链箅机_回转窑球团生产工艺

世界金属导报/2010年/8月/31日/第010版原料炼铁链箅机-回转窑球团生产工艺廖建国自1966年神户制钢公司在神户炼铁厂内建设了链算机-回转窑球团生产设备以来，已有许多采用相同生产工艺的球团生产设备建成投产本文就球团生产设备的开发过程和各种球团生产工艺的特征进行介绍，同时对链算机-回转窑球团生产工艺的优势和神户制钢公司的各工程项目的最新状况进行了分析1前言目前，世界主要的炼铁方法是采用高炉进行大规模生产的高炉炼铁法和采用电炉进行中小规模生产的电炉炼铁法。

高炉炼铁使用的原料为块矿石、烧结矿和球团矿，电炉炼铁法使用的原料为废钢、还原球团矿和用还原球团矿生产的团矿等。

烧结矿是钢铁原料，其粒度为1 5mm～30mm。

烧结矿以1mm～3mm左右的铁矿石粉为原料，采用粉焦作燃料，利用粉焦的燃烧热使矿石粉部分熔融固结而成。

而球团矿是采用比生产烧结矿更细的铁矿石粉通过造球机制成12mmm左右的球状物，经焙烧而成，它不仅可以用作高炉炼铁原料，而且在盛产天然气的国家还被广泛用作气基直接还原炼铁法的原料。

目前，世界上的高品位块状铁矿石资源越来越少，人们正在考虑采用选矿工艺提高低品位矿的品位后制成球团矿进行利用的方法，尤其是认为通过在高炉和直接还原炉增加球团矿的使用量，可以使球团生产设备在未来发挥重要的作用。

2球团矿生产设备球团矿生产设备一般由以下4个工序构成:·原料装入工序；·原料预处理工序；·造球工序；焙烧工序。

2.1原料装入工序由于球团生产设备的建设场地不同，因此作为原料的铁矿石、添加物、粘合剂等的加入方法不同。

以往，球团厂大部分是建在靠近矿山的地方，生产工序为选矿、精矿处理，原料是通过火车或矿浆管线进行输送。

另一方面，对远离矿山单独建设的球团厂来说，需要大量运送铁矿石，包括运送矿石的专用船、卸货码头、矿石的堆放场地，因此经济上不合算。

2.2原料预处理工序铁矿石是造球用的原料，把铁矿石处理成细粉原料，可以满足造球要求的性能，其处理工序包括了选矿、脱水、粉碎、干燥和调湿等工序。

原料预处理工序一般是把低品位矿粉碎后，提高铁品位，然后去除硫、磷等杂质，再调整粒度。

为提高磁铁矿品位和去除杂质，进行了磁力选矿，对赤铁矿进行了重力选矿和浮游选矿或湿式高磁力选矿。

粉碎方式大致有如下几种:(1)湿式粉碎——干式粉碎(2)开路粉碎——闭路粉碎(3)一段粉碎——多段粉碎由于矿石的种类、性能和配比等不同，因此采用的粉碎方式不同，既要考虑经济性，又要进行适当的相互组合。

采用湿式粉碎时，要配置由浓缩机和过滤器构成的脱水设备，采用干式粉碎时需要安装调湿设备。

干燥工序通常是作为与干式粉碎配套的工序。

调湿工序就是在干式粉碎的原料中添加适当的水并进行均匀混合，使润湿的粉矿适合于造球。

该工序可以调整粉矿原料的特性，粉矿原料的特性会影响球团的质量。

为生产高质量的生球团矿，作为铁矿石的粘合剂一般使用膨润土或有机粘合剂，同时为使成品球团矿的化学成分达到目标值，添加了石灰石或白云石，因此调湿工序还是调整原料化学组成的工序。

