带式焙烧机球团技术的应用及研究进展

随着赤铁矿、褐铁矿等进口矿种使用占比的加大,以及国内工业、经济、科技等的快速发展,带式焙烧机球团生产工艺在国内将迎来快速发展。本文对带式焙烧机球团工艺及生产线情况、物质流和能量流进行了介绍和分析,重点阐述了该生产工艺中涉及的高压辊磨原料预处理、新型球团黏结剂、优化配矿、镁质球团制备、焙烧热工制度及温度控制、数值模拟与预测等技术的发展状况,以期为带式焙烧机球团技术的进一步应用和钢铁企业决策提供参考。     

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。     

带式机镁质球团热工制度仿真及优化

摘要：镁质球团矿冶金性能好,是一种优质炼铁炉料,其生产最适宜的设备是带式焙烧机,但镁质球团对焙烧均匀性要求高。针对带式机生产镁质球团,采用Fluent工具对焙烧过程进行了模拟仿真,以获得均匀的温度场。建模考虑了碳酸镁的分解、氧化镁含量对磁铁矿氧化的影响,仿真结果通过链篦杯实验进行了验证,模型模拟的温度准确率大于90%。随后利用仿真模拟,获得了镁质球团生产的适宜热工条件,优化后料层上、中、下3层的最高温度分别为1179、1202和1166℃,且温度高于1000℃的保持时间分别为17. 5、15.4和15.5min,料层温差明显减少,3层球团的强度分别为3630、3422和3296N/个,料层平均强度为3449N/个,相比实验室管炉试验确定的热工制度,其球团强度更均匀且平均强度增加842N/个。     

带式机镁质球团热工制度仿真及优化

镁质球团矿冶金性能好,是一种优质炼铁炉料,其生产最适宜的设备是带式焙烧机,但镁质球团对焙烧均匀性要求高。针对带式机生产镁质球团,采用Fluent工具对焙烧过程进行了模拟仿真,以获得均匀的温度场。建模考虑了碳酸镁的分解、氧化镁含量对磁铁矿氧化的影响,仿真结果通过链篦杯实验进行了验证,模型模拟的温度准确率大于90%。随后利用仿真模拟,获得了镁质球团生产的适宜热工条件,优化后料层上、中、下3层的最高温度分别为1 179、1 202和1 166℃,且温度高于1 000℃的保持时间分别为17.5、15.4和15.5 min,料层温差明显减少,3层球团的强度分别为3 630、3 422和3 296 N/个,料层平均强度为3 449 N/个,相比实验室管炉试验确定的热工制度,其球团强度更均匀且平均强度增加842 N/个。     

SG带式焙烧机镁质球团矿的生产应用

为满足高炉对镁质熔剂球团矿的质量要求,SG带式焙烧机进行轻烧镁粉、轻烧白云石及二者混合(按一定配比)添加的3种镁质熔剂添加方案工业试验。试验结果表明,添加轻烧白云石可以提高生球强度。采用轻烧镁粉和轻烧白云石按1∶3的添加方案,当该方案球团矿MgO质量分数为1.58%时,平均抗压强度为2 245 N/个,还原度为75.36%,还原膨胀率为14.37%及低温还原粉化率(RDI_+3.15)为96.79%,其综合冶金性能优于其他方案球团矿,并符合高炉对镁质熔剂球团矿的抗压强度和冶金性能要求。     

高球比炉料结构下镁质球团的冶金性能研究

为了优化高炉炉料结构,增加镁质熔剂性球团矿入炉配比(球比),对不同碱度(R)镁质熔剂性球团冶金性能和高炉炉料结构熔滴性能进行研究。结果表明:白云石的粘结作用,使得镁质熔剂性球团生球性能明显改善;随着R增大,焙烧球中Mg~(2+)进入磁铁矿晶格中并占据了铁离子扩散产生的空位,并生成铁酸镁和钙镁橄榄石,降低了Fe_2O_3再结晶固结能力,使球团的强度降低,球团还原过程中Mg~(2+)能均匀分布在浮氏体内,使得还原膨胀率逐渐降低;还原度指数在R=0.56时降低明显,但随着R增大还原度指数明显升高,有利于还原;单一镁质熔剂性球团的软化熔滴性都有不同程度的改善,R=1.2时球团性能最好;高球比综合炉料软化熔滴性均有明显改善,炉料结构为25%烧结矿+75%球团矿时效果最好。综合考虑,球团R不宜过高或过低,应控制在1.0左右。     

焙烧球团热交换的基本原理及计算公式

“静料层焙烧球团”的重要工业实践之一是带式机焙烧球团矿。研究静料层焙烧球团的热交换计算对于进一步探讨球团矿带式机焙烧的加热处理,以及在设计和生产中选择合理的热工制度;研究和应用电子计算机控制带式焙烧球团的生产,节约能源都有一定的意义。 “静料层焙烧球团的热交换”问题基本上可归结为“固定料层中料块的加热”问     

不同含镁添加剂对球团矿工艺参数及质量的影响

 MgO对高铁低硅烧结中烧结矿的质量有不利影响,但其可以改善球团矿的冶金性能。因此,不在烧结矿而在球团矿中添加MgO,可在改善烧结矿质量的同时提高球团矿的冶金性能。不同的含镁熔剂对球团工艺参数和性能影响不同。通过试验研究了在高铁低硅条件下,白云石、蛇纹石、硼泥和镁质添加剂等4种含镁添加剂对球团造球,焙烧工艺及对球团矿物化性能和冶金性能的影响。试验结果显示,镁质添加剂对提高球团矿MgO含量、控制低硅球团矿还原膨胀率、改善球团矿还原度和熔滴性效果最好。     

