基本介紹
- 中文名：鏈篦機-迴轉窯
- 外文名：grate-rotary kiln grate kiln
概要,簡介,原料,
概要
簡介
中國鏈篦機-迴轉窯球團發展很快，從2000年首鋼球團廠截窯改造成功，至今僅五年時間就建成了二十多條生產 線。目前，還有十條以上生產線正在建設中。在鏈篦機-迴轉窯球團日趨發展的今天，對其工藝技術問題進行深入研究十分必要。結合設計與生產實踐，對以下 幾個問題進行探討。
原料
目前，中國鏈篦機-迴轉窯球團廠使用的含鐵原料基本上有以下幾種：
（1）鋼鐵公司所屬礦山生產的鐵精礦
（1）鋼鐵公司所屬礦山生產的鐵精礦
如鞍鋼所屬礦山（弓長嶺、大孤山）、本鋼所屬礦山（南芬、歪頭山）、首鋼所屬礦山（水廠、大石河）、太鋼所屬礦山（峨口）、武鋼所屬礦山（程潮）等，上述 礦山所產鐵精礦質量較好，磁鐵礦品位一般在67%～68%，且粒度細，是生產球團礦的良好原料。其中一些礦山採取了提鐵降矽新工藝，使精礦品位大幅度提 高，SiO2降至5%以下，而精礦粒度變得更細，更適合球團礦生產。
（2）地方中小企業及小礦山生產的鐵精礦
這部分鐵精礦大多為磁鐵精礦，含硫、磷及有害雜質低，含鐵品位通常在62%～64%左右，粒度偏粗，一般-200目占60%～70%，用作生產球團礦的原 料時，需細磨處理。目前，國內球團廠常用的辦法是採用潤磨機或高壓輥磨機處理，以提高鐵精礦細度，增加其表面活性。
（3）進口赤鐵精礦
從理論上講，使用赤鐵精礦、磁鐵精礦或赤磁混合鐵精礦作原料，採用鏈篦機-迴轉窯工藝均可生產出高質量的球團礦。國外球團廠使用赤鐵精礦、磁鐵精礦或赤磁 混合鐵精礦的都有。但相比之下，使用磁鐵精礦作原料時所需熱耗較低，單位產量高；而使用赤鐵精礦，相應的熱耗高，單位產量低。這是由於兩種鐵礦物組成不同 所導致的差異。磁鐵礦的化學成分是Fe3O4，赤鐵礦是Fe2O3。 磁鐵礦在預熱過程中氧化為赤鐵礦，同時大量放熱，產生再結晶從而提高強度。而赤鐵礦卻不發生放熱反應，需要在較高預熱溫度下，經過較長預熱時間才能促進其 再結晶過程進行。由於赤鐵礦的這種特性，預熱時間要長，特別是預熱溫度要高，焙燒溫度也較高。因此，相同規格的設備，使用不同原料時，其產量、熱耗、設備 壽命均不同。相對而言，使用赤鐵礦時工藝難度增加，對設備質量要求更高。因此，使用赤鐵精礦的球團廠都尋求配加部分磁鐵精礦的生產模式。
從以上情況看，關於球團原料問題，應做以下幾方面的工作：
第一，細磨精礦粉。使精礦粒度從目前的-200目占60%～70%提高到85%以上，鐵品位提高到68%以上，同時降低SiO2含量到5%以下，以滿足球團生產要求。
第二，加強赤鐵精礦用於球團生產的研究。根據國情，尋求以赤鐵精礦為主，配加磁鐵精礦生產優質球團礦的技術條件。
第三，調整目前的原料深加工和爐料結構。降低國內磁鐵精礦用於燒結的比例，增加進口赤鐵礦粉用於燒結。充分利用國內資源優勢，將大量優質鐵精礦，尤其是磁鐵精礦用於球團礦生產。
（2）地方中小企業及小礦山生產的鐵精礦
這部分鐵精礦大多為磁鐵精礦，含硫、磷及有害雜質低，含鐵品位通常在62%～64%左右，粒度偏粗，一般-200目占60%～70%，用作生產球團礦的原 料時，需細磨處理。目前，國內球團廠常用的辦法是採用潤磨機或高壓輥磨機處理，以提高鐵精礦細度，增加其表面活性。
