(一)工艺特点
鞍钢球团由、鞍山冶金院设计,规模为年产200万t氧化镁酸性球团矿,主机为1台321.6m2带式焙烧机于1989年投产,是我国当前最大的球团生产线。其焙烧机的主体部分及与之配套的5套工艺风机是购买澳大利亚罗布河球团厂的二手设备,经国内修、配、改。强力混合机,N-90控制系统从美国引进,其余设备为国内配套。
在设计时,设计院研究室及烧结总厂试验室,反复进行了试验室试验和研究分析,充分讨论球团试验结果,借鉴包钢的经验及参考国外球团厂的生产实践,结合鞍钢的实际情况,确定了合理的工艺流程。
球团车间的工艺流程见工艺流程图,图1.
在工艺流程中配置了精矿干燥系统,加强原料混合,配料措施及设置了生球筛分,整粒工序,除此之外,还在以下几个方面显示出球团车间的工艺特点。
1.采用国内外球团厂先进的生球布料系统
包括包钢球团在内,以前设计的带式球团厂其生球布料系统多采用以下形式:集料皮带→摆动皮带→辊式布料机→焙烧机系统。为了使生球更均匀地布到台车上,鞍钢球团采用了目前世界球团厂最先进的布料形式,即在摆动皮带与辊式布料机之间加一条宽3.3m的可调速皮带机。主要目的是克服摆动皮带布料时的正弦曲线效应、实践证明明效果良好。
2.合理的焙烧制度及工艺参数
在整个工艺流程中,焙烧是关键环节,为使焙烧工艺先进合理,设计院研究室和鞍钢烧结总厂进行了大量的试验研究工作。试验数据经条件转化为设计基本工艺参数,这些参数至为重要,是设计的可靠依据,根据试验确定了合理的焙烧制度及工艺参数。焙烧机上共设七段即鼓风干燥、抽风干燥、预热、焙烧、均热、第一段冷却、第二段冷却,每段的工艺参数。
3.符合鞍钢原料性质的先进的焙烧气体循环流程
图2所示流程综合了国外目前较先进的风流程,吸取了包钢的经验教训,鼓干风来自二冷段通过鼓干风机送来的热风,考虑到鞍钢生球爆裂温度低,将此热风兑入冷风后温度控制在200℃。二冷段的风比较干净,可减少机头环境污染。焙烧后段与均热段抽下的风(一般在600℃左右),经兑冷风后温度控制在300℃,通过回热风机送至抽风干燥段。这个流程克服了过去使用焙烧,均热风作鼓干风用而引起的环境污染较严重的缺点,能够较合理使用余热。[next]
4.燃烧系统开发出“自吸风”助燃技术,节省能耗,并为生产高质量球团矿创造条件
国外球团厂多采用天然气或重油等高热值燃料,燃烧温度高,二次风兑入量大,因此焙烧气体含氧浓度高,保证球团矿充分氧化。鞍钢焙烧机使用的燃料为发热值12540Kj/m3的高炉,集炉混合煤气,使用这种低热值煤气,理论燃烧温度低,而球团矿焙烧温度又要求1300℃,不能过多地加入二次风,影响了焙烧气体中的氧含量。为提高焙烧段的氧化气氛,设计院开发了“自吸风”助燃技术,即用烧嘴把高温回风吸入助燃,以提高燃烧温度,增加二次风兑入量,借以提高氧浓度。据计算,用“自吸风”助燃,可以将焙烧气体氧含量从完全用冷风助燃的11.2%提高到13.49%,可使球团在焙烧过程中有足够的氧量在短期内完成其氧化反应过程,既提高球团矿的质量,又节省能耗。
(二)生产实践
1.开工初期存在的问题
鞍钢球团车间的工艺流程是先进的,合理的,亦符合鞍钢的实际情况。球团车间使用的原料主要是大孤山磁选精矿和烧结总厂自产精矿,基本上稳定。进口的二手设备经修、配、改后运转良好,但由于国内配套设备的制造质量和施工安装等问题,使开工初期生产运行并不顺利。
球团车间于1989年9月8日投入试生产,四个半月只产球团矿39.4万t,台时产量138t/h.1990年球团矿产量为76.4万t,只有设计能力的38.2%,设备作业率仅为58.9%,1991年作业率提高到64.28%,产量达103万t,达产率为51.5%。导致产量低,作业率低,检修率高的主要原因是机械设备故障多,如:运输胶带机故障(跑偏,压料自动停);圆盘造球机产量低;生球辊筛瓷辊卡坏;台车更换困难;焙烧炉燃烧室烧塌;干燥机干燥效果差等,还有一些电气故障,这些原因都影响达产。
2.改进措施
针对上述原因,现场对一些设施进行了改进。
(1)改造焙烧炉
