張大偉

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司煉鐵廠,河北 宣化 075100）

就球團(tuán)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(diǎn)，諸多優(yōu)點(diǎn)促使其成為了我國(guó)煉鐵生產(chǎn)的主要入爐原料之一。球團(tuán)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(lái)衡量球團(tuán)礦的質(zhì)量，對(duì)球團(tuán)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(shí)驗(yàn)針對(duì)普通球團(tuán)礦的礦物特點(diǎn)，深入分析其顯微結(jié)構(gòu)，進(jìn)而探討球團(tuán)礦的礦相結(jié)構(gòu)對(duì)其冶金性能的影響規(guī)律。旨在為提高球團(tuán)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(guó)各大鋼鐵企業(yè)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中余熱資源的利用愈加重視。不過(guò)，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(duì)鋼鐵生產(chǎn)主要流程的工藝和設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)分析，主要流程中的物質(zhì)流和能量流沒(méi)有定量的數(shù)據(jù)，使得節(jié)能科技工作者無(wú)法掌握實(shí)際生產(chǎn)狀況。焦化工序和燒結(jié)工序在中國(guó)鋼鐵生產(chǎn)流程中占有很重要的位置，其能耗對(duì)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(jìn)行余熱回收，焦?fàn)t煙氣大多利用煤調(diào)濕技術(shù)(CMC)進(jìn)行余熱回收；對(duì)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(duì)其進(jìn)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(jī)對(duì)其進(jìn)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(duì)其進(jìn)行余熱回收[2]。

1 我國(guó)球團(tuán)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(xì)，是生產(chǎn)高質(zhì)量球團(tuán)礦的優(yōu)質(zhì)原料。在生產(chǎn)過(guò)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(tuán)礦，同時(shí)還能降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。1）細(xì)磨精礦粉是對(duì)精礦的細(xì)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(tuán)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(shí)適量混合磁鐵精礦生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)球團(tuán)礦的生產(chǎn)技術(shù)，增加團(tuán)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(tuán)礦生產(chǎn)，使磁鐵精礦的價(jià)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(shí)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(cāng)鋼鐵廠燒結(jié)機(jī)上投入使用，該裝置將燒結(jié)機(jī)后段煙氣引入到燒結(jié)機(jī)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(shí)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(kāi)發(fā)的區(qū)域性煙氣循環(huán)技術(shù)，荷蘭艾默伊登開(kāi)發(fā)的排放優(yōu)化燒結(jié)技術(shù)EOS(EmissionOptimizedSintering)，德國(guó)KM公司開(kāi)發(fā)的燒結(jié)過(guò)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(kāi)發(fā)的燒結(jié)環(huán)境工藝優(yōu)化技術(shù)EPOSINT(Environmengtalproce ssoptimizedsintering)和我國(guó)寶鋼自主開(kāi)發(fā)的燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)BSFGR(Bao－SteelFlueGasRe-cirulation)。隨著我國(guó)對(duì)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(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見(jiàn)》(環(huán)大氣［2019］35號(hào))，明確燒結(jié)機(jī)頭煙氣、球團(tuán)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(shí)均值排放濃度分別不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3。

3 燒結(jié)球團(tuán)優(yōu)化措施

3.1 系統(tǒng)功能

(1)箅板脫落，間隙堵死檢測(cè)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(huì)造成大面積間隙堵塞，間隙不均勻就會(huì)影響透氣性，影響球團(tuán)質(zhì)量;箅板脫落更是造成球團(tuán)灑落，和嚴(yán)重的透氣不均勻，廢品率提高。本次設(shè)計(jì)中，現(xiàn)場(chǎng)安裝攝像機(jī)和照明光源，對(duì)箅床、箅板進(jìn)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(shí)現(xiàn)在線分析箅板的損壞情況。

(2)擋板位移、裂縫檢測(cè)球團(tuán)礦借助擋板圍擋具有一定的高度。由于球團(tuán)礦向外擴(kuò)張的作用力，以及高溫的雙重作用，擋板可能會(huì)產(chǎn)生向外的移位。擋板間位移間隙過(guò)大，容易造成球團(tuán)礦的散落，并且也會(huì)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(jì)中，采用擋板檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)解決上述問(wèn)題，在軌道的兩側(cè)安放攝像機(jī)和光源，對(duì)每塊擋板的相對(duì)位移量進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重位移及時(shí)報(bào)警[4]。

3.2 保持風(fēng)量平衡

風(fēng)是球團(tuán)礦生產(chǎn)過(guò)程中的傳熱介質(zhì)。風(fēng)量的合理配備是各個(gè)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(jìn)行的，如何選擇合適的風(fēng)機(jī)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(yàn)檢驗(yàn)，現(xiàn)有的風(fēng)流運(yùn)作系統(tǒng)對(duì)不同原料的適應(yīng)性強(qiáng)，熱利用率也較高，具有很強(qiáng)的可行性。

在進(jìn)行風(fēng)機(jī)能力的選擇時(shí)，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(jì)算進(jìn)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(huì)因?yàn)榭紤]不足，造成數(shù)據(jù)估算失誤，縮小調(diào)節(jié)范圍，進(jìn)而影響生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量。但如果風(fēng)量過(guò)剩，就很容易造成資源浪費(fèi)。

3.3 煙氣循環(huán)節(jié)能減排效果

燒結(jié)過(guò)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(xì)粒級(jí)物料隨抽風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入大煙道形成粉塵。在燒結(jié)過(guò)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(jī)硫在燃燒過(guò)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(shí)燃料在燃燒過(guò)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(lái)了巨大的威脅。在燒結(jié)煙氣循環(huán)過(guò)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(guò)多管除塵器時(shí)，粉塵被除去80%以上，穿過(guò)燒結(jié)料層時(shí)，PM10被除去98.94%，PM2.5被除去89.65%。循環(huán)煙氣中的CO經(jīng)過(guò)燃燒帶時(shí)，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(guò)燒結(jié)礦層時(shí)，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(guò)燃燒帶時(shí)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(yǔ)

球團(tuán)礦的生產(chǎn)應(yīng)根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)狀況和礦石性質(zhì)，選擇合適的鏈篦機(jī)、回轉(zhuǎn)窯及環(huán)冷機(jī)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(guó)不同地區(qū)球團(tuán)礦生產(chǎn)的新方法。