（3）進口赤鐵精礦
從理論上講，使用赤鐵精礦、磁鐵精礦或赤磁混合鐵精礦作原料，採用鏈篦機-迴轉窯工藝均可生產出高質量的球團礦。國外球團廠使用赤鐵精礦、磁鐵精礦或赤磁 混合鐵精礦的都有。但相比之下，使用磁鐵精礦作原料時所需熱耗較低，單位產量高；而使用赤鐵精礦，相應的熱耗高，單位產量低。這是由於兩種鐵礦物組成不同 所導致的差異。磁鐵礦的化學成分是Fe3O4，赤鐵礦是Fe2O3。 磁鐵礦在預熱過程中氧化為赤鐵礦，同時大量放熱，產生再結晶從而提高強度。而赤鐵礦卻不發生放熱反應，需要在較高預熱溫度下，經過較長預熱時間才能促進其 再結晶過程進行。由於赤鐵礦的這種特性，預熱時間要長，特別是預熱溫度要高，焙燒溫度也較高。因此，相同規格的設備，使用不同原料時，其產量、熱耗、設備 壽命均不同。相對而言，使用赤鐵礦時工藝難度增加，對設備質量要求更高。因此，使用赤鐵精礦的球團廠都尋求配加部分磁鐵精礦的生產模式。
從以上情況看，關於球團原料問題，應做以下幾方面的工作：
第一，細磨精礦粉。使精礦粒度從目前的-200目占60%～70%提高到85%以上，鐵品位提高到68%以上，同時降低SiO2含量到5%以下，以滿足球團生產要求。
第二，加強赤鐵精礦用於球團生產的研究。根據國情，尋求以赤鐵精礦為主，配加磁鐵精礦生產優質球團礦的技術條件。
第三，調整目前的原料深加工和爐料結構。降低國內磁鐵精礦用於燒結的比例，增加進口赤鐵礦粉用於燒結。充分利用國內資源優勢，將大量優質鐵精礦，尤其是磁鐵精礦用於球團礦生產。
鏈篦機迴轉窯 - 熱工制度其特點是：
鼓風乾燥段的低溫熱風來自環冷機第三冷卻段；抽風乾燥段熱源是來自鏈篦機預熱Ⅱ段的回收熱廢氣；預熱Ⅰ段熱源是來自環冷機二冷段的熱廢氣；預熱 Ⅱ段熱源是來自迴轉窯窯尾的熱廢氣；環冷機第一冷卻段高溫熱風直接入窯作二次風。實踐證明，這種風流系統是合理、可靠的，對原料適應性強，熱利用率高。國 內很多球團廠正是因為選用了合理的風流程，才能保證投產成功。風是工藝過程的傳熱介質，風量分配是各段熱量需求的體現，熱量平衡是靠風量平衡來完成的。因 此，確定風流程以後，風機的選取是建立風量平衡的關鍵。在確定風機能力時，要充分考慮風流系統中的漏風率、阻力和風溫變化，將其計入平衡系統中。這是風平 衡中較難控制的變數，如果考慮不足，沒有調節餘地，勢必影響產量；而風量過剩，則造成浪費。因此，尋求最佳的風機參數，也是一項需要探討的技術問題。
確定合理的熱工制度是保證鏈篦機-迴轉窯工藝成功的關鍵。因此，應根據不同礦石性質和對產、質量的要求，選擇鏈篦機、迴轉窯、環冷機的工藝參數，制定合理 的工藝風流程及乾燥、預熱、焙燒制度，以保證生產過程順利進行，獲得最佳指標。鏈篦機-迴轉窯工藝的熱工制度應從以下兩個方面體現：
(1) 風量平衡
(2) 熱量平衡通過熱平衡分析能找出各工藝段熱能分配比例和熱利用效率，進而可以幫助找出增加產量和降低消耗的途徑。目前，國內鏈篦機-迴轉窯球團生產已經走出 摸索生產的初級階段，技術上有了跨越。因此，提高產量和降低消耗應該是今後工作的重點，而掌握熱平衡，從熱量收支中找出增產節能的措施是十分關鍵的。鏈篦機迴轉窯 - 燃料鏈篦機-迴轉窯工藝可以使用的燃料有天然氣、高熱值煤氣、重油及煤。從我國的實際情況出發，建在礦山的工廠多以煤為燃料，建在冶金廠的多以煤氣為燃料，而天然氣和重油受國情所限目前還沒有使用。
