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1、链篦机-回转窑球团工艺的发展与展望feigeoer摘要：本文介绍了链篦机-回转窑的工艺流程，发展状况以及目前在生产上存在的问题，在对我国现阶段球团矿发展分析的基础上，为链篦机回转窑球团工艺今后更好的发展，提出了几点发展思路。关键词：链篦机-回转窑工艺流程发展Abstract:Theflowsheet,developmentandproblemsexistinginprocessingofthegrate-kilnaredescribed.Severeideasofdevelopmentaresuggestedinordertodevelopthegrate-kilnbasedontheanal
2、ysisofthegrate-kiln.Keywords:grate-kilnflowsheetdevelopment1.前言链篦机-回转窑最早用于水泥工业。美国爱里斯-哈默斯公司通过试验证明可以用这种设备生产铁矿球团。当这种新的球团工艺一问世就得到了世界各钢铁、矿业部门的重视，并获得了迅速的发展。1980年生产能力为9700多万吨，占总生产能力的33%。链篦机-回转窑是一种联合机组，包括链篦机、回转窑、冷却机及其附属设备。这种焙烧方法的特点是干燥、预热、焙烧、冷却分别在三台设备上进行；干燥、预热在链篦机上进行，预热后球进入回转窑内焙烧、最后在冷却机上冷却。2链篦机.回转窑的工艺流程(1)布料
3、布料设备有皮带布料器和辐式布料器两种。皮带布料器20世纪60年代和70年代前期，国外的链篦机布料大都采用皮带布料器。为了使生球在链篦机宽度方向上均匀分布，在皮带布料器钱需要安装一摆式皮带或者梭式皮带机。日本加古川厂采用梭式皮带机宽皮带可逆式皮带布料器的联合布料系统，将生球按链篦机的宽度和规定厚度均匀布料。梭式皮带机后退时将生球成斜向料线布到宽皮带上，由宽皮带给到皮带布料器，再由皮带布料器均匀分布在链篦机上。也有采用梭式皮带在前进和后退时都布料，但这样会在宽皮带上现出“Z”字形料线，生球在布料及上出现中间少两边多的现象，因此这种给料工艺不够理想。皮带布料器布料，横向均匀，但纵向会由于生球波动而不
4、够均匀。辑式布料器盥式布料器一般与梭式皮带机（或摆动式皮带机）、宽皮带组成布料系统。用辐式布料器布料，生球质量获得两方面的改善，其一调整布料根的间隙，可筛除生球中的矿粉和粒度不符合要求的小球，改善了料层透气性；其二，生球由于在布料器上进一步滚动，改善了生球的表面光洁度，提高了生球的强度。（2）生球干燥和预热主要有以下三个方面的内容：链篦机工艺类型及选择。生球利用从回转窑出来的热废气在链篦机上进行鼓风干燥、抽风干燥和抽风预热。干燥预热工艺可按链篦机炉罩分段和风箱分室分类。按链篦机炉罩分段，可分为二段式，即将链篦机分为一段干燥和一段预热;三段式，即将链篦机分为三段，两段干燥和一段预热。四段式，即将
5、链篦机分为四段，一段鼓风干燥，两段抽风干燥和一段预热。按风箱分室可分为二室式，即干燥段和预热段各有一个抽风室，或者第一干燥段有一个鼓风室，第二个干燥段和预热段共用一个抽风室；三室式，即将第一和第二干燥段及预热段各有一抽风室。生球的热敏感性是选择链篦机工艺类型的主要依据。一般赤铁精矿和磁铁精矿热敏感性不高，常采用二室二段式。为了强化干燥过程，也可以二室三段式。当处理热敏感性灵敏的含水土状赤铁矿生球时，为了提供大量热风以适应低温大风干燥，需要另设热风发生炉，将不足的空气加热，送到低温干燥段。这种情况均采用三室三段式，对于粒度极细（-500目占80%以上），水分较高的精矿和土状赤铁矿等对热极敏感的生
