提高球团矿抗压强度的生产实践
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1 前言
为改善高炉炉料结构和实现精料方针,必须提高高炉炉料中的球团矿配加量。
但球团矿的质量对高炉冶炼有着至关重要的影响。
尤其是近两年公司几座高炉都进行了扩容改造,新扩容的
3#高炉已达到460 m3,因此对球团矿的质量要求也越来越高。
球团矿抗压强度是其主要的理化性能指标之一,对高炉冶炼是否顺行有着重要的影响。
国际公认的标准是:在海运和长途运输的情况下,球团矿的抗压强度要大于2 500 N/个;而直接用于高炉炼铁时,可适当低些,一般要求大于2 000 N/个。
另外,为了更好地体现球团矿优越的冶金性能,必须强调球团矿强度的均匀性。
按规定个数所测得的强度,不但其平均值要符合要求,而且所测试样中强度大于2 500 N/个的球所占的百分率要达到一定标准,通常链算机一回转窑工艺生产的成品球团矿应在90%~95%。
因此,必须提高成品球团矿抗压强度和合格率,以满足高炉生产的需要。
2 影响球团矿抗压强度的因素
影响球团矿抗压强度的因素主要有原料和生球质量、热工参数和设备结构的制约。
其次,当环冷机内出现红球时,为保护成品输送皮带,被迫在三冷段内部打水进行冷却,也会对球团矿抗压强度造成影响。
3提高球团矿抗压强度的措施
3.1提高生球质量指标
生球质量指标对球团矿的抗压强度有直接的影响。
在造球工序主要控制生球以下几项指标:落下强度、湿球水分、粒度合格率。
从生产实践中生球水分和生球落下强度对比可知,生球水分和落下强度有一定联系:水分大时,生球落下强度有所上升;但生球水分过大,虽然塑性增强,且落下强度提高,但不利于链箅机过程的干燥及预热等,降低生球的爆裂温度。
实践证明,生球水分过大,势必延长干燥时间,湿球进入链算机干燥段后,由于球内外湿度相差大引起不均匀收缩严重,而使球团产生裂纹,干燥产生的裂纹可导致焙烧球团矿的强度降低67%~80%,。
此外,如果生球水分过大,干燥时间不足,当蒸发面移向内部后,由于内部水分的蒸发而形成的过剩蒸汽压,使生球发生爆裂产生粉末,影响链箅机的透气性且降低成品率。
同时,生球的粒度在很大程度上决定了造球机的生产率和生球落下强度。
粒度小,生产率高;粒度大,造球时间长,生产率低,落下强度就越低。
但粒度太小,抗压强度就变小,从而影响了链箅机的透气性。
因此,合理的生球粒度既是提高生球产量的需要,也是提高生球落下强度的需要。
生球粒度中8~16 mm粒级含量基本上随生球落下强度变化,成品球抗压强度也与生球强度有一定关系,生球强度越好,成品球抗压强度越好。
因此,保证生球质量是得到优质球团矿的前提。
3.1.1生球落下强度和粒度合格率低的原因
造成生球落下强度和粒度合格率低的主要原因是:
1)我厂球团生产所用精粉供货厂家达22家之多,各厂家精粉质量不一,而精粉料场场地狭窄,分点堆放困难,给配料工序带来了相当的困难,只能随进随吃,造成造球波动。
2)精粉理化性能指标低,粒度较粗,平均粒度一200目仅为57.12%,同时精粉中杂质较多,品位低,FeO含量高。
3)膨润土质量波动较大,进厂膨润土检测结果滞后,经常在造球工序反映出膨润土质量指标的变化。
4)由于产量的提高,原有润磨机能力已不能满足生产要求,新加一条旁通皮带过料,使造球原料粒度较粗,表面活化能降低,造成成球困难,生球落下强度降低。
5)造球盘倾角和转速不能及时调整满足原料结构的变化。
6)造球工的操作技术参差不齐,不能及时准确的判断。
3.1.2采取的主要措施
1)优化原料结构,针对精粉厂家多的实际情况,新建一个精粉料场,对精粉进行分点堆放,天车分点抓料,优化配矿。