以煤氣作燃料的球團廠，操作靈活、方便、乾淨，投資少，但氣源受到限制。使用煤氣時，最好是焦爐煤氣或熱值在1254MJ/m3（3000kcal/m3）以上的高爐、焦爐混合煤氣，若熱值太低，不能保證焙燒時有足夠的供熱強度和氧化氣氛，會影響球團礦質量。以煤作燃料的廠，由於煤資源在我國比較豐富，因此成本低，價格波動也小。但鏈篦機-迴轉窯以煤為燃料時，必須有以下三個要素作保證：
（1）選擇適合的煤種；
（2）控制煤粉粒度及給煤量；
（3）採用合適的燒嘴，控制火焰狀況。
鏈篦機-迴轉窯球團廠的用煤標準一般為：發熱值≥2299MJ/kg；灰分18%；灰分在氧化氣氛下初變形溫度>1400℃。從目前一些球團廠的生產情況來看，可選用的煤種較多。鏈篦機迴轉窯 - 設備大型化在球團廠建設中，規模效益十分明顯，這是業內人士共同的認知。規模上去了，單位投資降低，單位能源消耗降低，單位成本降低，產品質量得到改善。擴大球團廠 規模，對提高企業經濟效益十分有利，因此，就提出了設備大型化問題。目前，中國自行設計、製作和安裝的鏈篦機-迴轉窯球團廠，最大規模為240萬t/a。 從我國實際情況出發，立足國內，把鏈篦機-迴轉窯球團廠規模擴大到400萬t/a已經不存在技術障礙。從國內目前的機械加工及製造能力分析，400萬 t/a球團廠的設備製造供貨，除強力混合機及迴轉窯主傳動液壓馬達需從國外引進外，其餘主要工藝設備如圓盤造球機、鏈篦機、迴轉窯、鼓風環冷機均可國內制 造供貨。幾大設備中，關鍵設備是迴轉窯，球團廠規模越大，窯徑越大，其滾圈、齒圈、托輥的鑄造及加工難度也越大。目前，國內幾家實力較強的大型製造廠已具 備 61m（為240萬t/a球團廠配套）～ 68m窯的製造能力。而鏈篦機的製造關鍵在於耐熱鋼鑄件材料的選擇、鑄造工藝和熱處理，以及頭輪軸的深孔加工等；環冷機的製造關鍵在於台車鑄造、迴轉體的 加工和預裝。這些問題國內製造廠均可以有效解決。圓盤造球機的規格已達到 7m，能夠適應大型球團廠要求。可以說，設備大型化已具備條件。鏈篦機迴轉窯 - 加強操作中國鏈篦機-迴轉窯球團生產，經過多年的實踐已取得很大進步，一些投產較早的球團廠正帶頭走出起步階段。在這一階段，追求指標先進應該是首要任務。因此各廠應在以下幾個方面加強操作與管理。
1）降低膨潤土配比一些廠在投產初期，為穩定產量，加大膨潤土配比，以改善生球質量和在熱狀態下的行為。這種通過加大膨潤土配比來保證產量的辦法很不經 濟，帶來的影響是成品球團礦品位下降，十分可惜。因此，降低膨潤土配比是球團廠必須要做的工作。首先要保證膨潤土質量，同時加強各工序的操作與管理，如： 嚴格配料、強化造球、調整好熱工制度等，通過這些手段來保證生球質量以及在鏈篦機上的良好狀態。建議將膨潤土配比降到2%以下。
2）低燃耗球團廠的燃耗指標代表一個廠的生產水平。國外有資料記載，焙燒磁鐵礦的耗熱量一般為460～628MJ/t，赤鐵礦為 837～1047MJ/t。近年來，世界上球團技術顯著改進，新廠熱耗大幅度降低，而我國球團廠的燃耗指標遠沒有達到這一水平。因此，各廠在保證球團礦產 量及質量的前提下，都在進一步尋求降低燃料消耗的途徑。
