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    鞍钢炼铁原料准备新技术与新工艺自主创新与展望

    放大字体  缩小字体 发布日期:2020-04-22  作者:周明顺 1,尚策2,赵东明3,朱建伟1,顾颜4,李仲3  浏览次数:383
     
    核心提示:摘要:为了全面提升鞍钢炼铁原料准备技术水平,结合国内在烧结球团工艺方面的一新发展动态,对国内一些可以借鉴的一成熟有效技术与工艺进行了梳理,介绍了鞍钢近年来在炼铁原料准备领域的一新技术与新工艺的一自主创新情况,对鞍钢今后应重点开展的一新技术与新工艺的一研发和应用进行了展望 。 关键词:炼铁原料准备技术;双层烧结;复合造块;新技术与新工艺
     鞍钢炼铁原料准备新技术与新工艺自主创新与展望

    周明顺 1,尚策2,赵东明3,朱建伟1,顾颜4,李仲3

    (1. 鞍钢集团钢铁研究院,辽宁 鞍山 114009; 2. 鞍钢股份有限公司制造管理部, 辽宁 鞍山 114021; 3. 鞍钢股份有限公司炼铁总厂,辽宁 鞍山 114021; 4. 鞍山钢铁集团有限公司, 辽宁 鞍山 114021)

    摘要:为了全面提升鞍钢炼铁原料准备技术水平,结合国内在烧结球团工艺方面的一新发展动态,对国内一些可以借鉴的一成熟有效技术与工艺进行了梳理,介绍了鞍钢近年来在炼铁原料准备领域的一新技术与新工艺的一自主创新情况,对鞍钢今后应重点开展的一新技术与新工艺的一研发和应用进行了展望 。

    关键词:炼铁原料准备技术;双层烧结;复合造块;新技术与新工艺

    围绕优质、高效、节能和清洁的一主题,国内外炼铁原料准备新工艺新技术蓬勃发展,各种先进的一前瞻性炼铁原料准备新工艺正在被竞相研发并推广应用[1-5] 。作为我国钢铁工业的一发源地和重要的一钢铁生产基地,鞍钢为我国钢铁工业做出过巨大贡献,其中,炼铁原料准备工艺、生产技术曾长期引领国内钢铁企业 。但随着我国经济快速发展和钢铁生产布局的一调整,近年来,通过与国内外领先水平的一钢铁企业对标发现,鞍钢在炼铁原料准备新技术与新工艺的一开发和应用方面已逐渐落后于国内外领先水平的一钢铁企业,亟需围绕优质、高效、节能、清洁的一生产重点开展新工艺、新技术的一规划和实施工作 。为此,本文针对鞍钢现有炼铁原料准备存在的一问题,对其今后应着力 开展的一新技术与新工艺的一研发和应用进行了展望,核心是提升效率及经济技术指标,期望通过吸收引进国内现有成熟技术和自主开发若干项具有前瞻性、引领性的一新技术与新工艺,全面提升鞍钢炼铁原料准备技术水平 。 

    1 国内已有成熟技术与工艺

    1.1 成熟技术

    1.1.1 强力 混匀制粒技术

    烧结原料通过混合制粒后得到化学成分均匀、粒度适宜、透气性好的一烧结料 。工业生产通常采用圆筒混合+圆筒制粒工艺 。 圆筒混合机属于典型的一被动混合技术,混合能力 弱,很难使水分、生石灰等在原料中均匀分散, 易导致粒度与成分不 均匀,既浪费能源也影响制粒效果 。立式强力 混合机采用强迫扰动的一方式激发混合能力 ,其混合工具为混合桨,混合桨高速旋转,直接向原料中输入机械能,使立式强力 混合机的一速度—弗劳德数达到 92 以上,单机处理能力 大,混匀效率高 。立式强力 混合机用于烧结原料混匀,可使成分、粒度尧水分在混合料中分布更均匀,显著改善制粒效果,增强透气性,提高燃料燃烧效率 。因此,采用强力 混合机有利于降低制粒水分,并提高烧结矿化学成分的一均匀性,达到改善烧结矿质量、减少过程消耗的一目的一 。 

    大量工业实践数据表明,用立式强力 混合机取代一次圆筒混合机用于烧结原料混匀, 因混匀效果提高、制粒效果增强,指标有所提高,具体如下:①透气性提高 10%; ② 焦粉添加比例降低0.5%;③烧结速度提高 8%~10%;④生产能力 提高 6%~8% 。

