球团生产工艺与设备前景展望

《冶金自动化工程案例分析》课程论文

球团生产工艺与设备前景展望

电子与信息工程学院

自动化094班

张宇

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球团生产工艺与设备前景展望

电子与信息工程学院自动化094班张宇

摘要：球团生产工艺是一种提炼球团矿的生产工艺，球团与烧结是钢铁冶炼行业中作为提炼铁矿石的两种常用工艺。球团矿就是把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后，在加水润湿的条件下，通过造球机滚动成球，再经过干燥焙烧，固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。本文侧重分析国内外球团生产设备现状与发展前景分析，其间，包含烧结与球团生产区别，以及国内球团需求分析等。

关键字：球团；工艺流程；设备；前景展望；

一．国内外球团需求分析

铁矿球团是20世纪早期开发出的一种细粒铁精矿的造块方法。它是富矿资源日益枯竭、贫矿资源大量开发利用的结果。随着现代高炉炼铁对精料提出的几近苛刻的要求，以及钢铁冶炼短流程的兴起，球团矿在钢铁工业中的作用越加重要，已成为一种不可或缺的优质冶金炉料。近些年来，国际市场上球团矿涨价幅度远高于铁矿块矿和粉矿，这种情况在一定时期内仍将保持上升趋势。目前，全世界有近20多个国家生产球团矿，球团矿总生产能力约为3.181亿吨/年，其中炼铁高炉用球团矿生产能力为2.36亿吨/年，占76.6%，直接还原用球团矿生产能力为7200万吨/年，占23.4%，全世界球团年出口量约为9000 万吨/年。北美球团矿年产量最高，每年生产能力约为1.002 亿吨，加拿大的球团矿80%供出口，而美国球团矿基本上供本国钢铁厂消费。目前正在建设的球团厂生产能力为1575 万吨/年，主要生产国家有俄罗斯、美国、巴西、瑞典和墨西哥等。

二.球团生产方法及工艺流程

目前世界上球团生产应用较为普通的方法有竖炉球团法、带式焙烧机球团法和链箅机-回转窑球团法。竖炉球团法是最早发展起来的，曾一度发展很快。但随着钢铁工业的发展，要求球团工艺不仅能处理磁铁矿，而且能处理赤铁矿、褐铁矿及土状赤铁矿等，另外高炉对球团矿的需求量不断增加，要求设备向大型化发展。因此相机发展了带式焙烧机球团法和链箅机-回转窑球团法、环形焙烧炉等方法。这些方法一直处于彼此相互竞争状态。

球团法按生产设备形式分，有竖炉焙烧、带式焙烧机焙烧和链箅机-回转窑焙烧及隧道窑、平地吹土球等多种。

根据球团的理化性能和焙烧工艺不同，球团成品有氧化球团、还原性球团、金属化球团以及综合处理的氯化焙烧球团之分。目前国内生产一氧化球团矿为主。竖炉及带式机焙烧是生产氧化球团矿的主要方法。

图1是典型的我国球团矿生产工艺流程，与国外不同的是在混料后造球前（或配料后混料前）加有烘干设施，这是弥补精矿粉水分高而且不稳定的不足，一般烘干设施是将精矿粉水分控制到比最适宜造球水分低1%-2%。由于我国精矿粉粒度过粗，比表面积小，所以在新建的球团厂的流程中又加了润磨机，在造球前混合料经润磨机加工，可使经润磨机加工，可使精矿粉的比表面积增加10%-15%，有利于造球。

球团生产一般包括原料准备、配料、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和反矿

处理等工序，其中原料准备、配料、混合和烧结过程相似。

图1 球团矿生产的工艺流程

烧结自动化工艺与球团生产工艺流程区别：

1.随着地球资源的不断开采，富矿短缺，必须不断扩大贫矿资源的利用，而选矿技术的进步可经济地选出高品位细磨铁精矿，其粒度从-200网目（小于

0.074mm）进一步减少到-325网目（小于0.044mm）。这种过细精矿不益于烧结，透气性不好，影响烧结矿产量和质量的提高，而用球团方法处理却很适宜，因为过细精矿易于成球，粒度愈细，成球性愈好，球团强度愈高。

2.成品矿的形状不同：烧结矿是形状不规则的多孔质块矿，而球团矿是形状规则的10～25mm的球球团矿较烧结矿粒度均匀，微气孔多，还原性好，强度高，且易于贮存，有利于强化高炉生产。

3.适于球团法处理的原料已从磁铁矿扩展到赤铁矿、褐铁矿以及各种含铁粉尘，化工硫酸渣等；从产品来看，不仅能制造常规氧化球团，还可以生产还原球团、金属化球团等；同时球团方法适用于有色金属的回收，有利于开展综合利用。