6、球，允许初始干燥温度很低，需要较长的干燥时间，其干燥预热也有采用三室四段式的。例如美国的皮奥尼尔厂原料是土状赤铁矿、假象赤铁矿和含水氧化铁矿，生球破裂温度只有140度。该厂采用全抽风的三室四段式，即三个抽风干燥段和一个抽风预热段。蒂尔登球团厂采用一个鼓风干燥段，两个抽风干燥段和一个预热段。第三干燥段可以由各预热段供热，也可以由冷却机的第二冷却段的回热气流供热。由于经过第一、第二干燥段后，干燥温度会提高些，所以第三干燥段用的气流可以通过热风炉再加热。,1链篦机工艺过程及热工制度生球布到链篦机上后依次经过干燥段和预热段，脱出各种水分，磁铁矿氧化成赤铁矿，球团具有一定的强度，然后进入回转窑。关于环热
7、球团矿的强度，目前尚无统一的标准。日本加古川球团厂要求单球强度为150N；美国爱里斯-哈默斯公司最初要求单球强度为90120N,经生产实践证明3040N球团进入回转窑内也不会碎，所以他们不作抗压检测，改为转鼓试验。从回转窑窑尾出来的尾气，其温度达10001100度，通过预热抽风机抽过球层对球团进行加热。如果温度低于规定值，可用辅助热源作补充加热。温度过高或者出事故时，可以用预热段烟囱调节。由预热段抽出的风流经除尘后，与冷却机低温段的风流混合，温度调至250400度，送往抽风或鼓风干燥段以干燥生球。链篦机的热工制度是根据处理的矿石种类不同而不同。表1为不同矿物热敏感性及相应的干燥温度。表1不同矿
8、物的热敏感性和干燥温度矿石种类热敏感性干燥温度/非洲磁铁精矿很高150-250土状赤铁矿高150-250镜铁矿中等250-350赤、磁精矿及原生矿粉一般不太敏感350-450预热温度一般为10001100度，但矿石种类不同，其预热温度也有所差异。磁铁矿在预热过程中氧化成赤铁矿，同时放出大量热，生成Fe2O3连接桥而提高强度。赤铁矿不发生放热反应，需要在较高温度下才能提高强度。因此赤铁矿球团预热温度比磁铁矿球团高。链篦机的主要工艺参数链篦机处理的矿物不同，其利用系数也不同。利用系数的一般范围为：赤铁矿、褐铁矿为2530t(m2.d),磁铁矿为4060t/(m2.d)o链篦机的有效宽度与回转窑内径
9、之比为0.70.8,多数接近于0.8,个别为0.9L0.链篦机的有效长度可以根据物料在链篦机上停留时间长短和机速来决定。表2为日本加古川一号链篦机各段参数。表2加古川链篦机各段参数段别风箱个数长度/m生球停留时间min温度/利用系数/t(m2.d)干燥824.46.1200脱水515.253.835035.9预热721.355.341050（3）回转窑焙烧预热后的球团在回转窑内焙烧。生球经干燥预热后，由链篦机尾部的铲料板铲下，通过溜槽进入回转窑，物料随回转窑沿周边翻滚同时，沿轴向前移动。窑头设有燃烧器，由它燃烧燃料供给热量，以保持窑内所需要的焙烧温度；烟气由窑尾排出导入链篦机；球团在翻滚过程中
10、，经12501350度的高温焙烧后，从窑头排料口卸入冷却机。回转窑参数包括长度、直径、长径比、斜度、转速、物料在窑内停留时间、填充率等。回转窑的热工制度根据矿石性质和产品种类确定，窑内温度一般在13001350度，自熔性球团矿焙烧温度一般为1250度左右。回转窑焙烧球团矿的主要缺点是结圈。相比之下，生产酸性球团矿的回转窑，结圈现象轻。美国大多数厂无令吉圈现象，仅45个，一年可能结圈两次。生产自熔性球团矿的回转窑则结圈较重。结圈的主要原因是生球质量差，预热球强度不好，粉末多，窑温控制不好造成的。处理系吉圈的办法通常有急冷法，调长火焰烧圈法和机械打圈法。急冷法是目前最常用的方法。另外，美国、加拿大
11、的一些厂设有处理令吉圈的炮，但他们不采用直接打炮的方法处理结圈，而是采用降温的方法使结圈掉下来，再用炮将掉下的圈块打碎。此外，当链篦机与回转窑之间的溜槽堵塞时，可用打炮的方法来处理。（4）冷却1200度左右的球团从回转窑到冷却机上冷却，使球团矿最终温度降至100度左右，以便使皮带机运输和回收余热。目前链篦机-回转窑球团厂，除比利时的克拉伯克厂采用带式冷却机之外，其余均采用环式冷却机鼓风冷却。日本神户球团厂和加古川球团厂除使用环式鼓风冷却机外，还增加了一台简易带式抽风冷却机。环式冷却机分为高温冷却段和低温冷却段，中间用隔墙分开。料温厚度500762mm,冷却时间一段为263Omin每吨球团矿的冷