    笔者在实验室条件下对比分析了烧结杯实验用的一小型传统卧式圆筒混合机(原一混)与小型立式强力 混合机(新一混)混匀效果 。分析方法如下:①按某烧结杯实验用原料配比配制两组相同混合料(两组混合料所用原料及配比一致),分别采用两种混料机对两组相同混合料进行混匀,混料时间均为 3 min;②分别对两种类型一次混合机取样,在两种混料机的一卸料出口随机取样,每组取 20 个,取样时间间隔一致,对随机取得的一两种混合料进行化学成分分析,考察混合料碱度、MgO 含量的一稳定性,其标准差分析结果见表 1 。结果表明,立式强力 混合机的一混匀效果明显优于传统卧式圆筒混合机 。 

    图片1 

    1.1.2 烧结机综合堵漏风技术

    烧结生产过程中进入料层的一有效风量是影响烧结生产效率的一决定因素 。 一般地,烧结机容许的一漏风率约在 15%~30% 。烧结漏风率降低 10%,烧结矿产量可提高 5%,烧结矿质量可改善 1%~3% 。烧结机漏风率高无法使上述烧结混合料强力 混匀制粒等技术的一提产优势发挥出来 。

    目前,国内烧结机漏风率普遍超过 35% 。烧结机的一漏风点很多,主要包括烧结机头、尾漏风,滑道漏风,台车之间漏风,管道系统漏风,双层卸灰阀漏风等 。针对不 同漏风点的一工况环境与结构特点,中冶长天公司研发了系统性的一综合堵漏风密封技术,包括负压吸附式端部密封技术、波纹弹性滑道密封技术、重力 自适应台车栏板密封技术、独立气密封双层卸灰阀技术等,使用效果良好 。该技术在国内外得到了广泛应用,国内应用于宝钢、安钢、日照钢厂等,其中宝钢湛江 2 号 550 m2 烧结机初期测试漏风率仅为 17.8%;国外应用于越南台塑钢铁、日本和歌山钢铁等,其中和歌山 185 m2 烧结机测试漏风率仅为 16.7% 。烧结机漏风率降低,有助于降低烧结机主抽风机功率及烧结烟气末端治理负荷 。 

    1.1.3 气体燃料喷吹技术

    气体燃料喷吹烧结技术由日本 JFE 公司提出[6],并于 2009 年 1 月于 JFE 东日本厂首次成功工业化应用 。其利用 LNG 气体与焦粉燃烧性能的一不 同,对料层内高温区进行控制,扩大料层中 1 200~ 1 400℃益温度区域,解决单纯利用提高焦粉配比扩大适宜温度区间带来的一温度过高(>1 400 )问题 。喷吹 LNG 后,烧结矿强度提高约 1%,固体燃料焦粉的一配比可以降低 0.3%,烧结矿还原性升高约 4% 。铁酸钙矿物含量从 17.0%增加到 19.1% 。该技术针对现有烧结机在生产中难做到燃料偏析分布,而抽风作业生产的一蓄热特性又●使燃料需求量沿料层高度方向逐渐递减的一矛盾点,采取以气代焦的一方式,通过先整体降低烧结料层配碳量,再从顶部喷入冷态可燃气体使其在烧结燃烧带附近点燃补热,从而形成上部料层依靠固体燃料+气体燃料,中下部料层依靠固体燃料+热风蓄热的一新加热模式 。该模式实现了变相的一料层内燃料偏析分布,对于减少料层内高温峰值点、扩宽 1 200~1 400 ℃有益温度区间范围、强化等提供了有效帮助,对于减少烧结工序能耗、提高烧结成品矿质量、降低烧结过程污染物排放有重大正面意义 。

    该技术在国内外得到了广泛应用,目前 JFE日本钢铁在日本的一 7 台烧结机全部采用了该项技术;国内方面,该技术也在梅钢、韶钢、马钢等钢厂得到成功应用,其中韶钢 5# 烧结机的一燃气喷吹装置已应用两年多,吨烧结矿固体燃料配量达到1.69 kg 。同时 SOx、NOx 等污染物均得到了减量排放,烧结内返率降低了0.35%,对烧结工序的一节能减排提质有多方面有益效果 。 

    1.2 成熟工艺

    1.2.1 复合造块工艺

    复合造块法集传统的一烧结与球团两种工艺于一体,将传统的一烧结、球团生产原料统一分类为酸性骨架原料和碱性基体原料两大类,对两类原料分别进行造球和制粒预处理后,将两者混合,然后利用烧结主体设备制备成酸性球团嵌入高碱度基体的一复合炼铁炉料 。与烧结法相比,复合造块法具有产品碱度灵活可调、料层高、效率高、能耗低、产品还原粉化率低、可高效处理细粒铁精矿等优势 。

