河南济钢球团质量的提高

一、      引言

虽然改善高炉炉料结构和实现精料方针，可以提高高炉炉料中的球团矿配加量，但是球团矿的质量对高炉冶炼有着至关重要的影响，球团矿抗压强度是其主要的理化性能指标之一，对高炉冶炼顺行有着重要的影响。随着对我厂50万链蓖机-回转窑酸性氧化球团生产线的探索研究、扩容改造，球团矿产量在不断的提升，但是球团矿的质量一直不稳定，球团矿FeO含量的升高、抗压强度低、转鼓强度波动大。为了提高球团矿质量、为高炉提供更好的精料，我们对球团矿抗压强度的提高进行了试验攻关，以满足高炉生产的需要。

二、分析查找原因

影响球团矿生产的因素主要有原料和生球质量、热工参数、冷却速度。

2、1、首先从原料方面分析

我们收集了近期原料的化学成分进行了分析见表1

表1 原料的化学成分分析

从表1中我们可以看出恒丰、大昌和垣曲精矿粉的SiO₂含量波动幅度均在2%左右，由于SiO₂的存在并且含量高、波动大球团在预热、焙烧过程中，如果焙烧温度达到1000 ^oC磁铁矿尚氧化不完全，或高温下赤铁矿分解时，将生成硅酸盐体系的化合物。FeO 和SiO₂发生固相反应的温度990^oC，该化合物的熔点较低，铁橄榄石熔点1205 ^oC，并且很容易和FeO 及SiO₂再生成熔点更低的化合物，形成液相在冷却过程中凝固，把球团矿固结起来。这种固结又称渣键固结，虽然固结在一起，但是在冷却过程中很难结晶，常呈现玻璃质存在，性脆，使得球团矿的强度低，而且在高炉中难还原。

再从表1中可以看到原料中的硫含量高0.117%并且波动大0.1%，虽然链篦机---回转窑生产酸性氧化球团能氧化大部分的硫，但是氧与硫的亲和力比氧对铁的亲和力强，硫首先氧化。同时所形成的二氧化硫从球团内部往外逸出，阻碍了球团内部磁铁矿的氧化，球团易形成层状结构，降低球团矿的强度。

另外舞钢精矿粉中的CaO含量高1.32%在焙烧中生成铁酸钙系化合物熔点低1192，其中2CaO. SiO₂的熔化温度虽为2130 ^oC，但它固相反应开始的温度低，而且最初形成的产物，对球团矿的强度影响较大，在冷却过程中，由于晶型转变体积膨胀，导致球团强度的下降。另一方面有于CaO存在导致磁铁矿的氧化速率降低。

2．2、从生球的质量上

由于原料的原始水分大，即使经过烘干机水分仍在7—8%之间，润磨机不能很好的利用，对造球是个大的考验；造球盘的盘底粘接的辅料多，盘底后；加水的位置不准确；返料量大。最终形成生球的水分大，颗粒之间落下强度偏差大高的12次/个、低的8次/个。

2．3、从干燥、预热、焙烧、冷却工艺上

2．3．1、从干燥预热方面

从收集的数据看见表2

表2  生球干燥、预热、焙烧后的变化

从表2可以看出生球在干燥预热后球的强度低平均值249 N/个，虽然能够达到回转窑的要求保证了球的高出甩落后不破碎，但是与别的厂家300---400N/个的相比仍然较低。

另一方面生球在干燥预热后原来的生球FeO含量在22.86%，通过链篦机烟罩内高温（烟罩温度见表3）氧化后仍有12.79%，氧化度仅有44%与理论氧化度70—80%相差较大。再说由于大量的磁铁矿未能氧化，残留的FeO含量高，SiO₂高现实的存在，在焙烧中生成硅酸盐体系的化合物，球团矿的强度低。硫在链篦机内预热时未能氧化。结合表3，我们看出由于干二段的温度低，生球在链篦机的仃留时间若均在16---18min，生球的干燥时间长，因而生球的预热氧化时间就短。

由于干二段的热源一方面来源于环冷机二段的热风提供另一方面来源于预热段的废气，而干二的温度低，因此我们想到了生产线的配风系统也存在有问题。 在查找风系统和在检测干燥预热后球的抗压强度时发现有些球的抗压强度高，有些球的抗压强度低的现象，通过观察发现链篦机的布料不平整，出现中间高两边低的现象，通过测量中间厚度有160mm,东边厚度有110mm，西边厚度有120mm，链篦机的布料不平是影响生球干燥预热后球的抗压强度不均匀的主要原因。

表3 链篦机的温度场

3、3、2从焙烧方面

球在回转窑焙烧后球的抗压强度增加幅度小，仅达到629 N/个，通过实际测量回转窑尾部温度在1100---1170 ^oC之间。球在780 ^oC温度预热后直接进入回转窑接触1100 ^oC以上的高温，加温时间在1min左右，加温速度太快相当于320 ^oC/min与合适的加温速度120—57^oC/min相差太大。由于加温速度太快使氧化反应难以进行，生球中磁铁矿颗粒与含量8%左右SiO₂在温度大于1000 ^oC时，反应产生共熔混合物，引起球核熔化，冷却后形成具有层状结构的球团矿，见表4、5抗压强度高、低时球团矿的理化分析。另一方面升温过快使球团产生差异膨胀，并受热的冲击和断裂热应力而产生的内裂纹，即使在最高的焙烧温度下焙烧24—27min也不能将其消除，球团强度变差。

