)過多管除塵器時，粉塵被除去80%以上，穿過燒結(jié)料層時，PM10被除去98.94%，PM2.5被除去89.65%。循環(huán)煙氣中的CO經(jīng)過燃燒帶時，部分參與二次燃燒，提高了燃燒帶的溫度，降低燒結(jié)礦的燃料消耗。

由于循環(huán)煙氣較空氣氧含量低，阻礙了硫的化合物、氮的化合物氧化;二氧化硫和氮氧化物分壓高，抑制了二氧化硫、氮氧化合物的生成。此外二氧化硫在經(jīng)過燒結(jié)礦層時，與游離的氧化鈣結(jié)合生成穩(wěn)定的硫酸鈣，氮氧化物在經(jīng)過燃燒帶時部分分解。在多重作用協(xié)同作用下，排放的粉塵、一氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等總量減少，燃料消耗減少[5]。

4 結(jié)語

球團礦的生產(chǎn)應(yīng)根據(jù)實際的生產(chǎn)狀況和礦石性質(zhì)，選擇合適的鏈篦機、回轉(zhuǎn)窯及環(huán)冷機的工藝參數(shù)，制訂合理的熱平衡制度，加大科技研發(fā)力度，探索出一套適合我國不同地區(qū)球團礦生產(chǎn)的新方法。