中國氧化球團(tuán)豎爐發(fā)展歷程回顧與總結(jié)
                                                    ——暨矩形球團(tuán)豎爐大型化技術(shù)研究
                                                                                             北方爐窯協(xié)會 搜集整理
一、概  述
    中國*座8m²球團(tuán)矩形豎爐于1968年在濟(jì)南鋼鐵廠建成投產(chǎn)。至20世紀(jì)70年代初期，又有承德、杭州、安陽，萊蕪、唐山等鋼鐵廠的多座8m²矩形豎爐相繼投產(chǎn)。當(dāng)時，豎爐球團(tuán)是一門新興的技術(shù)，在工藝流程確定、設(shè)備設(shè)計選型、技術(shù)操作管理等方面都存在著許多經(jīng)驗不足的地方，爐子日產(chǎn)量僅維持在250～300t水平。為了進(jìn)一步提高豎爐產(chǎn)量，各廠提出了多種改進(jìn)方案。通過一邊生產(chǎn)、一邊改造、一邊總結(jié)，濟(jì)鋼提出的“爐內(nèi)短路”方案取得了成功。“爐內(nèi)短路”的實質(zhì)也就是初期的“風(fēng)帽—導(dǎo)風(fēng)墻”，由子它消除了爐子中心的生料層，氣流分布趨于合理，爐內(nèi)過程得以均勻和加快，爐子日產(chǎn)量迅速提高到400～500t水平。經(jīng)過不斷改進(jìn)，“爐內(nèi)短路”演變成現(xiàn)代的“干燥床—導(dǎo)風(fēng)墻”。當(dāng)時，豎爐球團(tuán)都采用消石灰作粘結(jié)劑，制省的生球強(qiáng)度差，爆裂溫度低，在干燥床上粉碎現(xiàn)象嚴(yán)重，成為限制豎爐產(chǎn)量進(jìn)一步提高的主要因素。70年代末期，杭鋼首先使用鈉基膨潤土代替消石灰作為球團(tuán)粘結(jié)劑，使生球強(qiáng)度及爆裂溫度大大提高，干燥效果明顯改善，加快了排料速度，使豎爐日產(chǎn)量翻了一番達(dá)到800～1000t水平。自20世紀(jì)80年代起，中國的豎爐球團(tuán)礦生產(chǎn)走上了穩(wěn)定發(fā)展的道路。
2000年，唐山金泉冶金能源新技術(shù)開發(fā)有限公司在唐山建設(shè)了唐山地區(qū)*座標(biāo)準(zhǔn)化10㎡矩形豎爐，原設(shè)計年產(chǎn)量為45萬噸，產(chǎn)量當(dāng)年年產(chǎn)量就突破了50萬噸，*高產(chǎn)量可達(dá)到年產(chǎn)55萬噸水平，平均日產(chǎn)量在1500噸以上。該公司設(shè)計承建的矩形豎爐已從8㎡發(fā)展到10㎡、12㎡、14㎡、16㎡等標(biāo)準(zhǔn)化矩形豎爐，年產(chǎn)量從已40萬噸提高到到80萬噸，2012年該公司20㎡矩形豎爐也全面設(shè)計成功。
       近二十多年來，中國豎爐球團(tuán)礦生產(chǎn)取得了巨大發(fā)展，工藝和設(shè)備已基本定型，操作和管理也日趨完善�？偨Y(jié)這幾方面的經(jīng)驗，對進(jìn)一步提高豎爐球團(tuán)的生產(chǎn)技術(shù)水平有很大意義。
    二、中國豎爐球團(tuán)生產(chǎn)的經(jīng)驗
   （一）加強(qiáng)對原料的準(zhǔn)備處理
    1.提高精礦粉的細(xì)度