4.固结成块的机理不同：烧结矿是靠液相固结的，为了保证烧结矿的强度，要求产生一定数量的液相，因此混合料中必须有燃料，为烧结过程提供热源。而球团矿主要是依靠矿粉颗粒的高温再结晶固结的，不需要产生液相，热量由焙烧炉内的燃料燃烧提供，混合料中不加燃料

5.生产工艺不同：烧结料的混合与造球是在混合机内同时进行的，成球不完全，混合料中仍然含有相当数量未成球的小颗粒。而球团矿生产工艺中必须有专门的造球工序和设备（造球盘等），将全部混合料造成10～25mm的球，小于10mm 的小球要筛出重新造球。

三．我国球团生产概况

我国球团厂生产发展在相当长时期内一直处于企业数量少、规模小、水平低，“小而散”的生产状态，所生产的球团矿品位低、冶金性能差、质量不稳定，无

法满足高炉生产的需要。随着我国炼铁工业逐步的以高碱度烧结矿合理配用酸性球团矿为主要形式的高炉炉料结构的确立，尤其是现代炼铁工业对原料的苛刻要求，促使球团矿成为高炉炉料的重要组成部分。近十年来，我国球团矿生产得到较快发展，年产量达到3000 万吨，但仍仅占高炉炉料的10%左右，与国外高达50%甚至更高比例相比，相差甚远。我国球团生产具有良好的发展前景。具不完全统计，截止2003年底，不包括地方小球团，全国约有40 家企业的近70多条各式球团生产线生产或在建，其中63座竖炉球团矿产量为2400万吨，5年中净增产量1600万吨，2 台带式焙烧机产量为325.3 万吨，3 座链箅机-回转窑生产装置球团矿产量为193.3 万吨（不含2003 年6 台投产设备产量），所占比例分别为82.2%、11.2%和6.6%。在上述的球团生产中，大多数企业的技术经济指标得到了显著提高，我国球团矿生产进入了空前快速发展时期。

四.国内外球团生产设备比较

1.国内球团设备现状

国内球团设备正在快速向世界球团设备发展模式靠近，现在以竖炉球团矿为主，将变为以链箅机-回转窑（含带式机）球团矿和竖炉各占一半的生产格局。我国现有63座以上的竖炉在生产，总面积超过520m2，具有近3000万吨的生产能力。随着我国炼铁高炉大型化和合理高炉炉料需要高质量酸性球团矿的要求，急需要建设一批大型球团厂。首钢将原生产金属化球团矿的链箅机-回转窑设备改造为氧化球团矿生产装置的顺利投产，标志着我国球团设备的发展方向。首钢200万吨/年、鞍钢弓矿1号200万吨/年、武钢程潮120万吨/年、柳钢120万吨/年、莱钢30万吨/年的链箅机-回转窑球团生产装置于2003年相继建成投产，形成了730 万吨/年球团矿的生产能力。鞍钢弓矿2号球团、柳钢2号球团、太钢2号球团、攀钢球团、昆钢和信阳等链箅机-回转窑球团生产装置在2004年也已建成。武钢程潮的500万吨/年球团、杭钢300万吨/年球团、沙钢2×240万吨/年球团、新疆100万吨/年球团项目均在设计之中。这些项目建成之后链箅机-回转窑球团矿的总生产能力将超过3200万吨/年，国内目前两台带式机生产能力为330万吨/年，共有3500万吨/年生产能力。全国球团矿总生产能力将达到7000万吨/年左右，其中50%将为链箅机-回转窑和带式机生产的优质球团矿。将为高炉提供20%左右的酸性炉料，为炼铁高炉的高产低耗创造有利的原料条件。

2.国外球团设备现状

国外球团焙烧设备，进10 年来主要是带式焙烧机和链箅机-回转窑二者竞相发展，增长较快。20世纪70年代，当时世界上投产的最大的带式焙烧机有效面积达到704平方米，建在巴西萨马尔科公司乌布角球团厂，共有两台704平方米带式焙烧机，每台生产能力为500万吨/年。

五.球团设备发展前景展望

1.国内球团设备发展趋势

国内为了适应钢铁工业和炼铁技术不断发展的需要，必须重视现代球团工业建设，应坚持技术上的高起点，瞄准世界先进水平，在球团厂建设中，应采用先进的生产工艺和高效、大型球团设备。我国原料供应稳定性差，成分复杂多变，加之焙烧球团的热源目前主要依靠燃煤，高热值的燃气和燃油供应相对困难。因此，采用链箅机-回转窑和带式焙烧机这类大型设备，无疑更能满足和达到球团生产要求。此外，采用链箅机-回转窑和带式焙烧机工艺应尽可能多地采用新技术和新设备，如采用鼓风干燥，以及高效的废热利用和短胖窑等。坚持发展单机的大型化，是我国今后改善球团矿生产总质量和改进一系列技术经济指标，包括