3）高利用係數利用係數就是產量。鏈篦機的利用係數是衡量球團廠技術經濟指標先進與否的重要參數。統計國外年產量100萬t以上的球團廠，鏈篦機利用係數一般為：赤鐵礦20～30t/（m2·d），磁鐵礦40～60t/（m2·d）。而目前國內球團廠的這項指標與世界先進水平相比，有很大差距。造成這種差距的原因，除原料方面的差異之外，還有技術上和認識上的差距。當務之急是應儘快縮小這種差距，提高鏈篦機利用係數，挖掘設備潛能，使其運行達到最佳狀態。中國鏈篦機-迴轉窯球團工藝技術正日趨成熟，得到了生產企業的認可，但仍有許多技術問題需進一步探討，以待改進。相信，通過廣大科研人員和生產工作者的不懈努力，在不久的將來，這項技術將有更大的提高和發展，並以最快的速度向世界先進水平邁進。
鼓風乾燥段的低溫熱風來自環冷機第三冷卻段；抽風乾燥段熱源是來自鏈篦機預熱Ⅱ段的回收熱廢氣；預熱Ⅰ段熱源是來自環冷機二冷段的熱廢氣；預熱 Ⅱ段熱源是來自迴轉窯窯尾的熱廢氣；環冷機第一冷卻段高溫熱風直接入窯作二次風。實踐證明，這種風流系統是合理、可靠的，對原料適應性強，熱利用率高。國 內很多球團廠正是因為選用了合理的風流程，才能保證投產成功。風是工藝過程的傳熱介質，風量分配是各段熱量需求的體現，熱量平衡是靠風量平衡來完成的。因 此，確定風流程以後，風機的選取是建立風量平衡的關鍵。在確定風機能力時，要充分考慮風流系統中的漏風率、阻力和風溫變化，將其計入平衡系統中。這是風平 衡中較難控制的變數，如果考慮不足，沒有調節餘地，勢必影響產量；而風量過剩，則造成浪費。因此，尋求最佳的風機參數，也是一項需要探討的技術問題。
確定合理的熱工制度是保證鏈篦機-迴轉窯工藝成功的關鍵。因此，應根據不同礦石性質和對產、質量的要求，選擇鏈篦機、迴轉窯、環冷機的工藝參數，制定合理 的工藝風流程及乾燥、預熱、焙燒制度，以保證生產過程順利進行，獲得最佳指標。鏈篦機-迴轉窯工藝的熱工制度應從以下兩個方面體現：
(1) 風量平衡
(2) 熱量平衡通過熱平衡分析能找出各工藝段熱能分配比例和熱利用效率，進而可以幫助找出增加產量和降低消耗的途徑。目前，國內鏈篦機-迴轉窯球團生產已經走出 摸索生產的初級階段，技術上有了跨越。因此，提高產量和降低消耗應該是今後工作的重點，而掌握熱平衡，從熱量收支中找出增產節能的措施是十分關鍵的。鏈篦機迴轉窯 - 燃料鏈篦機-迴轉窯工藝可以使用的燃料有天然氣、高熱值煤氣、重油及煤。從我國的實際情況出發，建在礦山的工廠多以煤為燃料，建在冶金廠的多以煤氣為燃料，而天然氣和重油受國情所限目前還沒有使用。
以煤氣作燃料的球團廠，操作靈活、方便、乾淨，投資少，但氣源受到限制。使用煤氣時，最好是焦爐煤氣或熱值在1254MJ/m3（3000kcal/m3）以上的高爐、焦爐混合煤氣，若熱值太低，不能保證焙燒時有足夠的供熱強度和氧化氣氛，會影響球團礦質量。以煤作燃料的廠，由於煤資源在我國比較豐富，因此成本低，價格波動也小。但鏈篦機-迴轉窯以煤為燃料時，必須有以下三個要素作保證：
（1）選擇適合的煤種；
（2）控制煤粉粒度及給煤量；
（3）採用合適的燒嘴，控制火焰狀況。
