大型带式焙烧机球团技术装备设计与应用

球团矿是高炉炼铁的优质炉料,发展球团技术是实现低碳绿色炼铁的重要途径之一。首钢京唐为实现5 500 m~3高炉的稳定顺行和低碳冶炼,大力提高球团矿的入炉比率、冶金性能和产品质量,确定了以球团矿为主的炉料结构,设计二期工程球团矿入炉比率为55%～70%,并相继设计建造了3条400万t/a带式焙烧机球团生产线。本文主要探讨了现代高炉炉料结构的演化发展趋势,提出了低碳绿色球团生产的发展理念,研究分析了带式焙烧机球团生产工艺的特点和适用性,并在阐述对带式焙烧机球团工艺流程设计优化的同时,重点介绍了首钢京唐带式焙烧机球团工程设计中应用的先进技术和关键装备,如球团工程能量高效转换、高效燃烧-传热系统、节能减排和智能化控制等方面的设计创新,以及往复式布料器等主要设备的设计开发和应用效果,以期为类似工程提供借鉴与参考。     

超大型高炉高球比低碳冶炼技术应用

为实现低碳炼铁生产,首钢基于秘鲁矿粉资源高品位低硅含量的特点,确定了高炉高球团比例冶炼的技术路线。依据炉渣碱度平衡、球团性能和炉料结构软熔性能试验研究,开发出35%碱性球团矿 + 20%酸性球团矿+ 40%烧结矿 + 5%块矿的高炉基础炉料结构。根据高比例球团矿同时抑制边缘和中心的特性,通过料序控制减少球团在边缘与中心的分布,实现酸碱性炉料的均匀混合,并采用中心加焦布料方式开放中心、适当疏导边缘,以稳定煤气分布。在活跃炉缸基础上,通过高富氧高顶压控制炉腹煤气指数来降低压差提高冶炼强度。低渣比下通过提高镁铝比至0.60~0.65来改善脱硫排碱能力。55%球团比例下高炉实现了高效稳定顺行,平均利用系数达到2.3 t/(m3·d),渣比低于220 kg/t,燃料比降至480 kg/t,炼铁系统碳排放降低8.6%。     

带式焙烧机生产磁-赤型球团矿焙烧试验研究

为扩大首钢京唐504 m2带式焙烧机的原料适应性,在原有配料结构(以磁铁精矿为主)的基础上配加部分赤铁矿粉进行了实验室焙烧试验,共设计了8组配矿方案用于生产磁-赤型球团矿。结果表明:8组方案的球团矿品位均超过65.71%,平均抗压强度均达到2 500N/P以上,还原膨胀率最低的达到17.43%。采用球团综合评价法得出:70%秘鲁磁铁矿粉+30%地方磁铁矿粉的配料方案为最优;当秘鲁磁铁矿配比不低于70%,地方磁铁矿配比不超过30%,两种赤铁矿配比总和不超过10%时,所生产的磁-赤型球团矿可满足超大型高炉的入炉标准,从而为大型带式焙烧机的生产配料提供了更多选择。     

京唐球团厂自产含钛球团试验研究

首钢京唐公司通过往自产球团中小比例配加含钛矿粉,进行了含钛球团生产试验。结果表明:在京唐带式焙烧机焙烧工艺制度下,配加5%含钛球团粉生产的含钛球(TiO2含量0.8%左右)具有品位高、SiO2含量低、抗压强度好、成本低等特点,且其还原膨胀率为19.35%,比常规球团低;用其替代京唐高炉炉料中的常规球团后,炉料熔滴性能合适,能起到高炉护炉和降低成本的双重作用。     

焙烧温度与球团矿强度和还原性的关系

针对首钢京唐504 m2带式焙烧机生产的球团矿抗压强度高,而还原性差的问题,通过研究不同焙烧温度下球团矿的抗压强度、还原度、还原膨胀率及其显微结构的变化,得出以下结论:随着焙烧温度从1 200℃提高到1 280℃,磁铁矿球团的抗压强度提高,而还原度明显降低,焙烧温度为1 230℃时,球团还原膨胀率最低。综合考虑,应在满足抗压强度的前提下,尽量降低焙烧温度,以改善球团矿的冶金性能。根据试验结果对带式机焙烧温度进行调整后,球团矿抗压强度控制在3 000 N/P左右,还原度提高到67.78%,还原膨胀率也控制在18%以下,取得了显著效果。     

鞍钢球团生产工艺的发展与高炉炉料结构的进步

介绍了鞍钢球团生产系统从"七五"到"十五"的技术改造(从隧道式焙烧机方团矿的生产到带式焙烧机和链箅机-回转窑的全面推广),通过引进和开发球团生产新技术,使球团矿技术经济指标明显改善.高炉从使用单一的自熔性烧结矿到现在的高碱度烧结矿搭配酸性球团矿的合理炉料结构,高炉技术指标实现了质的飞跃.     