12、却风量一般都在2Om3以上。高温冷却段出来的热风温度达IOooI100度，作为二次燃烧空气返回窑内利用。过去低温冷却段的热风，各厂均作为废弃排至大气。现在新建的球团厂采用回流换热系统回收低温段热风供给链篦机干燥段使用。据报道，美国蒂尔登球团厂采用这种装置可以降低燃料消耗1.6722.09X106jt球团，还可以减少环境污染。3链篦机.回转窑的发展1989年，鞍山钢铁公司建成一台321.6n?的带式焙烧机（二手设备）焙烧酸性球团矿。由于其需要高热值的煤气或重油而没有得到发展。随着我国高炉大型化及其合理的炉料结构急需高质量的酸性球团矿，也需要适合我国国情（无需高热值的煤气或重油，煤的资源又丰富，膨
13、润土用量要少）的球团工艺，首钢迁安铁矿2000年截窑改造工程的成功实施，为我国发展链篦机-回转窑生产酸性球团矿打下了基础；也由于我国选矿技术的发展，不少厂的精矿品位已提高至68%69%,还进口了一部分高品位的精矿，为生产高质量的球团矿创造了条件,随后首钢迁安铁矿、鞍钢弓长岭铁矿、武钢程潮铁矿、柳钢及昆钢2004年投产等地先后建成了一批100200万t级的中型链篦机-回转窑氧化球团厂以及一批小型链篦机-回转窑氧化球团厂，还有一批100万t至500万t级的大中型链篦机-回转窑正在建设中。这批中型球团厂的产量高、质量好，球团矿TFe65%,抗压强度达到2000N/球以上，标志着我国链篦机-回转窑球团
14、厂的设计、设备制造和生产迈上了一个新台阶。这些技术进步促进了我国烧结、球团业的巨大发展，也为我国高炉增产、提质、节焦创造了优良的条件。首钢球团厂原有的链篦机-回转窑生产线于1986年6月建成。原设计采用煤基直接还原工艺，年产30万吨金属化球团矿。主题工艺设备为4X52m链篦机,（64.7X74m回转窑，63.7X5Om冷却筒）。由于一些客观原因，1989年对这条生产线改造后变为生产氧化球团矿。1989年转产氧化球团矿以来，对这条生产线的工艺设备进行了多次技术改造。1999年首钢决定采用链篦机回转窑冷却机技术对这条生产线进行改造。具体流程见图1。图1链篦机-回转窑工艺流程图首钢在100万吨/年球
15、团生产线技术改造成功的基础上，决定建设第二条球团生产线，规模确定为200万吨/年，产品确定为熔剂性球团。在200万吨/年球团生产线建设中，技术人员在总结经验基础上，考察吸取了国外的先进技术，技术上更加合理。其表现在一下几方面：1）采用国际上最先进的分流系统用3工艺风流系统图2）采用立式混合机技术立式混合机较卧式混合机具有混合效果均匀、设备事故率低、检修方便、电耗低等优点。3）采用挠性篦床技术链篦机采用可调式铲料板结构，改善了铲料板在高温下的受力情况，而且可实现在线调整，降低了机头漏料率。4）采用变刚度弹簧板技术回转窑大齿圈与筒体的链接采用变刚度弹簧板结构，保证了传动装置运转的平稳性，减少了对窑
16、内衬的冲击负荷。5）采用新型可调垫铁技术回转窑托圈采用新型可调垫铁技术后，使垫铁更换成为可能，非常方便。3.1链篦机一回转窑的优点1）根据球团在升温焙烧过程中强度变化的特点，把热工工艺制度分别置于三个设备上来进行。在链篦机上实现生球的干燥和预热；在回转窑中进行高温焙烧；在冷却机中进行冷却。按照不同的温度要求，使设备比较容易实现既定的热工制度并得到保证。特别是能适当降低设备总体材质的耐高温性能要求，用量较少而且容易得到保证。2）对原料的适应性更强。它不但适应于磁铁矿、赤铁矿和褐铁矿、菱铁矿,而且在原料性质有所变化的情况下，也可靠调整三个设备的速度来求得一定程度的适应。3）燃料不但可用煤气和重油，