包钢高镁低硅含氟熔剂性球团矿的开发与应用研究

项目简介：本项目属于钢铁行业炼铁技术领域。本项目通过基础理论及试验研究,取得了在包钢球团工艺配加90%白云鄂博铁精矿生产还原膨胀率控制在20%以内的熔剂性球团矿的技术成果。项目提出生产高镁低硅含氟熔剂性球团矿是实现大幅提高白云鄂博铁精矿在球团工艺配比的最佳技术路线,并提出工业生产熔剂性球团矿的优化配料方案及高炉冶炼熔剂性球团的合理炉料结构。在年产120万t、240万t链篦机 回转窑工艺进行了高镁低硅含氟熔剂性球团矿的生产工业实践,在2 200 m/3高炉进行了配加37%熔剂性球团矿冶炼的工业实践,提高了白云鄂博矿的资源利用价值,为大高炉冶炼含镁熔剂性球团矿提供了宝贵经验,促进了炼铁的绿色化生产,经济和社会效益显著。     

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。     

首钢高炉新炉料结构下球团技术的探索与应用

以首钢京唐钢铁厂高炉大比例球团矿炉料结构为背景,以京唐二期球团带式焙烧机生产线为研究对象,在试验研究和工艺设备等方面阐述了首钢京唐高炉大比例球团矿炉料结构下的带式焙烧机工艺和设备的创新点和优势。生产实践结果表明,生产出了超低硅高碱度球团矿,2条线均日产量为12 500 t,碱度为1.1~1.2,SiO₂质量分数为2.0%,TFe品位为66.0%,抗压强度在3 100 N/P以上,还原膨胀率为17.5%。在3座5 500 m3高炉中高比例使用2种球团矿,入炉比例达55%,高炉渣量从280降低至215 kg/t以下,燃料比从505降低至483 kg/t,取得了显著的经济效益、社会效益和环境效益,推广应用前景广阔。     

Improvement in Blast-Furnace Performance by Using a New Form of Iron Ore

The effective blast-furnace smelting of iron requires the use of uniform fluxed iron ore in sintered form—local cakes produced by the production of pellets with a high content of iron and residual carbon, minimal content of silica, high cold strength, and high strength in the blast furnace. The proposed new material combines the best metallurgical properties of sinter and pellets.     

高炉优化操作与低碳生产

宝钢炼铁以“最优化炼铁企业”为目标,在外部条件劣化的背景下,始终围绕高炉的稳定顺行为基本方针,通过加强高炉的原燃料管理,不断优化操作制度,实现了高炉合理的煤气流分布和较高的煤气利用率。通过采用干法除尘装备、纯水密闭循环冷却工艺以及改善TRT、热风炉余热回收等节能设备的节能效果,高炉的燃料比和能耗不断下降,实现高炉的低碳生产。     

高炉护炉用钒钛球团矿的开发

针对新西兰高钛粗矿粉含钛量较高的特点,制成含钛球团用于高炉护炉。根据球团生产工艺原理,设计了生产球团的工艺流程并确定了技术要求,试验及使用结果表明,研制生产的含钛球团矿具有强度高、含铁品位高,成本低等特点,起到了高炉护炉及降低炉料成本的双重作用。     

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。     

高炉热风炉用炉箅子的现状分析与讨论

炉箅子是高炉热风炉的重要部件之一。分析了热风炉炉箅子功能演化过程；阐述了各种形式炉箅子、箅孔、支柱的结构特点和功能；介绍了炉箅子的材质及铸造技术；讨论了炉箅子的形状、结构稳定性以及箅孔的形状和大小对热风炉操作的影响；提出了今后炉箅子进一步优化设计的建议。     

基于智能模型的高炉煤气利用率预测

煤气利用率是影响高炉能量利用的关键参数,对高炉的稳定顺行有重要影响。在进行高炉生产参数时间间隔分析后,利用多种预测模型(自适应增强学习(Adaptive Boosting,AB)、随机森林(Random Forest,RF)、神经网络(Neural Network,NN))完成对煤气利用率的预测。首先,对高炉生产的历史数据进行收集整理;其次,在考虑高炉生产异常状态(如检修休风)下对特征参数完成预处理工作;最后,利用高炉参数间的时滞关系对煤气利用率建立预测模型,通过对预测模型的调参优化及评价,确定适合煤气利用率的预测模型,实现煤气利用率的提前预测,同时利用相同模型参数对原始数据集和预处理数据集进行预测并比较结果。结果表明,数据预处理对于预测结果的影响巨大,随机森林模型对煤气利用率的预测效果更好,可以用来指导高炉的实际生产。     

A Case Study on Large-scale Grate-kiln Production of Fluxed Iron Oxide Pellets: Zhanjiang Pelletizing Plant of BaoSteel

There has been increasing demands for large-scale pelletization equipment recently in order to improve the composition of blast furnace burden, conserve energy and reduce emission. Accordingly, the BaoSteel built the Zhanjiang palletization plant with the capacity of 5 million-tons per year, which holds the record in the world for the largest grate-kiln to produce fluxed pellets. The features included preprocessing raw materials with the combination of ball mills and high-press roller presses, production of fluxed pellets with limestone, pre-mixing of dust wastes, and advanced desulfurization technologies. This plant has marked an important step in the development of grate-kiln pelletization technology.     

炼铁系统能耗和成本的集成优化及分析

炼铁系统是钢铁生产流程中至关重要的一环.基于物质与能量守恒规律和反应动力学,结合系统节能的理论和混合整数线性规划方法,建立了炼铁系统(烧结、球团、高炉工序)能耗-生产成本集成优化模型,采用企业实际数据验证了其有效性,并获得了目标下各工序最优配料和操作参数.结果表明,综合考虑能耗和成本进行多目标优化时,铁水能耗和成本分别...