使用高比例塞矿烧结矿高炉炉料结构探讨

作为降低成本的重要手段之一,济钢烧结大比例配加塞拉利昂矿在短期内难以改变,高比例塞矿烧结矿因高温冶金性能差影响了高炉顺行。通过分析高炉在用烧结矿、球团矿及块矿的高温冶金性能以及合理炉料的要求,在当前原燃料条件下,济钢3 200 m3高炉适宜的炉料结构为75%400烧结矿+25%球团矿和澳矿。该炉料结构既能满足高炉正常冶炼(包括碱度、产量、渣中Al2O3高等)的需求,又能降低炉料成本。     

邯钢高炉低烧比炉料结构的优化

鉴于环保压力的影响,高炉应减少烧结矿的使用,多使用相对清洁的球团矿和块矿进行高炉冶炼。为配合酸性炉料的大比例加入,需要提高烧结矿的碱度。然而,随着烧结矿碱度的提高,高炉炉内压差升高,透气性恶化,高炉相应生产质量指标难以提升。为了避免烧结矿碱度过高所带来的问题,提出了新的技术思路,即将烧结矿中碱性熔剂取出直接加入高炉,选择适宜的球团矿种类、适宜碱度的烧结矿配加一定量的石灰石与一定比例块矿组成高炉炉料结构。研究结果表明,与综合炉料中直接加入碱度为2.3的烧结矿相比,外配石灰石的方式所组成的综合炉料熔滴性能更优,炉料透气性得到了改善。在熔滴性能满足高炉要求的情况下,通过外配石灰石的方式,炉料结构中烧结矿比例可以降低至47%左右。     

赤铁矿球团焙烧过程研究

我国钢铁产量的迅速增加．高碱度烧结矿配加酸性球团矿的高炉炉料结构发展，使得球团矿的需求景进一步扩大：但是磁铁矿原料紧缺．而暖炉使用赤铁矿较为困难，因此以赤铁矿为原料的链算机-回转窑工艺或带式焙烧机工艺取得了发展。     

钒钛磁铁矿带式焙烧机工艺研究及工程设计

依托攀钢西昌300万t/a钒钛磁铁矿球团带式焙烧机项目，通过钒钛磁铁矿球团带式焙烧机模拟试验研究，找到了钒钛磁铁矿球团的焙烧特点。结合国内外带式焙烧机工艺发展的先进技术，提出一些钒钛磁铁矿带式焙烧机工程设计的新思路、新手段，如先进布料技术、厚料层焙烧技术、抽干段布风板优化技术、CFD流场模拟技术、先进燃烧技术、烟气氧含量降低技术、鼓干段SO₂及NO_x降低技术、干式结构梁及风冷梁新技术和三维工程设计技术等。生产实践表明，攀钢西昌钒钛磁铁矿球团带式焙烧机生产线月作业率达98.13%,日产量不低于9 100 t,成品球团矿FeO质量分数为0.6%～1.5%,平均抗压强度不低于2 000 N/P,碱度为自然碱度；排放指标为，烟气中烟尘质量浓度2.53 mg/m³、SO₂质量浓度3.15 mg/m³、NO_x质量浓度42.42 mg/m³、基准氧体积分数17.34%,均满足排放标准。本项目为国内第1条生产钒钛矿球团的带式焙烧机生产线，应用前景广阔...     

首钢京唐低硅低镁烧结技术的研究与应用

为了进一步改善5 500m~3特大型高炉精料入炉水平,首钢京唐炼铁作业部在停配白云石熔剂实现自然镁烧结的基础上,结合相关烧结杯试验做了微观组织结构研究。根据生产实际,通过采取优化配矿结构以及调整过程控制参数等措施,逐步降低烧结矿SiO_2与MgO质量分数生产低硅低镁烧结矿。通过低硅低镁烧结技术的应用,首钢京唐炼铁作业部在改善烧结矿品位稳定强度、粒度的基础上保证了入炉精料水平,并取得了较好的效果,为首钢京唐5 500m~3特大型高炉提高综合入炉品位、降低渣比以及喷煤降焦创造了良好的原料条件。     

京唐带式焙烧机原料方案及热工制度研究

为了确保京唐504m2带式焙烧机顺利投产和运行,对其适宜的原料配料方案、膨润土种类及配比、造球参数以及热工焙烧制度等进行了试验研究,为生产操作提供了参考依据.     

高炉使用高比例球团的战略思考与球团生产的试验研究

 从战略发展角度分析了高炉使用高比例球团的优势和存在的问题,指出了高炉使用高比例球团的战略机遇。根据国内高硅铁精粉特点,开展了高硅酸性和熔剂性的镁质球团造球、干燥和焙烧等基础研究,分析了球团抗压强度、高温冶金性能、回转窑生产过程结圈形成机理等基础特性,提出了球团生产的基本操作参数设计特点,实现了链箅机回转窑生产高硅镁质酸性和熔剂性球团的稳定连续生产。完成了高比例球团矿高炉冶炼生产试验。实践证明,高比例球团矿冶炼的高炉生产稳定顺行,各项指标优于高比例烧结矿冶炼的高炉,操作思路可复制、冶炼结果可重现、操作经验可推广,并且环境效益巨大,SO₂、NO_x、PM和CO₂的排放远远优于高比例烧结矿生产的高炉。可以预见,优质冶金球团的制备和高炉高比例球团冶炼将是破解中国钢铁长流程降低污染物排放,实现低碳冶炼和可持续发展的最佳举措。     