2.3造球工序造球工序就是用造球机把在原料预处理工序处理过的润湿粉原料加工成生球团矿的工序。

生球团矿可以用圆筒式造球机或圆盘式造球机造球。

上述两种造球机都是利用离心力的作用，一面使原料转动，一面造球。

由于使用圆筒式造球机时从圆筒排出的球团粒度不均匀，有相当一部分(约占圆筒排出量70%)球团的粒度在规定以下，因此筛分后不得不作为返矿再装回圆筒。

虽然原料条件的变更会使造球的调整困难，但在原料的化学组成、粒度和水分一定的条件下，造球操作稳定。

圆盘式造球机由于离心力的作用，圆盘自身会使生球团在圆盘内形成分级，因此返矿量少。

通过改变圆盘的旋转数、倾斜角度或深度，可以很容易因原料条件变更而调整造球操作。

2.4 焙烧工序球团的焙烧就是把作为粉矿的细颗粒氧化后，在1250℃～1350℃的温度下使赤铁矿颗粒完成固结。

此时，在原料中混有碱性脉石和配加石灰石的情况下，由于球团中会产生低熔点的渣，因此也会变成赤铁矿固结和渣粘结的中间过渡组织。

但是，由于粉矿石中没有混入会变为燃料的粉焦，利用焦炭的燃烧热可以使粉矿石部分熔融，因此焙烧温度比球团化烧结法低，这是球团焙烧工序的优点。

球团的焙烧方式有3种，竖炉式、带式和链算机-回转窑式。

竖炉方式是最早使用的球团焙烧方式，设备的规模小，现在几乎不使用。

带式球团焙烧方式的工业化使用比竖炉式略迟。

它采用简单的设备对球团进行干燥、预热、焙烧和冷却，因此设备的构成简单，操作也比较容易。

由于设备规模也能够大型化，因此目前仍有很多厂采用。

链箅机-回转窑式球团焙烧方式由链箅机、回转窑和冷却机构成。

球团焙烧工序的干燥及预热、培烧、冷却分别采用相应的设备进行。

因此，各工序容易控制，且生成的球团矿质量均匀。

尤其是由于设备规模也能够大型化，因此与带式球团焙烧方式一样被很多厂采用。

表1示出链算机-回转窑球团生产设备和带式球团生产设备主要指标的对比。

3神户制钢公司的球团生产设备为使神户制钢公司炼铁厂原料预处理的最佳化，即为了在烧结车间和球团车间分别根据原料矿粉的性能对原料进行处理，扩大原料预处理的范围，同时为能够有效利用原料矿粉的性能，尤其是为了通过使用球团矿来提高高炉生产能力，神户制钢公司炼铁厂于1966年9月建设了球团生产设备。

神户制钢公司的球团原料大部分是含有褐铁矿的各种赤铁矿粉，因此球团生产采用了干式粉碎-预湿方法，以适应这种原料性能的要求。

另外，在焙烧工序中，采用了Allis-Chalmers公司的链算机-回转窑式球团生产工艺，它能够做到高温且均匀焙烧。

球团的生产能力为年产100万t。

在其之后，加古川炼铁厂也分别在1970年建设了第1球团车间，在1973年建设了第2球团车间，两个车间的年产量都是200万t。

目前，本公司正在生产中的球团设备只有加古川炼铁厂第1球团车间。

为提高产量、减少操作人员和节能，该车间的球团生产设备进行了多次改造，目前年产量约400万t。

神户制钢公司利用自己独有的优势管理球团的生产，通过把生产的球团矿用于神户制钢公司的高炉，以及将自熔性球团矿应用于实际和白云石溶剂性球团矿的开发，因此在日本的大型高炉使用球团矿方面处于领先地位。

4球团焙烧设备的特征神户制钢公司在神户炼铁厂和加古川炼铁厂建设了采用链算机-回转窑方式的球团生产设备。

其后，神户制钢公司进行了不断的独自改进，并以KOBELCO球团设备的形式，不仅在日本国内，而且在国外建设了许多球团厂并交付生产，这些球团厂的焙烧工艺都采用链算机-回转窑方式。

4.1竖炉式球团生产方式竖炉式球团生产方式是最早使用的球团生产方式，它把设在炉外的燃烧室产生的热气体导入炉内提供焙烧所需的热能。

从炉体上部装入的生球团矿在下降过程中与热气体接触进行热交换并被加热。

被加热的球团矿通过冷却输送带被排出炉外。

竖炉的特征是装入的球团矿与热气体充分接触，热效率高。

但另一方面，炉内的温度分布难以均匀，球团矿会被局部加热，造成球团之间产生熔合，或粘附在炉壁上，有可能发生操作困难，这是其缺点。

另外，为降低球团的生产成本，必须提高每台设备的生产量，但竖炉的最大生产量也就是45万t/a左右。

由于该技术古老，且设备难以大型化，因此目前几乎不采用。

4.2带式球团生产方式带式球团生产方式的工业化应用比竖炉球团生产方式略迟，其焙烧方式是将生球团装入被称作“带式台车”的移动式链算上，依次进行干燥、预热、预热和冷却。