2)球团原料应具有一定的粒度和合适的粒度组成,适宜的水分,均匀而良好的化学成分,这都是生产球团矿的重要保证。
与烧结不同,球团矿的强度主要来自.Fe2O3的再结晶和固相固结。
因此,用于球团生产的铁精矿品位应尽可能高,而FeO含量则应尽可能低,以降低膨润土用量。
铁精矿要有一定的细度,这是保证造球过程顺利进行的基本条件。
一般情况下,粒度越细,矿粉的比表面积越大,颗粒表面间的分子作用力也越大,有利于成球。
在含有部分微绌颗粒的条件下,颗粒之间排列非常紧密,毛细管作用得到加强,所以,铁精矿中超细粒级(尤其是<10μm粒级)
的存在,对造球非常重要。
因此,严把精粉验收质量关,提高精粉质量,为造球服务。
3)增加膨润土取样化验(主要化验吸蓝量、膨胀倍数、2 h吸水率、细度和水分)的次数,做到车车取样,对不合格膨润土拒收,避免由于膨润土质量波动造成生球落下强度降低。
4)加强理论学习,提高磨机工的操作技能和责任心。
同时,优化润磨机介质级配,使之更加趋于合理。
5)根据原料结构的变化,对造球盘倾角和转速做出了适当的调整。
6)通过培训提高造球工的操作技能,同时下发造球岗位工艺操作管理规定,如不符合要求,给予经济考核。
7)配加炼钢红泥。
炼钢红泥一200目粒级在80%,以上,经过充分混匀的红泥,具有良好的粘结性能,同时红泥中含铁在58%以上.有助于提高球团矿品位。
炼钢红泥的化学成分和粒度组成见表1。
从表l可看出,炼钢红泥粒度较细,其中<0.074 mm的比例达到83%,污泥固体物浓度在l 5%~20%时,静置2小时,无明显沉淀;含水35%~50%时,粘性大,脱水困难。
实验室和工业试验表明,炼钢污泥品位高,粒度细,粘性大,能有效地改善生球强度和粒度合格率。
3.1.3湿球水分大的原因
造成湿球水分大的主要原因是:
1)进厂原料水分大。
由于供货厂家为防止精粉在运输过程中流失,在精粉中喷水,使进厂精粉水分大。
2)随着产量的提高,烘干机能力已呈现不足趋势,不能有效达到造球所需适宜的原料水分要求。
3)造球工对“滴水成球,雾水长大,无水紧密”操作原则认识模糊,片面追求产量,开大水促使生球迅速长大,造成生球水分大。
3.1.4采取的主要措施
1)新建一个精粉料场,进行分点堆放,先自然渗水。
2)将烘干机煤气烧嘴中焦炉煤气管道由原来的ø50 mm改为ø100 mm,加大焦炉煤气用量,提高烘干机系统风温。
3)加强造球工操作技能的培训,提高造球工的理论水平和操作水平。
3.2提高链箅机透气性
链箅机是一种按逆流原理工作的热交换设备,保证链箅机内生球正常的干燥、预热的条件是箅床上的生球具有良好的透气性。
正常工况下,料层透气性好,料层阻力小,热废气穿透能力强,有利于生球的干燥、预热,提高入窑生球的抗压强度,有利于窑内的氧化焙烧。
3.2.1链箅机内料层透气性差的原因
造成链箅机内料层透气性差的原因主要有:
1)辊筛工未及时清理辊子上的粘料,使生球筛分效果变差,造成部分粉子进入链算机内。
2)链箅机工布料作业不规范,料层过厚,拦板刮料,料面不均匀,一影响生球干燥。
3)生球质量波动影响链算机热工参数的控制,造成干燥、预热过程中部分生球的破裂。
4)中控工对链箅机系统温度调整不适宜,造成生球破裂。
3.2.2采取的措施
1)要求辊筛工每半小时清理一次辊筛粘料,保证筛分效果。
2)布料操作要求均匀平整,料层厚度控制在180~190 mm。
遇到溜料板粘料时,须及时清理,避免布料出现拉沟现象。
3)加强与造球岗位的联系,同时在造球岗位设立湿球质量记录台,发现生球质量变差,大块、粉子增多时要及时提醒造球工并通知中控室。