利用神经网络模型预测球团矿的冷压强度(英文)

建立了一个神经网络模型来预测球团矿的冷压强度,该网络模型采用三层前向BP神经网络,网络结构为12-12-1,12个输入变量分别为给料率、料层高度、焙烧温度、干透点温度、COREX煤气单耗、膨润土的添加量、生球水分、生球碳含量以及成品球的FeO、MgO、Al2O3含量和碱度;隐层含有12个神经元;输出为成品球团冷压强度;神经元激活函数选择双曲正切函数;神经网络学习算法使用的是带惯量项的误差反向传播学习算法(BP学习算法)。选取353组数据来训练和测试神经网络,其中247组数据用于训练网络,其余数据用于测试网络。测试结果表明,该网络的预测结果与实际结果的误差在3%以内,同时通过敏感性分析得出以下结论:①膨润土添加量、生球碳含量以及成品球的FeO、MgO、Al2O3含量和碱度对球团矿的冷压强度有重要影响;②增加膨润土添加量、成品球碱度、MgO含量、焙烧温度、干透点温度、COREX煤气单耗有助于改善球团矿的冷压强度;③增加FeO含量、生球碳含量、Al2O3含量、料层高度、给料率将使球团矿的冷压强度迅速下降;④增加生球水分会降低冷压强度;⑤提高球团矿冷压强度的参数设置(膨润土的添加量:0.86%～0.92%;wFeO<0.5%;生球碳含量:1.00%～1.10%;MgO含量:0.39%～0.44%);⑥在0.3～0.7范围内增加碱度不能显著改善球团矿的冷压强度。     

首钢高炉喷煤技术发展与创新

首钢最早在20世纪60年代就在国内率先开始了高炉喷煤的工业尝试,在随后几十年时间里,先后经历了几个具有不同时期特点的发展阶段。进入21世纪后,伴随着高炉不断大型化的趋势,与大型高炉相配套的制粉喷煤系统相继在首钢的迁钢和京唐等地获得应用。如今,整合了浓相长距离输送、风口均匀喷吹、全自动控制等技术的具有首钢特色的大型高炉喷煤系统已在首钢广泛应用。     

马钢镁质球团矿生产实践

马钢配加1.0%轻烧氧化镁粉生产镁质球团矿,竖炉炉况稳定;成品镁质球团矿MgO含量为1.68%,转鼓强度为92.18%,抗压强度为3 022 N/个,其冷态强度基本与酸性球团矿持平;冶金性能较酸性球团显著改善,其中RDI+3.15提高了9.62个百分点;透气性指标S值由752.41 kPa℃降至461.91kPa℃;熔融温度区间变窄;还原度指标提高3.73个百分点。三座高炉配用镁质球团矿生产期间,生产稳定、顺行,高炉经济技术指标显著改善,其中高炉利用系数提高了0.014 t/(m3.d),焦比下降8.45 kg/t,煤比降低4.62 kg/t,总燃料比降低14 kg/t。     

504m2带式焙烧机设计理论模型的分析论证

京唐球团504m2带式焙烧机投产后,球团质量优良,工序能耗较低,环保效果显著。但由于带式焙烧机完全由德国奥图泰公司进口,它的设计基础如能量流、物质流等,国内都不得而知。从其匹配的能量循环风机及实际使用的铁原料、成品现状入手,试推演其物质流、能量流过程。通过理论模型的演绎,分析京唐504m2带式焙烧机各段设计的优点及不足。表明京唐带式焙烧机用于焙烧大配比的磁铁矿石,其设计能力是富余的。焙烧大配比的赤铁矿石,焙烧效果尚待验证。为国内带式焙烧机的设计研发,进行了一些探索。     

首钢京唐1号高炉操作炉型管理实践

从首钢京唐公司1号高炉近6年来操作炉型调整和变化过程出发,对比设计炉型,通过对原燃料管理、装料制度、送风制度、热制度、冷却制度和渣铁排放制度等高炉操作制度的摸索,分析总结高炉合理操作炉型特点,从而确定高炉操作炉型管理方案,使高炉煤气稳定,煤气形态合理,保持正常的操作炉型,确保高炉长期顺稳,实现高炉各项指标最优化。     

带式焙烧机制备镁质熔剂性球团研究

为了提高高炉球团矿入炉比,从而降低钢铁生产能耗,缓解日益严峻的环保形势,基于氧化球团焙烧基础理论,结合相关学者研究成果,对镁质熔剂性球团特性进行分析和梳理,在此基础上对带式焙烧机球团工艺制备镁质熔剂性球团的热工参数进行了研究。结果表明,得益于镁质熔剂性球团的良好技术经济指标,可以实现高炉原料结构中球团矿比例的大幅提高。通过流体力学(CFD)数值模拟和构建物质流和能量流计算模型,对现有带式焙烧机球团工艺的热工参数进行分析,阐明了镁质熔剂性球团制备特点,并论述了带式焙烧机在制备镁质熔剂性球团上的优势。