我国烧结球团的现状和发展趋势

张大伟

（河钢集团宣钢公司炼铁厂,河北 宣化 075100）

就球团矿而言，其本身具有粒度均匀、含铁品位高、堆密度大及还原性良好等优点，诸多优点促使其成为了我国炼铁生产的主要入炉原料之一。球团矿作为一种人造岩矿，其内部的矿物种类、晶粒大小、分布特征及显微结构与冶金性能之间关系密切。目前现有的研究大部分是从原料的化学成分、配料比例来衡量球团矿的质量，对球团矿的矿相结构与其冶金性能之间的定量分析较少。因此，本实验针对普通球团矿的矿物特点，深入分析其显微结构，进而探讨球团矿的矿相结构对其冶金性能的影响规律。旨在为提高球团矿质量和改善相关工艺条件，提出有效措施的理论依据。

当前，随着能源需求压力的逐渐增大，节能减排的理念深入人心，中国各大钢铁企业对生产过程中余热资源的利用愈加重视。不过，目前钢铁企业在余热利用方面仍然面临很多困难，主要原因在于未能对钢铁生产主要流程的工艺和设备进行详细分析，主要流程中的物质流和能量流没有定量的数据，使得节能科技工作者无法掌握实际生产状况。焦化工序和烧结工序在中国钢铁生产流程中占有很重要的位置，其能耗对于钢铁厂的吨钢综合能耗有重要影响[1]。

焦化工序产生的余热资源主要包括红焦显热、焦炉荒煤气显热和焦炉烟气显热等，其中，红焦显热主要采用干熄焦技术(CDQ)进行余热回收，焦炉烟气大多利用煤调湿技术(CMC)进行余热回收；对于焦炉荒煤气而言，一些钢铁公司采用上升管换热技术对其进行余热回收。烧结工序产生的余热资源主要包括高温烧结矿、烧结烟气和环冷废气等。其中，烧结矿一般采用环冷机对其进行余热回收，并产生环冷废气，烧结烟气和环冷废气可以利用余热锅炉对其进行余热回收[2]。

1 我国球团矿的生产现状

大型钢铁公司如鞍钢(大孤山)、本钢(歪头山)、首钢(大石河)等地生产的铁精矿质量较好，品位较高、粒度偏细，是生产高质量球团矿的优质原料。在生产过程中，采用新工艺生产出的铁精矿更适合生产优质的球团矿，同时还能降低生产成本，提高产品竞争力。1）细磨精矿粉是对精矿的细化处理，能够提高铁矿品位，降低二氧化硅含量，使精矿粒度减小，以满足优质球团矿的质量要求。2）依据现有技术条件，根据各地生产条件的差异，寻求以赤铁精矿为主要原材料，同时适量混合磁铁精矿生产优质球团矿的生产技术，增加团铁矿的产量。3）根据不同地区的资源分布状况，大量地利用铁精矿，尤其是将磁铁精矿用于球团矿生产，使磁铁精矿的价值得到最大限度的发掘[3]。

2 烟气循环发展史

二十世纪70年代，日本提出了烧结烟气循环的概念，当时的目的是充分利用烧结烟气中的显热。1981年11月，烧结烟气循环装置首次在日本住友金属工业公司小仓钢铁厂烧结机上投入使用，该装置将烧结机后段烟气引入到烧结机前半段使用，取得了较好的效果。目前使用的烟气循环技术不仅仅是回收烟气显热，同时还能降低烟气、SO2、NOx、粉尘和二噁英等污染物排放。烟气循环工艺成功应用于工业生产的主要有5种，分别是日本新日铁开发的区域性烟气循环技术，荷兰艾默伊登开发的排放优化烧结技术EOS(EmissionOptimizedSintering)，德国KM公司开发的烧结过程降低排放和能耗优化技术LEEP(lowE missionandEnergyoptimizedsinterProcess)，奥地利和奥钢联公司开发的烧结环境工艺优化技术EPOSINT(Environmengtalproce ssoptimizedsintering)和我国宝钢自主开发的烧结烟气循环技术BSFGR(Bao－SteelFlueGasRe-cirulation)。随着我国对环境的日益关注，制定了相应的法律法规。2019年4月份生态环境部印发了《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》(环大气［2019］35号)，明确烧结机头烟气、球团焙烧烟气在基准含氧量16%条件下，颗粒物、二氧化硫、氮氧化物小时均值排放浓度分别不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3。