鏈篦機-迴轉窯球團廠的用煤標準一般為：發熱值≥2299MJ/kg；灰分18%；灰分在氧化氣氛下初變形溫度>1400℃。從目前一些球團廠的生產情況來看，可選用的煤種較多。鏈篦機迴轉窯 - 設備大型化在球團廠建設中，規模效益十分明顯，這是業內人士共同的認知。規模上去了，單位投資降低，單位能源消耗降低，單位成本降低，產品質量得到改善。擴大球團廠 規模，對提高企業經濟效益十分有利，因此，就提出了設備大型化問題。目前，中國自行設計、製作和安裝的鏈篦機-迴轉窯球團廠，最大規模為240萬t/a。 從我國實際情況出發，立足國內，把鏈篦機-迴轉窯球團廠規模擴大到400萬t/a已經不存在技術障礙。從國內目前的機械加工及製造能力分析，400萬 t/a球團廠的設備製造供貨，除強力混合機及迴轉窯主傳動液壓馬達需從國外引進外，其餘主要工藝設備如圓盤造球機、鏈篦機、迴轉窯、鼓風環冷機均可國內制 造供貨。幾大設備中，關鍵設備是迴轉窯，球團廠規模越大，窯徑越大，其滾圈、齒圈、托輥的鑄造及加工難度也越大。目前，國內幾家實力較強的大型製造廠已具 備 61m（為240萬t/a球團廠配套）～ 68m窯的製造能力。而鏈篦機的製造關鍵在於耐熱鋼鑄件材料的選擇、鑄造工藝和熱處理，以及頭輪軸的深孔加工等；環冷機的製造關鍵在於台車鑄造、迴轉體的 加工和預裝。這些問題國內製造廠均可以有效解決。圓盤造球機的規格已達到 7m，能夠適應大型球團廠要求。可以說，設備大型化已具備條件。鏈篦機迴轉窯 - 加強操作中國鏈篦機-迴轉窯球團生產，經過多年的實踐已取得很大進步，一些投產較早的球團廠正帶頭走出起步階段。在這一階段，追求指標先進應該是首要任務。因此各廠應在以下幾個方面加強操作與管理。
1）降低膨潤土配比一些廠在投產初期，為穩定產量，加大膨潤土配比，以改善生球質量和在熱狀態下的行為。這種通過加大膨潤土配比來保證產量的辦法很不經 濟，帶來的影響是成品球團礦品位下降，十分可惜。因此，降低膨潤土配比是球團廠必須要做的工作。首先要保證膨潤土質量，同時加強各工序的操作與管理，如： 嚴格配料、強化造球、調整好熱工制度等，通過這些手段來保證生球質量以及在鏈篦機上的良好狀態。建議將膨潤土配比降到2%以下。
2）低燃耗球團廠的燃耗指標代表一個廠的生產水平。國外有資料記載，焙燒磁鐵礦的耗熱量一般為460～628MJ/t，赤鐵礦為 837～1047MJ/t。近年來，世界上球團技術顯著改進，新廠熱耗大幅度降低，而我國球團廠的燃耗指標遠沒有達到這一水平。因此，各廠在保證球團礦產 量及質量的前提下，都在進一步尋求降低燃料消耗的途徑。
3）高利用係數利用係數就是產量。鏈篦機的利用係數是衡量球團廠技術經濟指標先進與否的重要參數。統計國外年產量100萬t以上的球團廠，鏈篦機利用係數一般為：赤鐵礦20～30t/（m2·d），磁鐵礦40～60t/（m2·d）。而目前國內球團廠的這項指標與世界先進水平相比，有很大差距。造成這種差距的原因，除原料方面的差異之外，還有技術上和認識上的差距。當務之急是應儘快縮小這種差距，提高鏈篦機利用係數，挖掘設備潛能，使其運行達到最佳狀態。中國鏈篦機-迴轉窯球團工藝技術正日趨成熟，得到了生產企業的認可，但仍有許多技術問題需進一步探討，以待改進。相信，通過廣大科研人員和生產工作者的不懈努力，在不久的將來，這項技術將有更大的提高和發展，並以最快的速度向世界先進水平邁進。
鼓風乾燥段的低溫熱風來自環冷機第三冷卻段；抽風乾燥段熱源是來自鏈篦機預熱Ⅱ段的回收熱廢氣；預熱Ⅰ段熱源是來自環冷機二冷段的熱廢氣；環冷機第一冷卻段高溫熱風直接入窯作二次風。