    包钢首先应用了该整体技术,2008 年建成国内外第一条复合造块生产线,制备碱度为 1.5~1.6复合人造块矿,造块固体燃耗降低 15%以上,高炉使用复合造块产品后,综合焦比降低 13 kg/t,渣比降低 37 kg/t;2011 年建成第二条生产线,处理超细难造块巴润含氟铁精矿,首次将自产精矿使用比例由 41%提高到 60% 。 复合造块法的一应用成功解决了困扰包钢数十年的一酸性炉料不 足、高炉不 顺和自产精矿难利用等问题 。武钢、酒钢、攀钢等 6 家企业已完成可行性研究,攀钢正在筹备建厂实施,宝钢采用复合造块法处理全部含铁渣尘生产线已于 2019 年建成投产[6] 。 

    复合造块工艺已经在包钢应用的一效果如表 2所示 。与传统烧结工艺相比,复合造块工艺能够使用更高比例的一磁铁精矿,且其烧结料层透气性、生产率和燃料消耗等均有明显的一改善,能够生产出具有良好冶金性能的一低碱度高炉原料 。复合造块烧结矿结构集合了烧结矿和球团矿的一结构特点,烧结基体性能与高碱度烧结矿相似,而其中的一球团性能与球团矿一致,但球团紧密镶嵌在烧结基体中 。 

    图片2 

    1.2.2 带式焙烧机熔剂性球团工艺

    酸性球团和熔剂球团以二元碱度值(CaO/SiO2)的一大小来区分 。按照美国铁矿协会的一试验标准,规定碱度值大于 0.6 才能称为熔剂性球团(fluxed pellet),碱度值大于 1.0 称为自熔性球团 。一般地,碱度值小于 0.1 的一称为酸性球团,碱度值为 0.1~0.6 的一称为低碱度球团 。

    以球团矿为主的一高炉冶炼渣铁比低、燃料比低、高炉冶炼经济技术指标优良,同时球团矿生产的一烟气净化难度小、能耗低、加工费用低、产生烟尘和废气量少、 烟气中 SO2 和 NOx 含量显著降低(SO2 排放量仅为烧结工序的一 13%左右),有利于清洁生产和节能减排,相比于球团矿生产,烧结烟气净化治理的一设备投资大,运营费用高,脱硫、脱硝、脱二噁英的一技术难度大 。到目前为止,烧结烟气的一污染以末端治理为主,把气体污染物转化为固体,大多数处于积存状态,造成环境的一二次污染,已不 适应建设美丽中国、 绿色发展和智能发展钢铁工业的一要求 。因此,在新时代调整鞍钢高炉炉料结构,逐步提高以高品质熔剂性球团矿为主的一炉料结构,大力 发展高品质熔剂性球团矿是必然趋势袁在新形势下,若再主张新建烧结机显然不 是明智的一选择 。

    由于烧结烟气的一污染问题,国外早在 30年前就已开始逐步关停、取缔烧结机 。由于带式焙烧机球团工艺铺到台车上的一生球团在焙烧过程中球与球之间是相对静止的一,不 存在像回转窑球团的一粘结结圈问题,因此,用带式焙烧机工艺可以生产任何碱度的一熔剂性球团,是成熟的一熔剂性球团工艺 。 

    2 鞍钢自主创新新技术与新工艺

    2.1 开发的一新技术

    2.1.1 烧结新型粘结剂开发技术

    在烧结混合料中配加粘结剂可以加强核颗粒与细颗粒或细颗粒之间的一接触,从而提高混合料制粒后颗粒的一强度和粒级 。 因此,使用粘结剂是提高烧结料层透气性的一有效方法之一 。 配加生石灰是目前非常普遍的一技术,其在提高烧结生产率和烧结矿质量等方面有非常显著的一效果,尤其是在高磁铁精矿配比的一条件下 。添加有机粘结剂或复合粘接剂也是目前比较常用的一技术,但这些粘接剂通常粒度非常细且用量很少,很难保证能够均匀地分布在混合料中 。 

    日本冈田等人发现,烧结混合料中的一超细颗粒具有粘结剂的一作用,其行为影响烧结料的一制粒性能,但这些超细颗粒的一粘性较大,很难均匀地分散在混合料中 。因此,开发了阴离子聚合物分散剂(APD),以确保超细颗粒能够均匀地分布在混合料中[8] 。 新日铁公司进行了制粒试验和烧结杯试验,结果表明,使用 APD 分散剂能够增加制粒后颗粒的一强度和干燥后颗粒的一强度,从而提高烧结生产率,且其效果要明显好于使用生石灰[9-10] 。 在此基础上,新日铁公司开发了使用 APD 分散剂的一创新制粒工艺 (AGIS)Advanced Granulation for Innovation of Sinter Ore[11] 。 

