劉山平1，馬磊2,3，宋云鋒1，過剛1，雷杰2，龍紅明2,3(1. 馬鞍山鋼鐵公司制造部， 安徽 馬鞍山 243032；2. 安徽工業(yè)大學冶金工程學院， 安徽 馬鞍山 243032；3. 安徽工業(yè)大學冶金工程與資源利用安徽省重點實驗室， 安徽 馬鞍山 243032)
帶式焙燒機是單機大型化球團生產(chǎn)工藝之一，高壓輥磨、強力混勻等原料預處理工藝的合理搭配是拓展原料適應性、減少膨潤土消耗、改善球團質(zhì)量的有效手段。針對某鋼鐵企業(yè)帶式焙燒機原料預處理流程中輥磨壓力過剩和原料處理系數(shù)較低等問題，開展了高壓輥磨、強力混合聯(lián)接的工業(yè)試驗，揭示了輥壓強度、上料量等工藝參數(shù)對球團的成球性及強度的影響規(guī)律，為球團生產(chǎn)的提質(zhì)降耗提供理論指導。結(jié)果表明，輥磨機的上料量與輥壓大小對原料粒度和比表面積均有影響，隨著上料量減少或輥壓提高，原料粒度變細，比表面積增加。在上料量為500 t/h、輥壓為90 MPa時，混合料中粒度小于44 μm所占比例由輥磨前的72.20%上升至83.94%，粒度小于74 μm比例由輥磨前的89.96%上升至95.82%；經(jīng)過強力混合后，原料中0.044 mm和0.074 mm粒級的比例基本不變，但是粒度分布更加均衡；膨潤土和水結(jié)合后毛細水和分子水均有較大幅度的提升，所提供的分子力使大顆粒表面黏附較多細微顆粒物，比表面積由輥磨前的922.88 cm2/g增加至1 411.15 cm2/g，成球性能得到改善。預處理原料應用于生產(chǎn)時，生球落下強度為5.0～7.0 次/(0.5 m)，同時，膨潤土消耗降低2～3 kg/t，鐵品位提高0.05%～0.16%，顯著改善了帶式焙燒機球團原料質(zhì)量與生產(chǎn)效率。
帶式焙燒機；生球質(zhì)量；高壓輥磨；強力混合；工藝優(yōu)化中國鋼鐵產(chǎn)量占全球產(chǎn)量50%以上，作為原料之一的鐵礦石資源存在貧礦多、富礦少、礦石平均品位低的現(xiàn)象，加強鐵礦石資源保障是推動鋼鐵行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的前提，進一步加強精料技術(shù)研究、大力發(fā)展氧化球團是有效措施之一。相比較燒結(jié)工藝，球團礦具有鐵品位高、粒度均一、強度高、冶金性能好、工序能耗和污染物排放相對較低等優(yōu)點。據(jù)統(tǒng)計，在高爐爐料結(jié)構(gòu)中，歐美國家焙燒球團礦所占比例可達80%～90%，而中國球團礦所占比例僅為15%左右。此外，根據(jù)中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計的歷年能耗數(shù)據(jù)，球團礦生產(chǎn)工序能耗為燒結(jié)礦的52%～56%，煙氣排放量占燒結(jié)工序的75%左右，SO2和NOx排放量僅為燒結(jié)工序的14%～35%，生產(chǎn)的環(huán)保投入和運行成本相對燒結(jié)都要低。因此，大力發(fā)展球團礦生產(chǎn)、提高高爐球團礦入爐占比，對促進鋼鐵工業(yè)實現(xiàn)節(jié)能降耗、低碳減排及結(jié)構(gòu)升級有重大的現(xiàn)實意義。目前，用于單機大型化球團生產(chǎn)工藝主要包括鏈箅機-回轉(zhuǎn)窯和帶式焙燒機2種。在球團生產(chǎn)過程中，帶式焙燒機可以同步實現(xiàn)球團的干燥、預熱、焙燒、冷卻等過程，具有占地面積小、建造施工方便、能耗低等優(yōu)點。同時，帶式焙燒機單機生產(chǎn)能力大，年產(chǎn)量可以達到500萬t以上。并且，帶式焙燒機對不同種類原料適用性高。相比較于鏈箅機-回轉(zhuǎn)窯，帶式焙燒機球團工藝在設備投資運行成本、能源消耗、原料適用性等方面具有顯著優(yōu)勢。由于帶式焙燒機工藝焙燒全過程一體化，僅靠調(diào)整機速難以滿足球團對各階段的停留時間的要求，且該工藝在生產(chǎn)中對鐵礦粉品質(zhì)和粒度要求較高。中國鐵礦資源多為貧礦，難以直接用于生產(chǎn)，而帶式焙燒機與高壓輥磨、強力混勻等原料預處理工藝的合理搭配可以改善原料的粒級比例，優(yōu)化原料的粒度分布，顯著提升鐵礦粉比表面積，是降低膨潤土消耗、提高球團質(zhì)量的有效手段。目前，關(guān)于高壓輥磨、強力混勻工藝制度的耦合調(diào)控研究相對較少，現(xiàn)有研究大多基于實驗室小型設備單體模擬，與實際生產(chǎn)中存在著較大差異。本文以馬鋼400萬t帶式焙燒機為研究對象，通過工業(yè)試驗和實驗室研究優(yōu)化高壓輥磨和強力混勻工藝參數(shù)，為大型帶式焙燒機強化球團制備技術(shù)提供理論指導和技術(shù)支持。
1)隨著上料量的減少和輥壓的提高，原料粒度變細，比表面積增加；加入強混后，原料粒度分布均勻，同時表面粗糙度明顯增大，比表面積進一步改善，有利于成球，進而優(yōu)化生球質(zhì)量及性能。2)根據(jù)企業(yè)所提供的落下強度臨界值，計算出合理的原料預處理工藝參數(shù)：當上料量≥500 t/h時，應保證高壓輥磨壓力≥90 MPa，此時高輥磨強度對混合料粉碎更加徹底，強力混合使大顆粒表面黏附有較多微細顆粒物，生球質(zhì)量較佳；同時，較高的上料量對球團的產(chǎn)出有一定的提升，在滿足企業(yè)需求的同時提升了經(jīng)濟效益。3)預處理流程改善了原料的基礎(chǔ)性能，應用于生產(chǎn)時可以降低膨潤土消耗2～3 kg/t，提高鐵品位0.05%～0.16%，滿足帶式焙燒機球團原料生產(chǎn)要求。
