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凱鑫機械制造帶您解讀球團豎爐礦生產技術

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? ? 一、歷史分析
? ? 中國第一座8m2球團豎爐于1968年在濟南鋼鐵廠建成投產。至20世紀70年代初期,又有承德、杭州、安陽,萊蕪、唐山等鋼鐵廠的多座8m2豎爐相繼投產。當時,豎爐球團是一門新興的技術,在工藝流程確定、設備設計選型、技術操作管理等方面都存在著許多經驗不足的地方,爐子日產量僅維持在250~300t水平。為了進一步提高豎爐產量,各廠提出了多種改進方案。通過一邊生產、一邊改造、一邊總結,濟鋼提出的“爐內短路”方案取得了成功?!盃t內短路”的實質也就是初期的“風帽—導風墻”,由子它消除了爐子中心的生料層,氣流分布趨于合理,爐內過程得以均勻和加快,爐子日產量迅速提高到400~500t水平。經過不斷改進,“爐內短路”演變成現代的“干燥床—導風墻”。當時,豎爐球團都采用消石灰作粘結劑,制省的生球強度差,爆裂溫度低,在干燥床上粉碎現象嚴重,成為限制豎爐產量進一步提高的主要因素。70年代末期,杭鋼首先使用鈉基膨潤土代替消石灰作為球團粘結劑,使生球強度及爆裂溫度大大提高,干燥效果明顯改善,加快了排料速度,使豎爐日產量翻了一番達到800~1000t水平。自20世紀80年代起,中國的豎爐球團礦生產走上了穩定發展的道路。
? ? 截止到1998年底,中國有正在生產的球團豎爐25鷹(面積從5~16m2不等,但大多為8m2),1998年生產球團礦630多萬t,古當年全國球團礦總產量的60%左右。此外,還有幾座豎爐正在建設中。
? ? 近二十多年來,中國豎爐球團礦生產取得了巨大發展,工藝和設備已基本定型,操作和管理也日趨完善??偨Y這幾方面的經驗,對進一步提高豎爐球團的生產技術水平有很大意義。
? ? 二、中國豎爐球團生產的經驗
? ?(一)加強對原料的準備處理
? ? 1.提高精礦粉的細度
? ? 中國豎爐球團使用的含鐵原料主要為磁鐵精礦粉。由于絕大多數的磁鐵精礦粉粒度較粗(粒度小于0.074mm的含量一般只占50%~70%),造球性能較差。提高精礦粉的細度,多年來在球團廠一直不易解決。近幾年,南鋼球團車間把原氯化球團焙燒設備(鏈箅機一回轉窯)改為豎爐,焙燒酸性球團礦,利用原有的潤磨機處理鐵精礦粉(混合料)取得了良好效果。南鋼使用的精礦粉粒度較粗,品種也較雜;粒度小于0.074mm的平均含量只占41%,盡管在生產中膨潤土配入量高達5%,成球性能仍然很差。經過潤磨機處理后,粒度小于0.074mm的含量達到68%,大大改善了混合料的造球性能,在膨潤土用量降到2%以下的情況下,ф5.5m造球機的產量達50t/h以上,生球質量也大幅度提高:平均抗壓在2N/單球以上,落下強度平均超過10次/單球。1998年8m2豎爐的產量達40.9萬t,居全國先進水平,成品球的質量也達到國家一級品要求。精礦粉經過潤磨機處理后,不僅提高了細度。而且還改變了顆粒形狀,增加了表面積及表面活性,有利于造球作業,更重要的是減少了膨潤土的用量,提高了球團礦品位。必須指出,使用潤磨機后,電能消耗有所增加,但隨著產量的提高,實際電耗并沒增加多少。南鋼1998年電耗為41.34kw·h/t,居全國中游水平。如果算上因膨潤土用量減少而引起的球團礦鐵品位提高給煉鐵生產帶來的好處,則經濟效益就更顯著了。因此,對粒度小于0.074mm含量小于60%的精礦粉,都應該使用潤磨機(或類似的研磨設備)進行處理。
? ? 2.增加精礦粉(或混合料)干燥設施