球团焙烧机全长96m其中高温焙烧段24m,占总面积的25%,每侧设12个烧嘴,焙烧固结时间约9min。 生产实践发现,原燃烧室偏长,烧嘴直径偏小,燃烧强度大,控制不好,会使燃烧室的温度过高,再加上使用的刚玉环砖质量低劣,使燃烧室故障较多。解决的办法是:(1)采用混合充分,火焰长度适宜,温度分布均匀的不预混烧嘴;(2)将燃烧室的长度由2575mm缩短到1500mm,使火焰温度的峰值移至焙烧炉膛的大空间再扩散,减轻燃烧室的热负荷;(3)改用质量好的耐火砖。
改造后的生产测定表明,效果良好,炉子寿命大大延长。
(2)改进圆盘造球机刮刀
球团车间原设计7台ф6000mm圆盘造球机,边高600mm,倾角48°~58°,转速为5.5转/min、6.5转min、7.5转/min,三档可调,驱动功率90kW,台时产量60~65t。使用旋转刮刀。投产初期旋转刮刀清底效果差,球盘粘料严重,导致造球产量低,甚至常常引起停车事故。
现场为维护生产,只好忍痛割爱把旋转刮刀改为传统的固定刮刀,清边清底同时进行,情况大有好转,单机产量60~70t,达到设计能力,生球的抗压,落下指标也都达到设计要求。但随之却带来了能耗的增加,造球机传动电机电流从50A上升到90A。由此可见,用固定刮刀代替旋转刮刀并不是最佳方案。设计院针对存在的问题,对此进行了攻关,并获得成功,改进后的设备在鞍钢球团做了运转试验,并已投入酒钢烧结使用,效果良好。
(3)改进精矿干燥炉的给料方式
精矿干燥机直径3.6m,长24m,给料溜槽随设备带来,是ф5600mm铸铁圆管,长约4.5m,整个给料管穿过于干燥机炉膛,干燥气体温度700℃,当精矿水分较大时,虽然给料管安装角度达70°,但受热后精矿粘在管壁上,不久即将整个溜槽堵满,无法进行干燥作业。后来将进料管外移,脱离炉子,同时改进燃烧室,解决了堵料问题,也提高了干燥热效率,改进以后干燥机的干燥能力基本上达到了200t/h的设计要求。
(4)其他改造
改造摆动给料机的开关,使其由原来的无触点开关和继电器切换开关,改用霍尔开关和M-84控制器配合,使摆动给料皮带实现三级变速,不但降低停车率,而且改善布料效果。
更换成品筛,球团矿的成品筛是为了筛出铺底料和铺边料。原设计采用两台冷矿振动筛(其中一台备用)。由于振动严重,维修量大,筛分效率低,使铺底料中粉末多,后来更换成等厚节支筛,它具有振源分散,振动负荷小,筛分效率高,维修量小的优点。投产后效果良好。
(三)主要生产指标分析
鞍钢球团经过几年的生产实践,现在年产量已突破设计水平,各项主要技术指标均已达到国内带式焙烧机生产球团矿的领先水平。
鞍钢球团车间自1989年投产以来,至1992年初,各项指标均处于较低水平。经技术改造后,设备作业率和台时产量迅速达到一定水平,并逐年提高。
随着球团矿产量的提高,球团矿电耗,煤气消耗和工序能耗降低,降低的幅度非常明显,充分显示了大型焙烧机生产球团矿的优越性。球团矿的质量也在逐年提高,并且其转鼓指数和抗压强度能够保持在较高的水平。
(四)高炉使用效果
鞍钢球团主要供10号、11号、7号高炉使用,三座高炉均是容积2500m3以上的大高炉。10号和11号高炉使用的是新烧结分厂生产的高碱度冷烧结矿和酸性球团矿,其配比约7:3.7号高炉以前使用单一碱度自熔性烧结矿,生产指标一直落后,1997年公司将鞍钢老三烧热烧结矿工艺改为冷烧结矿工艺,生产高碱度冷烧结矿,与酸性球团矿搭配,比例约8:2,供7号高炉使用。从三座大高炉几年的生产情况看:鞍钢酸性球团矿和高碱度烧结矿均能满足大型高炉生产要求,并且高炉使用新型炉料以后,各项技术经济指标明显改善,高炉利用系数提高,焦比降低,使鞍钢大型高炉技术经济指标迈入全国先进行列。
本文简述了包钢球团车间的生产概况,较详细地介绍了鞍钢球团车间的生产实践。如果说包钢带式球团——我国20世纪60年代引进的第一台大型球团设备,它的建成与生产,为我国球团技术的发展提供了宝贵的经验,那么鞍钢带式球团———我国目前最大的球团生产线多年的生产实践,展示了大型焙烧机生产球团矿的优越性及带式焙烧机生产球团矿在全国球团矿生产中举足轻重的地位。
我国铁矿资源比较丰富,但均为贫矿,需经选矿富集,因此大力发展我国球团生产是解决我国高炉生产的一项长期艰巨的任务,而带式球团在包钢及鞍钢的生产实践,为发展我国带式球团提供了依据。
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