4)根据我们平时的观察,链箅机3#烟罩温度低于850℃,3#风箱温度低于350℃时,生球干燥变差,因此将3#烟罩温度确定在850℃以上,3#风箱温度确定在400℃以上。
3.3提高窑内氧化气氛,控制加温速度,改善焙烧效果
Fe203再结晶连接是磁铁矿氧化球团同结的主要形式。
当磁铁矿球团在氧化气氛中焙烧时,氧化过程由球的表面沿同心球面向内推进,氧化温度达l 000℃时,约95%的磁铁矿氧化成新生
的Fe203,并形成微晶键。
在最佳焙烧制度下,一方面残存的磁铁矿继续氧化,另一方面赤铁矿晶粒扩散增强,并产生再结晶和聚晶长大,颗粒之间的孔隙变圆,孔隙率下降,球体积收缩,球内各颗粒连接成一个致密的整体,因而使球的强度大大提高。
若在中性气氛或还原性气氛中焙烧时,Fe3O4再结晶速度慢,再结晶不完全,主要依靠形成硅酸盐(FeO一SiO2)、钙铁硅酸盐、铁酸钙等来固结,造成球团矿的抗压强度降低。
同时,球团的加温速度对其成品抗压强度有重要的影响。
3.3.1窑内氧化气氛不足的原因
造成窑内氧化气氛不足的原因主要有:
1)对氧化焙烧的认识不深刻,不能严格执行热工工艺制度和一次风、高炉煤气、焦炉煤气比例。
2)在调节链算机、回转窑温度时的方法不当,破坏炉内的氧化气氛。
3)高炉煤气、焦炉煤气压力、发热值波动,无法控制。
4)看火工忽视回热风对窑内氧化气氛的保证作用。
3.3.2采取的主要措施
1)加强理论学习,提高职工的操作技能,同时,让看火工进主控室操作,在实际操作中以看火工为主。
在生产过程中出现异常情况,要及时分析原因,制定对策。
2)强调在氧化气氛下操作,看火工要经常观察窑内气氛,尤其在温度调整前后。
3)煤气压力长期低,热量不足,应请示调度后进行减产操作,确保球团矿能够氧化充分。
4)在日常操作中,强调二次风对窑内氧化气氛的补充作用,应该根据产量和温度合理调节。
3.3.3控制加温速度,改善焙烧效果
加温速度过快时,外壳收缩严重,使孔隙封闭,一方面妨碍内层氧化,另一方面由于收缩应力的积累引起球表面形成小裂纹。
在焙烧的球团中时常会出现同心裂纹,它是导致球团强度下降的主要原因。
同心裂纹产生在氧化的外壳和未氧化的磁铁矿之间。
氧化发生在已氧化的外壳和未氧化的磁铁矿之问,并沿着同心圆向核心推进,当温度过高时,外壳致密,氧难以扩散进去,内部磁铁矿再结品,渣相熔融收缩离开外壳,是两种不同的物质问形成同心裂纹。
目前,生产中依靠提高链算机预热段温度和窑尾温度来控制加温速度,尽量减轻形成同心裂纹降低抗压强度.
3.4提高环冷机布料厚度和一冷段温度
经过焙烧的球团进入环冷机后发生二次氧化和再结晶过程,为保证这一过程,必须提高布料厚度和一冷段温度,生产中布料厚度控制在650~760 mm,一冷段温度控制在950~1 050℃之间。
3.5加强设备管理和技术改造
1)加强点巡检管理,减少设备故障停机造成系统温度降低,使球团不能得到充分焙烧和氧化,从而降低球团抗压强度。
2)对窑头筒节长度和环冷机平料砣进行改造,减少红料的出现,避免直接打水造成球团激冷破碎。
4 效果分析
通过不断摸索影响球团矿抗压强度的177I素,总结出了提高抗压强度的措施。
球团矿抗压强度变化情况表2。
5 结论
1)南于原料和生球质量对球团矿的抗压强度影响较大,为保证生球指标满足生产需要,精粉一200目粒级一般>t60%,生球落下强度控制在5~8次/个,湿球水分≤8.5%,粒度合格率≥80%。
2)链箅机内透气性对球团矿抗压强度有很大的影响,为了保证透气性,链箅机布料平整,厚度(1 60±5)mm。
3)窑内氧化气氛对球团矿抗压强度也有很大影响,为保证焙烧制度,入窑温度控制在1 000~1 050℃,窑头温度980~1 030℃,环冷机一冷段温度950~1 050℃。