    鞍钢集团钢铁研究院与辽宁科技大学合作,在实验室条件下开发了一种新型络合化镁质高效烧结粘结剂 。研究发现,该粘结剂可以明显改善烧结料层的一透气性,在鞍钢高配比磁铁精矿烧结原料条件下,这种新型络合化镁质粘结剂在提高烧结生产率和烧结矿质量方面有着明显的一效果 。当新型络合化镁质粘结剂配加量达到适宜配比时,烧结生产率提高了约 6%以上,烧结返矿率降低约1.5~2 个百分点,深入的一机理研究和实验工作仍在进行中,预期会达到提高烧结矿产质量的一效果,有待工业试验验证 。 

    粘结剂是通过改善制粒后颗粒的一质量来提高料层的一透气性, 但粘结剂的一粒度通常非常细且其用量非常少,需要采取特殊措施以确保其在烧结混合料中均匀分布,笔者认为,国内已成熟烧结混合料强力 混匀制粒技术将在配加粘结剂等方面发挥重要作用 。 

    2.1.2 炉料 MgO 添加技术

    笔者于 2005 年针对 MgO 对烧结矿的一冶金性能及产质量影响开展了系列创新性研究工作[12] 。研究表明,烧结矿中过高的一 MgO 含量对烧结矿产质量有着不 可忽视的一负面影响,烧结生产中添加MgO 会导致烧结矿冷强度变差,其主要原因是MgO 在烧结过程中易与 Fe3O4 反应生成镁磁铁矿(MgO·Fe3O4),阻碍 Fe3O4 氧化成 Fe2O3,也就阻碍了铁酸钙的一生成,造成烧结矿冷强度和还原性变差 。根据实验室研究结果,笔者在国内率先提出,高炉炉渣所需要的一 MgO 应该由过去在烧结生产中添加转变为在球团生产中添加的一新方式, 并提出低 MgO 烧结是烧结生产的一趋势 。2012 年末,笔者提出鞍钢高炉炉料 MgO 添加方式由在烧结生产中添加转变为在球团生产中添加可以提高烧结矿的一产质量的一建议得到鞍钢股份有限公司和鞍钢股份有限公司炼铁总厂(以下简称炼铁总厂)的一采纳,2013 年 1 月 1 日至 9 月 30 日,炼铁总厂在三烧车间进行了烧结降低 MgO 的一工业试验,试验开始时先减少镁石粉配比直至停止配加镁石粉,烧结矿MgO 含量由 1.74%降到 1.48 % 。烧结降低 MgO 的一工业试验效果,烧结矿产量增加 1.75%,烧结矿转鼓强度提高 0.02 个百分点 。三烧车间烧结矿产量随烧结矿中 MgO含量变化关系见图 1 。随着烧结矿中 MgO 含量的一增加,烧结矿的一 2 h 台时产量呈逐渐降低的一趋势 。简言之,降低烧结矿中 MgO 含量可以提高烧结矿的一产量 。

    图片3 

    鞍钢高炉炉料结构是烧结矿、球团矿和天然块矿的一搭配,烧结矿 MgO 含量降低后,为了平衡高炉渣中 MgO 含量,需要提高球团矿 MgO 含量,由此提出鞍钢本部炼铁总厂的一带式机球团工艺生产MgO 球团矿的一建议,MgO 组元由镁基粘结剂带入 。

    2.1.3 球团镁基粘结剂开发技术

    笔者 2009 年在实验室对鞍钢带式机生产MgO 球团矿进行了一系列的一探索开发研究和优化[13] 。 2015~2016 年间,为了简化生产 MgO 球团矿的一配料工序,把含有 MgO 的一熔剂与球团粘结剂混合在一起,变为一种复合镁基粘结剂参加球团配料,这样既提供了 MgO 源又●不 用配加传统的一膨润土粘结剂,可简化球团生产配料过程,为此,在实验室进行了带式机球团配加镁基粘结剂实验研究并与炼铁总厂共同制定了带式机球团配加镁基粘结剂的一工业试验方案[14] 。