? ? 由于受選礦廠脫水設備能力的限制,入廠的精礦粉含水量一般都高出造球時需要的適宜水分量的1%~3%。水分過大的精礦粉在造球時雖然成球速度較快但強度較差,在運輸及生產過程中易產生粉末。因此,必須控制精礦粉(或混合料)的水分,使其稍低于造球時適宜水分的0.5%~1.0%,然后再加水造球。對于控制精礦水分問題,各廠已有了足夠的重視。早在20世紀70年代初,杭鋼豎爐為了克服因精礦水分過大,無法造球的困難,采用一臺ф2.2m×12m的轉筒式干燥機干燥混合料,效果明顯。在以后的新建豎爐或舊豎爐改造過程中,一般都增設了精礦(或混合料)干燥設施,均取得了良好效果。常用的干燥設備為轉筒式干燥機。目前制造廠雖有定型設備系列,但多為水泥行業設計,因被處理的物料密度不同,球團廠在選用時必須注意驗算其傳動功率。
? ? 3.增加膨潤土計量設備
? ? 目前球團廠配料操作中,精礦已實現了自動計量,而膨潤土因其用量少,計量操作困難,仍用人工配料,往往因操作失誤而影響到球團礦品位的波動。為了控制膨潤土用量,增加配料的準確性,必須增加小流量計量設備。實踐證明:沖極流量計是一種合適的膨潤土計量設備,其優點是體積小、精度高,價格低于同規格的膠帶秤。
? ? 4.采用高效混合設備
? ? 混合是球團生產工藝中重要的一環,是決定球團礦質量的關鍵措施之一。目前,多數豎爐廠家采用圓筒混合(或干燥)機進行(或代替)混合,效果不很理想。新建豎爐采用國外引進或仿制的強力混合機,混合效果有所提高。根據本鋼16m2豎爐使用情況測定:一段強力混合機的效果相當于二段圓筒混合機的混合效果;該混合料造成球后,入爐的粉末量由3.84%降到2.51%,豎爐的各項指標均有較大提高。但是強力混合機在使用過程中也存在一些問題:一是耗電較高;二是耙齒磨損大,檢修頻繁,需增加一臺備用。建議在舊廠改造中,可在圓筒混合(或干燥)機后增加一段多輪式膠帶混合機。這樣,一方面可提高混合效果,另一方面還可以粉碎在前段混合過程中產生的小球。潤磨機及其他研磨機兼有混勻作用,若采用此類設備處理混合料,可以代替混合設備使用。
? ?(二)強化造球過程,減少入爐生球粉末
? ? 1.選擇大型造球機
? ? ф5.0m、ф5.5m、ф6.0m圓盤造球機結構先進、功能齊全、單位面積產量高,是各種規格豎爐在新設計時的首選設備,同時考慮一定的備用系數。
? ? 2.提高料流的松散度
? ? 為了提高料流在布料時的松散度,混合料在給入造球機前應用松料裝置打散。
? ? 3.提高混合料溫度
? ? 在沒有混合料干燥措施時,可以用熱水造球提高生球的產量和質量。本鋼豎爐生產經驗證明:當熱水溫度為70~80℃時,ф5.5m造****產量提高了5~7t/(臺·h),達到30~35t/(臺·h);生球落下強度平均提高3次/單球,達到7~8次/單球;生球中粒度為10~15mm者含量由80%提高到93%.
? ? 4.篩除生球中的粉末
? ? 為了保證爐子的透氣性,不因粉末入爐而引起結塊現象,必須篩除生球中6~8mm的粉末。由于在實際生產中大于20mm的超粒球所占比例不大,為簡化工藝流程,生球篩分機可不設篩粒功能。常用的生球篩分設備為輥式篩分機,輥皮材質為陶瓷,耐磨損,但易在制造或生產過程中碎裂,現逐漸改為聚氨酯橡膠輥皮。
? ? 生球返料通常經破碎后再返回到造球機前礦槽。
? ?(三)布料設備改進
? ? 豎爐布料設備實質上是一條在爐頂做往復直線運動的膠帶機。8~10m2豎爐布料機,爐內沒有軌道,該部分為懸臂結構。大多數布料機的膠帶傳動裝置固定在車體架上,隨車體一起移動。實踐證明,這種布料機易產生布料偏析。當車體前進或后退時,給到布料車膠帶上的生球量是變化的,車體越往后退,膠帶上的生料量就越多。這樣布到爐內的料面不是水平而是傾斜的,影響了爐子的正常操作。為了糾正這個偏析,布料機不得不間斷操作:在料層薄的區域多停留一會。其結果也加大了布料工的勞動強度。為了徹底克服布料偏析,提高自動化水平,新設計的布料機應把膠帶傳動裝置固定在地面上。
? ? 按布料機行走機構傳動方式分類,布料機有鋼繩傳動及齒輪傳動兩種。不管采用何種傳動方式,都要求布料機車體部分重量輕,換向時產生的慣性小,便于控制及操作。
? ? 當布料機行程超過6.4m(即12m2豎爐的爐口長度)時,因布料機前部懸臂過長而引起拉桿高度增加,導致生球落差加大,生球破碎率也增加。在這種情況下,不再采用懸臂結構,可在爐內鋪設軌道。為了不影響操作及檢修,爐內軌道可沿著布料機防塵罩兩側壁板架設.