3 烧结球团优化措施

3.1 系统功能

(1)箅板脱落，间隙堵死检测箅板是承载原料的设备，在高温的激冷激热作用下经常出现损坏、掉落，使箅板不完整。物料粘附在箅板上也会造成大面积间隙堵塞，间隙不均匀就会影响透气性，影响球团质量;箅板脱落更是造成球团洒落，和严重的透气不均匀，废品率提高。本次设计中，现场安装摄像机和照明光源，对箅床、箅板进行连续的图像采集，并将图像传回控制室的图像处理服务器做图像分析，实现在线分析箅板的损坏情况。

(2)挡板位移、裂缝检测球团矿借助挡板围挡具有一定的高度。由于球团矿向外扩张的作用力，以及高温的双重作用，挡板可能会产生向外的移位。挡板间位移间隙过大，容易造成球团矿的散落，并且也会与其他设备发生摩擦碰撞，影响设备的正常使用和正常生产。本次设计中，采用挡板检测系统来解决上述问题，在轨道的两侧安放摄像机和光源，对每块挡板的相对位移量进行准确测量，发现严重位移及时报警[4]。

3.2 保持风量平衡

风是球团矿生产过程中的传热介质。风量的合理配备是各个阶段热量需求不同的体现，热量平衡主要是依靠风量的平衡进行的，如何选择合适的风机是使风量保持平衡状态的关键所在。经多次生产和试验检验，现有的风流运作系统对不同原料的适应性强，热利用率也较高，具有很强的可行性。

在进行风机能力的选择时，必须着重考虑风流系统中的阻力、漏风率和温度变化的情况，一并计算进平衡系统内部。风量平衡中存在着很多类似的、较难控制的变数，很可能会因为考虑不足，造成数据估算失误，缩小调节范围，进而影响生产质量和产量。但如果风量过剩，就很容易造成资源浪费。

3.3 烟气循环节能减排效果

烧结过程中，混合料结晶水在烧结干燥带脱除促使制粒小球破裂，燃烧带焦粉燃烧消失促使小球破裂及混合料中夹带的细粒级物料随抽风系统进入大烟道形成粉尘。在烧结过程中，整体呈现氧化性气氛，局部为弱氧化或还原性气氛，碳的不完全燃烧形成一氧化碳。

铁矿石中的硫化物(FeS2、CuFeS2、CuS、ZnS和PbS)、固体燃料中的单质硫及有机硫在燃烧过程中发生氧化反应产生SO2，铁矿石中的硫酸盐发生的分解反应产生SO2。同时燃料在燃烧过程中，氮的化合物经热分解和氧化产生氮氧化物。因此烧结烟气中伴随着粉尘、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和二噁英等有害物质的排放，给周围的环境带来了巨大的威胁。在烧结烟气循环过程中，有选择性地将部分烟气(一般循环风量为30%左右)重新返回烧结料面，直接降低了烧结烟气排放量。参与循环的烟气经过多管除尘器时，粉尘被除去80%以上，穿过烧结料层时，PM10被除去98.94%，PM2.5被除去89.65%。循环烟气中的CO经过燃烧带时，部分参与二次燃烧，提高了燃烧带的温度，降低烧结矿的燃料消耗。

由于循环烟气较空气氧含量低，阻碍了硫的化合物、氮的化合物氧化;二氧化硫和氮氧化物分压高，抑制了二氧化硫、氮氧化合物的生成。此外二氧化硫在经过烧结矿层时，与游离的氧化钙结合生成稳定的硫酸钙，氮氧化物在经过燃烧带时部分分解。在多重作用协同作用下，排放的粉尘、一氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等总量减少，燃料消耗减少[5]。

4 结语

球团矿的生产应根据实际的生产状况和矿石性质，选择合适的链篦机、回转窑及环冷机的工艺参数，制订合理的热平衡制度，加大科技研发力度，探索出一套适合我国不同地区球团矿生产的新方法。