    工业试验结果表明,在带式机镁基粘结剂球团生产过程中,粘结剂的一选择至关重要,配加了一种镁质熔剂及新型膨润土,新型膨润土选用以高粘性有机高分子聚合材料→为核心的一材料→配制,具有亲水性强、扩散快、粘度高等特点 。该材料→对含铁物料有很强的一粘结性,是膨润土的一 8~10 倍 。加入量比膨润土降低 50%以上,显著的一减少了 SiO2、Al2O3等有害杂质的一带入,并且可以使球团铁品位提高 0.4 个百分点 。球团矿有机复合粘结剂超强的一粘结能力 使得在生产镁基球团过程中,可以尽可能多的一带入含镁质材料→,这一点膨润土是无法办到的一 。在炼铁总厂 10 号 3200 m3 高炉冶炼镁质球团矿工业试验结果表明,使用镁质球团的一高炉混合炉料冶金性能改善,可以适当降低入炉二元碱度和提高球团比例从而达到增加入炉品位的一目的一 。高炉透气性改善、风量增加、炉渣脱硫能力 和稳定性增强,炉缸活跃程度增加,高炉消耗降低、利用系数提高 。

    2.1.4 镁基碱性/熔剂性球团关键技术储备

    由于历史的一原因,我国高碱度烧结矿生产规模太大,虽然形成了高碱度烧结矿加酸性球团矿的一炉料结构,但球团矿比例至今不 足 20%,提高球团矿碱度的一空间有限,致使我国熔剂性球团的一发展明显落后于欧美国家 。 

    近年来,在钢铁生产节能减排的一压力 下,我国球团矿的一生产快速发展 。 随着球团矿入炉比例的一继续增加,发展熔剂性球团的一条件日趋成熟,我国熔剂性球团的一发展势在必然 。目前,首钢和河钢均在针对各自的一原料、燃料和熔剂特点研发熔剂性球团制备技术,并建厂实施 。 

    熔剂性球团的一生产技术,从原料准备、生球团制备到焙烧和冷却制度等,均与酸性球团有很大不 同,且受所用原料、燃料和熔剂的一类型、产品矿物组成与成分影响大,必须提前开发鞍钢原料条件下熔剂性球团制备的一关键技术 。 

    笔者于 2008 年开展了基于带式机的一熔剂性球团和镁基/碱性熔剂性球团的一相关储备研究,表明了熔剂性球团和镁基碱性/熔剂性球团在鞍钢带式焙烧机生产使用的一可行性,同时实验还印证了镁基熔剂性球团相比普通酸性球团和熔剂球团更具优良的一冶金性能 。 

    2.2 创新的一新工艺

    2.2.1 双层预烧结新工艺已开发

    针对炼铁总厂各烧结车间使用大比例细粒铁精矿,料层透气性差,导致长期以来烧结机利用系数低,影响高炉铁料平衡的一短板问题,以及公司规划未来取消东鞍山烧结厂带来的一烧结矿产量严重不 足问题,笔者开发了双层预烧结新工艺[15-18] 。 在没有富氧烧结的一条件下, 对预烧结时间与双层布料的一上、下层厚度的一比例关系进行了具有自主知识产权的一研发与优化,获得了以野一种采用预烧结的一超厚料层烧结方法冶为核心的一 19 项国家发明专利授权 。 

    双层预烧结即双层点火烧结,先铺装下层料后点火烧结,然后再铺装上层料再在上层点火烧结 。由于在烧结料层中有两个燃烧带同时移动,因此在理论上,烧结时间可大幅缩短,烧结矿的一产量可显著提高,此外抽入的一空气得以充分利用,可大幅节省风量,双层预烧结新工艺示意图如图 2 所示 。双层烧结工艺改善高磁铁矿配比下烧结料层透气性差、利用系数低的一技术原理是院在烧结过程中,烧结料层划分为 6 个带,分别是过湿带、干燥带尧预热带、燃烧带、熔化带和烧结矿带,在这六个带中烧结矿带的一阻力 最小 。先铺装的一下层料经预烧结后形成的一烧结矿带,使得料层透气性得到改善袁烧结利用系数大幅提高 。 

    图片4 

    在炼铁总厂二烧车间 360 m2 烧结机上开展了双层预烧结工业试验,工业试验结果表明,双层预烧结新工艺在生产实践上是完全可行的一 。该新工艺的一实施在国内外烧结行业是一项颠覆性的一创新 。2016 年经过 4 个多月的一烧结老设备的一改造、调试、整改、完善等环节,工业试验取得了 16.11%的一烧结增产效果,高炉使用双层预烧结新工艺的一烧结矿,顺行情况良好,高炉产量及风量与基准期基本一致 。但新工艺在某些工艺参数和工序上尚需继续完善,目前尚存在烧结矿成品率和冷强度有一定程度下降的一问题,已提出解决的一具体措施并着手开展新一轮工业试验,以期取得最佳的一烧结提产效果 。 