? ?(四)排料設備改進
? ? 1.齒輥破碎機組
? ? 齒輥破碎機組由7~11根獨立工作的齒輥組成,輥間距為80~100mm,因此齒輥機組不能控制排料,其作用主要有兩個:一是活動料柱;二是破碎大塊。齒輥在爐內承受整個爐內料柱的重量,同時還承受高溫含塵氣流的沖刷,工作條件惡劣。除了在輥體表面堆焊硬質合金以外,軸中間還需通水冷卻。鑒于齒輥轉矩大、轉速低的工作特點,宜采用液壓傳動。按其傳動油缸形式又分為兩種:一種是活塞油缸(又分單缸及雙缸兩種)。由于活塞油缸結構簡單、維修方便、備件容易解決,得到了廣泛的應用;另一種為擺動油缸,其優點是結構先進,操作方便,缺點是油缸加工精度高,成本高,備件不易解決,在多塵環境中使用易磨損。經過多年實踐,齒輥軸端密封形式以油脂盤根密封為最好。在使用過程中應定期加注高溫潤滑脂。
? ? 2.電振給料機
? ? 豎爐排礦漏斗下面的電振給料機是控制豎爐排料的惟一設備。電振給料機的給料量可調,其操作開關由爐頂布料工掌握,在嚴格遵循“干球入爐”原則下,根據干燥床工作情況而開停。由于電振給料機所處的環境為高溫、多塵場合,設計該設備需要特殊考慮。
? ?(五)冷卻設備選擇
? ? 球團礦在爐內雖然得到了部分冷卻,但是不充分,受爐子工藝條件限制,球團礦單位冷卻風量僅為600~1000m3/t,此時球團礦溫度尚有400~600℃左右。若用膠帶機運輸,必須增加爐外冷卻。目前,各廠使用的爐外冷卻設備大致有以下幾種:
? ? (1)用鏈板機或箕斗卷揚機拉出后,卸在地上,讓其自然冷卻;
? ? (2)用鏈板機拉出后,接鋼網帶運輸機,在運輸過程中自然冷卻;
? ? (3)用豎式冷卻器冷卻;
? ? (4)用輕型鼓風帶冷卻機冷卻。
? ? 上述幾種冷卻方式,各廠可因地制宜地采用。
? ?(六)豎爐爐頂除塵改進
? ? 由于豎爐是正壓操作,大量含塵廢氣從爐口冒出不僅污染了環境,而且對操作人員也很不安全,必須將爐口封閉,對廢氣進行除塵處理。電除塵器是理想的除塵設備,其排放廢氣中的粉塵濃度低于100mg/m3,符合國家排放標準。一些早期投產的豎爐目前仍采用旋風除塵器,排放廢氣中的粉塵濃度遠未達標,應盡快改為電除塵器。
? ? 試驗結果表明,電除塵灰物理性能接近精礦粉,可以配入混合料重新使用。但必須注意運輸前要加水潤濕,防止二次揚塵。
? ?(七)上熟球設施
? ? 豎爐開爐前必須要用熟球裝滿爐子,平時調節爐況(如處理塌料事故)也需用部分熟球,把熟球運到爐頂的設施稱為“上熟球設施”。常見的上熟球設施有下面幾種:
? ? (1)利用鏟車或傾斜式輕便膠帶機把熟球直接給到上豎爐的生球膠帶機上,經布料機進入爐內;
? ? (2)設專門的運熟球膠帶機系統,從成品礦槽運到爐頂,經布料機進入爐內;
? ? (3)設上熟球卷揚機,把熟球運到爐頂,經布料機進入爐內。
? ? 注意事項:熟球不能通過生球篩分機,以免磨損篩子輥皮。
? ?(八)豎爐爐體改進
? ? 1.中國球團豎爐的基本特點
? ? 中國球團豎爐有以下幾個特點:
? ? (1)正壓操作,要求爐子各部氣密性好,
? ? (2)多用冶金廠提供的低質高爐煤氣為燃料,能源利用合理;
? ? (3)采用“干燥床一導風墻”技術,氣流分布合理,風機壓力低于國外同類型豎爐的一半以上。
? ? 2.燃燒室
? ? 從理論上講,豎爐燃燒室是產生熱廢氣的空間。只要所產生的熱廢氣滿足豎爐焙燒要求(如溫度、壓力、氧含量等)即可,與燃燒室的形狀、位置無關。當然,最經濟、最合理的配置形式是燃燒室緊貼在爐膛兩側。其形狀可以是矩形,也可以是圓形(又可分臥式、立式兩種;而臥式圓形燃燒室又分為與爐膛平行的及與爐膛垂直的兩種)。關鍵是結構合理,滿足正壓操作要求。燃燒室形狀決定了燒嘴數目,矩形燃燒室一側的燒嘴數量不宜太少,以3~5個為宜,太多則操作不方便,太少則影響氣氛的均勻性。而臥式圓形燃燒室一側的燒嘴數量為2~4個。
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