17、而且可以100%的使用煤粉，也可混合使用两种燃料。4）产品的质量高且更为均匀。由于球团的干燥和预热是在链篦机上进行的，布料平整，料层静止，在正确的热工制度下，不会产生球团的粉碎；球团的焙烧阶段是在窑内进行，窑内温度可以达到焙烧所要求的温度,使球团得到充分固结;同时，由于球团得到均衡的翻滚，保证了球团焙烧的最终质量要求，而且总体质量也很均匀。5）实现了球团生产的大型化，而且随单系统规模的加大。其规模效益特别明显，能耗也低，但随窑直径的加大，而受制造和运输的限制。3.2链篦机回转窑工艺的缺点1）由于全部工艺过程分在三个设备上完成，因而工艺和设备布置显得不够紧凑，占地面积也较大；设备总吨位也较重，工
18、艺和设备设计都较复杂。2）在回转窑操作过程中，由于物料的运动，窑内粉末量可能增多，在窑内温度过高的情况下会产生粘结、结块和结圈现象。但是，在今天的技术水平下，操作得当，已可基本避免这一现象的出现。3）回热系统的设置可大大降低焙烧球团的热耗，但与带式焙烧比较，由于其管路较长和散热体的体积较大，其热效率略差些。4链篦机回转窑工艺的展望增加球团矿的用量是我国高炉炼铁改善各项技术经济指标的一大措施球团矿本身具有较好的冶金性能，如：铁品位高，有利于提高高炉入炉料的综合品位；均匀而规则的形状，强度高，粉末少，更适于高炉内气流分布的要求；低FeO含量和大量的微孔，体现有较好的还原性。同时，随着链篦机回转窑、
19、带式焙烧机球团技术的发展，优质球团矿的生产以及球团矿在炉内膨胀问题的解决镁球团矿的生产和高炉采用新的布料技术，球团矿的良好的冶金性能得到了进一步发挥。同时也由于环保的要求，在国外先进的高炉炼铁中，球团矿的用量越来越高。例如西欧和日本神户，其球团矿的用量已达70%以上，一般也在20%50%。因此，对于目前我国高炉炼铁，在进行技术改造的同时，在现阶段应实现球团矿优质用量比例20%30%。从而达到提高熟料率，实现更为合理的炉料结构和进一步贯彻精料的目的，使我国高炉炼铁技术水平走上一个新的台阶。目前我国球团矿产量少，质量差，也没有商品球团矿，所需球团主要还靠进口。但我国有着产量丰富的铁精矿和煤资源，且
20、大多数钢铁企业处于内陆，为了满足高炉炼铁的需要，球团矿的发展有着非常广阔的前景。球团矿生产要瞄准世界先进水平目前球团矿的生产已越来越受到人们的关注和青睐，但在发展球团生产的同时，必须注重技术上的高起点和产品质量的高档次，因而应十分重视以下几个问题：1、工艺的先进性我们必须借鉴国外球团生产的经验，采用先进工艺。例如，竖炉球团作为最老的焙烧工艺在国外已全部淘汰，即使采用链篦机-回转窑和带式焙烧机工艺也应尽可能地采用先进工艺技术和设备。例如鼓风干燥，高效的废热利用和短胖窑等。2、坚持大型化的发展方向单机窑的大型化仍然是今天改善球团矿生产的总体质量和改进一系列技术经济指标包括作业率、投资和提高劳动生产
21、率的最基本、最有效的措施。3高质量球团矿的生产高炉采用球团矿是一项提高高炉炼铁技术水平，改善各项指标的最基本的技术措施。但必须使用的是优质球团矿，而决非球团矿就行。质量差的球团矿还会给高炉冶炼带来不良的影响。因而必须十分重视球团矿的质量问题。优质球团矿必须具有铁品位高Si2含量低；抗压和耐磨性能好；还原性好；膨胀小等一系列优越的冶金性能。4重视对环境的影响球团生产工艺较烧结生产对环境的污染要少。但是随着环境保护标准的越来越严格，不但在粉尘方面，而且在SO2和CO2的排放方面也提出了更为严格的要求，因而我们应十分重视在球团生产中的环境保护问题。5结语随着我国钢铁工业发展新阶段的到来和炼铁技术的快
22、速发展，球团的用量也会有一个明显的增长。因而必须十分重视当前球团厂的建设。坚持技术上的高起点，要瞄准世界先进水平，采用先进的生产工艺和高效的设备生产高质量的球团矿。同时，在可能的条件下，实行大型化和商品球团的生产。参考文献Ul胡岳华冯其明.2006.矿物资源加工技术与设备.北京:科学出版社12叶匡吾.三种球团焙烧工艺的评述.烧结球团,2002,1(27)4713唐先觉朱雪琴.浅论我国烧结球团业50年来的技术进步，烧结球团,20046(29):1-314王国胜董辉傅巍等.我国球团焙烧发展现状与展望.全国能源与热工2004年学术年会,200415叶匡吾.我国球团生产的现状与展望.烧结球团,2003,1(28):1-4