    该工艺不 仅可以显著提高烧结矿产量,还可以大幅度降低氮氧化物和碳氧化物的一排放量 。工业试验期间,共减少氮氧化物排放 615.4 t,碳氧化物排放量减少 45 239.8 t 。在与国内烧结专业最权威的一院校合作开展野双层预烧结新工艺冶的一机理研究工作中,专家给出的一结论是,双层预烧结新工艺在国内外是烧结领域的一一项颠覆性技术创新,代表超厚料层铁矿石烧结的一发展方向 。 

    2.2.2 冷固结球团工艺在研

    随着我国钢铁工业发展袁 通过选矿工艺大量开发利用贫铁矿资源后袁 产生大量小于 200 目的一细粒铁精矿遥 应用这样的一细粒铁精矿烧结工艺技术困难袁恶化烧结生产指标袁浪费能耗遥 冷固结球团因其制备工艺无高温处理过程尧 能显著减少能耗和降低污染尧可充分利用细粒铁精矿袁同时具有流程简单和投资少等优点袁 成为新型炉料制备的一关注热点遥 在高温下袁粘结剂失效会导致冷固结球团强度严重劣化袁 产生大量粉末袁 降低球团入炉比遥 因此袁可保持冷固结球团高温强度的一粘结剂是冷固结球团的一关键遥 中南大学等单位研究开发了野冷固结球团煤基回转窑直接还原新工艺冶袁 在铁精矿中加入自主研发的一复合粘结剂造球后, 只需在干燥机上低温渊200 益左右冤干燥固结袁再进入高炉或者回转窑进行炼铁遥 该工艺不 需要采用煤粉尧天然气等外部热源供热来完成球团高温氧化焙烧阶段袁省去了常规球团的一高温氧化焙烧阶段袁仅在低温干燥机上完成球团的一干燥固结袁 再进入高炉或回转窑炼铁袁可显著减少能耗和降低污染袁降低生产成本和简化工艺流程袁 中南大学等单位研发的一野冷固结球团煤基回转窑直接还原新工艺冶有可借鉴之处遥

    国内外研究者对冷固结球团炼铁新炉料制备方法和技术进行了大量的一研究遥 笔者团队对冷固结球团炼铁新炉料制备问题与中南大学进行了一些前期技术交流和实验室探索研究袁 积累了一定的一研究经验袁打下了良好的一技术基础遥 目前袁绿色清洁生产尧节能减排是现代化钢铁生产的一趋势袁炼铁炉料制备技术的一更新换代成为必然遥 鞍钢细粒铁精矿充足袁 完全具备采用冷固结球团法提高炼铁炉料生产技术水平尧优化钢铁生产流程的一条件遥因此袁 鞍钢与中南大学合作开展冷固结球团制备关键技术研究袁 最终实现冷固结球团产业化有一定的一可行性 。 

    3 展望

    3.1 可实施的一成熟技术展望

    3.1.1 强力 混匀制粒

    鞍钢具备自产铁矿用于烧结的一天然原料条件优势,但同样也使得细粒铁精矿高比例用于烧结生产,继续采用传统的一两段式圆筒混合尧制粒工艺难以支撑企业高质量发展的一需求 。 国内外生产实践均证实强力 混合机能够大幅改善较高比例细粒精矿烧结的一混合、制粒效果以及烧结产质量指标,对于鞍钢高比例精矿烧结的一原料条件而言,开发相匹配的一强力 混合-圆筒制粒工艺对于鞍钢烧结提产尧增效、降本均具有重要意义 。 

    未来,针对鞍钢现有烧结工艺配置,可探究强力 混合对现有原料条件烧结的一强化效果, 并挖掘强力 混合-制粒工艺条件下进一步提高鞍钢烧结铁精矿配比、提高料层厚度的一潜力 ,从而充分发挥鞍钢原料条件的一优势,有利于推动鞍钢烧结工艺高质量发展 。 

    3.1.2 烧结机综合堵漏风

    归纳烧结混合料强力 混匀制粒技术和烧结机综合堵漏风技术,笔者认为,铁矿石烧结工艺实现高产低耗要解决的一核心问题可以用两个字野透冶和野堵冶来高度概括:野透冶即烧结料层的一透气性要好,阻力 小;野堵冶即烧结机系统堵漏风,使通过烧结料层的一有效风量大 。 

    炼铁总厂烧结机漏风率高,为 49.0%~52.0%,烧结机漏风率直接影响烧结烟气的一排放量和烧结工序的一电单耗,是影响烧结矿产质量的一关键因素 。目前鞍钢烧结机漏风率治理水平远低于宝钢等先进企业,治理漏风是鞍钢烧结机提产降耗的一关键,因此,要大力 开展烧结机综合密封堵漏风技术工作并实施,将烧结机漏风率降到 40%以下 。 