2、3、3从冷却方面

球在冷却中我们发现环冷机内布料时出现了内环650mm料层厚，外环550mm料层厚的现象，使球团矿在冷却过程中外环的球团矿冷却速度快，内环的球团的冷却速度慢。这也证实了在检测球团抗压时有的球团抗压达到3000 N/颗以上、有些球团抗压1000以下的原因就是冷却的速度不一致引起的。

   表5球团矿抗压强度低时理化分析

三、提高球团矿抗压强度的措施

3．1提高生球质量指标

生球质量指标对球团矿的抗压强度有直接的影响。在造球工序主要控制生球以下几项指标：落下强度、湿球水分、粒度合格率。

3、1、1生球落下强度、生球水分大和粒度合格率低的原因

    1)精矿粉理化性能指标低，粒度较粗，平均粒度一200目仅为60％左右，同时精粉中杂质较多。

    2)由于产量的提高，烘干后水分大，润磨机排料不畅，旁通皮带过料量大，使造球原料粒度较粗，表面活化能降低，造成成球困难，生球落下强度降低。

3)造球盘转速不能及时调整满足原料结构的变化，加水点位置不妥当，加水方式不佳。

4）球盘的盘底厚，且不平整，球在下落中出现跳动，球的密实性差。

5）造球工对“滴水成球，雾水长大，无水紧密”操作原则认识片面，追求产量，加水量大促使生球迅速长大或雾状水加在成球的密实区，造成生球水分大。

3．1．2采取的主要措施

    1）根据目前的原料状况，通过实际观察试验确定了润磨机的进料量70t/h降低了因润磨机排料不畅而将物料全部走旁通带的次数，减小了对造球的影响。

2)根据原料结构的变化，对造球盘转速做出了适当的调整，由原来的7.5r/min 降低到6.8r/min，对加水位置做了试验并调整到最佳，加水方式做了改变由柱状水一次性形成球后再密实成球。

    3)对球盘的盘底厚度进行了调整由原来的100---50mm调整到30---50mm并且保证盘底呈现一个平面。

4）加强造球工操作技能的培训及岗位技术指导，提高造球工的理论水平和操作水平。

5）通过分析及试验结果见表4、5，将生球水分控制在7---7.7%之间，有利于球团矿的强度的提高。

6）生球落下强度控制在7---8次/个

3、2干燥、预热、焙烧、冷却参数及布料不平整采取的主要措施

1）扩大回转窑窑尾通风面积目前约增大0.5M²，降低了窑尾部位的温度；同时降低了球的加温速度，预热段温度由原来的770—780 ^oC，上升到870---890 ^oC。

2）扩大了链篦机干燥二段与预热段的通风口由原来的0.5 M²增大到0.93 M²，提高了干燥二段2的温度。

3）调整了回转窑烧嘴焦炉、高炉煤气的出口旋流角度和一次风的配比，及配风的方式（增大了旋流风的流量使火焰变得又粗又长，球的高温焙烧时间延长）。

4）提高环冷机二段的温度由原来的700---800 ^oC，上升到750---850 ^oC。

5）通过现场实际测量及扩大窑尾、干燥二段与预热段的通风口后确定了风的最佳配比，目前高温风机转速1000—1100 r/min与主抽风机转速1000---1100 r/min是最佳的配风量。

6）环冷机料层厚度由原来的500---550 mm提高到600—650 mm

7）提高链篦机干二段1的温度，控制链篦机6#风箱温度>350 ^oC

8）降低大球筛的倾角度由原来的15度下降到13度，同时校正了梭式布料器的左右停止位置，在梭式布料器的停止位上增加了延时器，使链篦机篦床上的料料层厚度东、西两边与中间仅低10mm,得到了良好的效果。

9）在回转窑的下料溜槽内增加了反冲墙，使环冷机内布料料层呈现出内环比外环仅高20mm。

10）链篦机的工艺参数做了调整见表6

表6 链篦机的参数

四、效果、总结

4．1采取措施后的效果

球团的抗压强度均大于2000 N/颗，并且平均能达到3000 N/颗以上；球团的转鼓强度均大于92%，并且能到达95%以上。

4．2 总结

1）生球质量的提高有利于球团矿强度的提高。

2）链篦机、环冷机布料不平整是影响球团矿强度提高一个因素。

3）合理的干燥温度、预热温度、加温速度、焙烧温度、冷却速度、配风量对球团矿的质量起着主要的作用。

4）8%左右SiO₂含量对提高球团矿的抗压强度是个不利的因素。

5）窑尾通风面积直接影响回转窑的焙烧气氛及高温区的温度分布。