转底炉生产金属化球团工业性试验

转底炉生产金属化球团工业性试验

摘要: 昆钢根据对各种非高炉炼铁工艺进行基础调研, 并与北京科技大学合作进行了昆钢原料条件下转底炉生产金属化球团的实验室试验研究, 找到了昆钢原料条件下转底炉的适宜操作参数。根据研究结果, 决定利用山西瑞拓熔融还原炼铁有限公司的转底炉, 进行生产金属化球团的工业性试验, 试验取得了成功。

关键词: 转底炉; 金属化球团; 试验; 直接还原铁

1 前言

昆钢多年来一直关注非高炉炼铁技术的发展,于2005年成立了非高炉炼铁技术基础调研工作组。工作组对各种非高炉炼铁工艺进行了基础调研, 结合实际提出了适宜昆钢的非高炉炼铁工艺—转底炉生产直接还原铁工艺。并于2006年与北京科技大学合作进行了昆钢原料条件下转底炉生产金属化球团的实验室试验研究。研究结果: 金属化球团金属化率达到85% , 找到了昆钢原料条件下转底炉的适宜操作参数, 即焙烧温度1350℃, C /O 比 1.15, 焙烧时间为25 min。为了验证这一研究结果及转底炉生产金属化球团的可行性, 昆钢决定与山西瑞拓熔融还原炼铁有限公司合作, 利用云南铁矿和煤资源, 在山西瑞拓熔融还原炼铁有限公司的转底炉生产线上, 组织实施转底炉生产直接还原铁的工业性试验, 以获取扩大再生产的实际生产数据,重点对转底炉生产直接还原铁的工艺可行性以及昆钢铁矿资源与转底炉生产直接还原铁工艺的适应性等问题进行验证, 为昆钢开发直接还原铁技术提供技术依据。

2 转底炉生产线工艺流程

转底炉生产工艺流程如图1所示。

原料(铁精矿、无烟煤、粘结剂) 通过电子秤、螺旋称量机进行配料, 混合料经过混碾机碾磨、混匀后, 再通过圆盘给料机供给对辊压球机压球成型, 生球经过干燥, 筛出粉末, 用振动给料机均匀布在转底炉上, 在1 300～1 380℃的炉膛温度下旋转1周后, 金属化球团由螺旋排料机推出, 出炉成品采用水套间接冷却, 最后堆存到成品仓以备下道工序使用。

3 原料准备

试验原料为云南产的铁精矿、无烟煤, 粘结剂由山西瑞拓公司提供。

3.1 原料性能

1) 原料化学成分详见表1、表2。

2) 铁精矿粒度组成详见表3。

3) 无烟煤粒度由锤式破碎机破碎到< 3 mm。

3.2 配料

试验分两个阶段进行, 根据昆钢与北京科技大学在实验室对“转底炉法生产金属化球团及珠铁研究”的结论, 结合粘结剂的情况, 两个阶段试验的配料方案见表4。

表4配料方案

第一阶段使用的粘结剂主要成分为膨润土, 第二阶段中期加入了占粘结剂总量30%的水玻璃。

3.3 压球

将铁精矿、煤粉和粘结剂按表4中的比例配好, 加入适量水分、在混辗机中进行混合碾磨, 混匀后进入对辊压球机压球, 球团外观形状为枕型,几何尺寸

为: 35 mm ×25 mm ×17 mm。检测生球强度如表5。

压球前物料需进行混匀、碾磨, 目的是将结块物料碾散, 充分混匀。混碾机采用行星式轮辗机,型号: HQ - 800, 外形尺寸 4 000 ×2 300 ×2 200,功率185 kW。对辊压球机型号: 75 - 2, 生产能力8.00 t /h。

4焙烧

焙烧在环形转底炉中进行, 环形转底炉相关参数: 直径13.5 m, 炉底宽 3 m,

有效面积约100m2, 设计能力为年产7万t金属化球团。含碳球团通过振动布

料机均匀布在转底炉炉底, 料层厚度为1个球的厚度, 物料随炉底沿顺时针

方向旋转1周, 由螺旋排出进行冷却后堆存。炉底旋转1周的时间在25～30

min之间, 旋转过程中通入发生炉煤气和预热空气, 煤气在炉内燃烧后产生的废气与炉料成逆向运动, 对入炉物料进行加热后, 流入入料口后面的烟道,

在热交换器中与空气或煤气进行热交换后, 从烟囱排入大气。由于煤气烧嘴和空气喷嘴未安装流量表、压力表等仪表, 所以试验期间炉内气氛控制仅凭经验。第一阶段试验炉温较低, 未超过 1 250℃, 且不稳定。第二阶段试验炉温升高, 均超过1 300℃。另外由于烘干系统与转底炉系统能力不匹配, 试验期间始终未使用烘干系统, 部分球团是自然晾干后进行焙烧, 其中第一阶段试验全部用干

球生产, 第二阶段生产有干球, 也有湿球。

4.1工艺参数

试验期间转底炉生产工艺控制参数详见表6。

4.2金属化球团质量

金属化球团分析结果见表7

从表7中可以看出, 粘结剂中加入30%水玻璃后, 金属化球团铁品位明显

提高。这是因为加入水玻璃后, 膨润土配比减小, 配入球团的量减少。

4.3成品冷却

试验用转底炉工艺采用的是两段间接水套振动冷却机, 冷却效果不理想,

且在第一段冷却机内适当喷水加强冷却, 效果仍不理想, 曾多次发生因金属化球团温度过高( > 300℃) , 导致堆存后“自燃”(二次氧化) 的现象。

4.4消耗情况

通过对试验结果进行统计, 生产1 t金属化球团的物料消耗及成本构成详见表8。

从表8 中可以看出, 金属化球团成本为1179.35元/ t, 其中原燃料成

本为1 023.81元/ t,占86.81%。

5试验结果分析

这次试验从配碳量、粘结剂、干球与湿球、焙烧时间、焙烧温度等方面进行

了对比。

1) 当含碳球团的C /O比小于1.0时, 因还原剂不足, 成品球金属化率偏低, 含碳球团的 C /O比大于 1.0时, 可以获得80%以上金属化率的金属化球团。

2) 使用主要成分为膨润土的粘结剂时, 带入的杂质量增加, 粘结剂配比增加, 因膨润土中的杂质在焙烧后全部残留在球团中, 金属化球团的全铁较低; 当粘结剂中加入了占粘结剂总量30%的水玻璃后, 膨润土配比相对减小, 带入的杂质也减少, 金属化球团的全铁提高。