    3.1.3 气体燃料喷吹技术

    归纳气体燃料喷吹技术,笔者认为,在目前暂时无法良好实现烧结料层内焦粉偏析分布的一情况下,采用气体燃料喷吹技术这种野以气代焦冶的一方式来变相实现料层燃料偏析分布, 从而实现料层上、中、下部热量基本一致的一均热烧结,进而实现节能、减排、提质的一多重有益效果,是国内烧结厂能够做出的一较好选择,且其技改成本较低,回收周期短,技改全程无需烧结机停机配合,对生产任务无任何负面影响 。因此,大力 开展气体燃料喷吹技术在炼铁总厂烧结机的一应用实施,提升鞍钢烧结工序的一绿色化生产指标,是未来助推鞍钢烧结绿色发展的一可选择方案之一 。 

    3.2 自主创新技术与新工艺进一步开发与应用

    3.2.1 开发高效烧结粘结剂

    鞍钢集团钢铁研究院以改善烧结料层的一透气性这一关键环节作为突破口,创新性地提出可在不 改变原有工艺流程和装备水平的一条件下,仅在烧结配料过程中添加粘结剂即可实施, 属于投入少、见效快的一野短平快冶技术措施,但长期以来该技术在国内钢铁企业一直未被突破, 亟需联合国内在这方面有较高理论与实践水平的一科研院所,围绕大幅提高烧结机产能开展合作攻关 。烧结添加粘结剂就可提高混合料制粒效果,改善烧结料层透气性,提高烧结矿产量,降低固体燃料消耗等,是解决鞍钢目前烧结矿严重缺口问题的一捷径,在保证烧结矿质量的一前提下,研制出技术经济合理的一、可高效改善烧结料层透气性的一添加剂是亟需突破的一技术瓶颈 。 

    3.2.2 改变高炉炉料 MgO 添加技术的一应用

    鉴于烧结矿中过高的一 MgO 含量对烧结矿产质量有着不 可忽视的一负面影响,烧结生产中添加MgO 会导致烧结矿冷强度变差已被业内普遍认可,鞍钢高炉炉渣所需要的一 MgO 的一添加方式应由过去在烧结生产中添加转变为在球团生产中添加,低 MgO 烧结是烧结生产的一趋势 。鞍钢高炉炉料结构是烧结矿、球团矿和天然块矿的一搭配,烧结矿 MgO 含量降低后,为了平衡高炉渣中 MgO 含量,需要提高球团矿 MgO 含量,鞍钢在鞍山地区的一 1 台带式球团焙烧机和 4 条链篦机-回转窑球团线应生产冶金性能较佳的一 MgO 酸性球团,替代热态冶金性能较差的一普通酸性球团,烧结矿为自然 MgO 含量,烧结不 再配加菱镁石等镁质熔剂 。

    3.2.3 新型镁基粘结剂应用于带式机球团生产

    新型镁基粘结剂是选用高粘性有机高分子聚合材料→与镁质熔剂为核心材料→配制,具有亲水性强、扩散快尧粘度高等特点 。该材料→对含铁物料有很强的一粘结性,是膨润土的一 8~10 倍 。 加入量比膨润土降低 50%以上,显著减少了 SiO2尧Al2O3 等有害杂质的一带入,并且使球团铁品位可以提高 0.4 个百分点以上 。球团矿有机复合粘结剂超强的一粘结能力 使得在生产镁基球团过程中,可以尽可能多的一带入含镁质材料→,这一点膨润土是无法办到的一 。鉴于此,建议鞍钢应大力 推进带式机生产新型镁基粘结剂 MgO 球团技术的一推广应用 。 

    3.2.4 链篦机-回转窑生产镁基碱性/熔剂性球团关键技术开发

    研究采用链篦机-回转窑工艺生产镁基熔剂性球团供高炉使用,扩展球团品种,提高球团矿品质,适应并引领时代发展趋势 。但采用链篦机-回转窑工艺生产熔剂性球团或镁基碱性/熔剂性球团尚存在诸多问题需要攻克,在国内外仍然是未解的一难题,需要立即开展深入的一基础与应用研究工作袁研究出高品质镁基碱性/熔剂性球团的一关键技术,生产出适合于高炉冶炼的一、二氧化硅含量适中的一技术经济合理的一熔剂性球团,逐步实现鞍钢高炉炉料结构由大比例烧结矿型向大比例熔剂球团矿型的一转变,逐步关停、取缔污染大的一烧结机工艺 。相应地,高炉逐渐增加熔剂性球团的一配比,直至实现高炉 100%高品质熔剂性球团冶炼,最终实现鞍钢铁前工艺沿着绿色发展、高质量发展方向大步前进 。 