与竖炉球团生产方式相比，带式球团生产方式的优点是球团的干燥、预热、焙烧和冷却等各工序的温度控制范围比较宽。

但是，如果改变带式台车的移动速度，各工序的条件会同时发生变化，这也是其缺点。

生球团被装入带有拦板的带式台车上，布料厚度均匀约300mmm。

此时，为保护在焙烧带中暴露在高温中的带式台车和台车拦板，以及防止与带式台车和台车拦板接触的球团发生不均匀烧结，在带式台车上面装入焙烧球团作为铺底料(大约100mm)，在台车的两侧装入也装入焙烧球团作为铺边料。

装入带式台车的生球团按照干燥、预热、焙烧和冷却的顺序从炉内通过，炉内温度保持在预先设置的温度，生球团矿在各工序过程中与空气及燃烧气体之间进行热交换后变为成品球团矿。

由于带式球团生产方式采用简单的设备生产球团，因此生产操作比较容易。

但是，为保护带式台车等机械部件和防止球团质量发生变化，在带式台车的底部和侧面循环填充了一部分成品球团矿，但由于台车要从高温的焙烧工序通过，因此容易损坏。

另外，如前所述，采用带式球团生产设备时由于球团的布料层厚在300mmm左右，因此上下层之间会产生温差，它是造成成品球团矿质量不均匀的原因。

4.3链箅机-回转窑球团生产方式链算机-回转窑球团生产方式是由链算机(移动链算式预热机)、回转窑(回转式焙烧炉)、冷却机(环形转动链算式冷却机)这3个主要设备构成。

先在链算机上按照均匀厚度装入生球团，然后依次进行干燥、脱水、预热，在预热硬化至能承受在回转窑内转动加热的强度后送入回转窑。

球团在回转窑内高温焙烧后送入冷却机冷却后成为成品球团矿。

链算机、回转窑和冷却机的基本设计概念就是要使各自设备能有效地进行从常温到1300℃以上的热传递，在机械方面不会有问题。

链算机用隔墙将干燥室、脱水室和预热室分开。

由于采用了高效的强制对流加热方式，因此生球团的干燥和预热是在比较低的温度下进行热交换。

球团的干燥、脱水和预热的热源不仅可以使用由回转窑排出的废气，还可以使用冷却机排出的热气体，设备整体的热效率高。

回转窑使用比较短的炉窑，入口侧与链算机相连，出口侧与冷却机相连。

为使从链算机排出的预热球团能在高温下进行焙烧，因此用耐火隔热材作窑衬，并采用辐射加热方式使球团的焙烧能在高温下高效、均匀加热。

回转窑采用低速运转，其出口侧比入口侧低。

球团在回转窑内一面被转动，一面被加热，在规定的温度下焙烧后被送入冷却机。

由于这种转动的作用，因此回转窑内的球团全部被均匀加热，能稳定生产出高质量球团矿。

采用吹入空气进行强制对流的冷却方式，将装入环形水平旋转式冷却机的焙烧球团冷却至不会影响装入下道工序的温度。

此时，回收的热气体一部分可以用作回转窑内的燃料燃烧的二次空气和链算机上球团干燥、预热用的气体，这是一种热效率高的生产工艺。

链算机-回转窑式球团生产工艺具有如下优点:(1)球团在回转窑内的焙烧过程中，由于回转窑的转动作用，因此球团的质量均匀。

(2)预热、焙烧和冷却等各工序不仅能关联控制，而且还能够根据需要分别单独控制。

因此，能够将各工序的热气体和球团的热工制度控制在最佳条件下，使之能最佳适应原料和生产量的变化。

(3)由于温度容易控制，因此即使焙烧温度带较低，也能生产出高质量的自熔性球团矿。

(4)燃料消耗低，电耗低。