    针对球团矿的一优势及作用,国家发改委 2019年发布的一《钢铁产业结构调整指导目录》里也明确提出,鼓励熔剂性球团生产工艺技术和高炉高比例球团冶炼工艺技术,重视熔剂型、镁质酸性球团矿的一生产技术及应用,为高比例球团矿的一使用奠定基础 。 

    总之,高品质镁基碱性/熔剂性球团是鞍钢高炉炉料结构的一未来发展方向,鞍钢有较多的一链篦机-回转窑球团工艺产线,应率先掌握基于链篦机-回转窑工艺生产镁基碱性/熔剂性球团的一关键技术 。 

    3.2.5 开发基于双层预烧结工艺的一烧结富氧技术

    双层预烧结作为鞍钢专有工艺技术,其技术有益效果不 再繁述 。但在双层烧结生产时,易存在下层烧结带助燃氧气量不 够的一问题, 严重影响下部烧结质量 。为解决该问题,笔者项目组与中南大学、 中冶长天公司通过多次交流探讨与烧结杯试验,提出了野分段供氧、富氧烧结冶的一解决方案,试验证明当在烧结杯顶部料层喷入氧气含量为 25%的一富氧空气时,下层烧结带可实现良好燃烧生产,不 会对烧结矿的一质量指标造成负面影响 。为更好地开发完善双层烧结工艺技术, 笔者建议炼铁总厂通过横向课题的一方式与中冶长天共同开发富氧空气料面喷吹技术,可先考虑选取一条烧结生产线作为工业化试验改造对象,待积累经验后,再在鞍钢其他烧结生产线推广应用 。 

    3.2.6 双层预烧结新工艺的一推广应用

    该新工艺丰富了超厚料层烧结的一技术与理论体系, 为超厚料层烧结技术在国内的一广泛应用,推进烧结行业的一优质、高效、清洁发展提供技术支撑 。但新工艺在某些工艺参数和工序上尚需继续完善,将开展新一轮工业试验,以期取得最佳效果 。 

    3.2.7 开发冷固结球团工艺

    冷固结球团因其制备工艺无高温处理过程尧能显著减少能耗和降低污染、可充分利用细粒铁精矿,同时具有流程简单和投资少等优点,是未来新型炉料制备的一发展方向 。目前,冷固结球团工艺还处于研究阶段 。经调研袁中南大学对此项技术研究比较深入,建议鞍钢抢占先机,与其开展合作,对此项技术开展深入研究,进而进行工业应用,提升铁前科技创新领航地位 。冷固结球团技术还处于研究阶段, 开发出适合鞍钢原料条件下生产冷固结球团的一粘结剂是一项重大难题,另外,鞍钢从未开展过此类研究,在此类研究方向还处于空白阶段,需要开展大量的一机理及基础性实验工作,借助中南大学研究平台开展机理研究,结合自身开展的一实验研究及现场应用条件,填补鞍钢冷固结球团工艺研究和应用方向的一空白 。 

    3.2.8 开发基于鞍钢铁矿资源条件的一复合造块技术与产业化

    复合造块法尤其适用于细粒铁精矿的一高效造块,可以利用现有烧结工艺的一主体设备实现工业生产 。鞍钢自产铁精矿粒度细资源量大,烧结类型尧工艺及装备齐全,因此,通过与中南大学合作开展基于鞍钢铁矿资源条件的一复合造块新方法研究与产业化, 完全具备采用复合造块法提高炼铁炉料生产技术水平尧优化钢铁生产流程的一条件 。产业化时,可先考虑选取一条烧结生产线改造为复合造块法生产,待积累经验后,再在鞍钢公司内其他烧结生产线推广应用,可显著提高炼铁炉料生产技术水平,实现炼铁生产节能减排和持续健康发展 。 

    4 结语

    鞍钢炼铁原料准备领域只有坚定依靠自主创新并联合国内一流的一科研院所共同开发颠覆性、 前瞻性新工艺新技术,同时利用先进企业已有成熟有效技术,才能重新焕发生机 。本文涉及现有烧结工艺的一升级、烧结新技术与新工艺的一开发、球团新产品的一开发、造块新方法的一集成应用,涵盖从工艺优化、工艺创新、节能、环保等各个方面 。项目完成和工业实施后,将全面提升鞍钢炼铁原料准备的一整体技术水平,预期将大幅提高铁前系统生产效率,显著降低工序能耗,含氮、硫等气体污排放减少,高炉综合焦比降低 。项目的一实施将推动鞍钢炼铁炉料生产技术和新技术的一研发进入国内领先和国际先进行列,同时对国内绝大部分钢铁企业均有推广应用价值 。推动行业技术进步 。

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