    中國豎爐球團(tuán)使用的含鐵原料主要為磁鐵精礦粉。由于絕大多數(shù)的磁鐵精礦粉粒度較粗(粒度小于0.074mm的含量一般只占50%～70%),造球性能較差。提高精礦粉的細(xì)度，多年來在球團(tuán)廠一直不易解決。例如，南鋼球團(tuán)車間把原氧化球團(tuán)焙燒設(shè)備(鏈箅機(jī)一回轉(zhuǎn)窯)改為豎爐，焙燒酸性球團(tuán)礦，利用原有的潤磨機(jī)處理鐵精礦粉(混合料)取得了良好效果。南鋼使用的精礦粉粒度較粗，品種也較雜；粒度小于0.074mm的平均含量只占41%,盡管在生產(chǎn)中膨潤土配入量高達(dá)5%,成球性能仍然很差。經(jīng)過潤磨機(jī)處理后，粒度小于0.074mm的含量達(dá)到68%,大大改善了混合料的造球性能，在膨潤土用量降到2%以下的情況下,ф5.5m造球機(jī)的產(chǎn)量達(dá)50t/h以上，生球質(zhì)量也大幅度提高：平均抗壓在2N/單球以上，落下強(qiáng)度平均超過10次/單球。1998年8m²豎爐的產(chǎn)量達(dá)40.9萬t，居全國先進(jìn)水平，成品球的質(zhì)量也達(dá)到國家一級品要求。精礦粉經(jīng)過潤磨機(jī)處理后，不僅提高了細(xì)度。而且還改變了顆粒形狀，增加了表面積及表面活性，有利于造球作業(yè)，更重要的是減少了膨潤土的用量，提高了球團(tuán)礦品位。必須指出，使用潤磨機(jī)后，電能消耗有所增加，但隨著產(chǎn)量的提高，實際電耗并沒增加多少。南鋼1998年電耗為41.34kw·h/t,居全國中游水平。如果算上因膨潤土用量減少而引起的球團(tuán)礦鐵品位提高給煉鐵生產(chǎn)帶來的好處，則經(jīng)濟(jì)效益就更顯著了。因此，對粒度小于0.074mm含量小于60%的精礦粉，都應(yīng)該使用潤磨機(jī)(或類似的研磨設(shè)備)進(jìn)行處理。
    2.增加精礦粉(或混合料)干燥設(shè)施
    由于受選礦廠脫水設(shè)備能力的限制，入廠的精礦粉含水量一般都高出造球時需要的適宜水分量的1%～3%。水分過大的精礦粉在造球時雖然成球速度較快但強(qiáng)度較差，在運(yùn)輸及生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生粉末。因此，必須控制精礦粉(或混合料)的水分，使其稍低于造球時適宜水分的0.5%～1.0%，然后再加水造球。對于控制精礦水分問題，各廠已有了足夠的重視。早在20世紀(jì)70年代初，杭鋼豎爐為了克服因精礦水分過大，無法造球的困難，采用一臺ф2.2m×12m的轉(zhuǎn)筒式干燥機(jī)干燥混合料，效果明顯。在以后的新建豎爐或舊豎爐改造過程中，一般都增設(shè)了精礦(或混合料)干燥設(shè)施，均取得了良好效果。常用的干燥設(shè)備為轉(zhuǎn)筒式干燥機(jī)。目前制造廠雖有定型設(shè)備系列，但多為水泥行業(yè)設(shè)計，因被處理的物料密度不同，球團(tuán)廠在選用時必須注意驗算其傳動功率。
    3.增加膨潤土計量設(shè)備
    目前球團(tuán)廠配料操作中，精礦已實現(xiàn)了自動計量，而膨潤土因其用量少，計量操作困難，仍用人工配料，往往因操作失誤而影響到球團(tuán)礦品位的波動。為了控制膨潤土用量，增加配料的準(zhǔn)確性，必須增加小流量計量設(shè)備。實踐證明：沖極流量計是一種合適的膨潤土計量設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是體積小、精度高，價格低于同規(guī)格的膠帶秤。
    4.采用高效混合設(shè)備
    混合是球團(tuán)生產(chǎn)工藝中重要的一環(huán)，是決定球團(tuán)礦質(zhì)量的關(guān)鍵措施之一。目前，多數(shù)豎爐廠家采用圓筒混合(或干燥)機(jī)進(jìn)行(或代替)混合，效果不很理想。新建豎爐采用國外引進(jìn)或仿制的強(qiáng)力混合機(jī)，混合效果有所提高。根據(jù)本鋼16m²豎爐使用情況測定：一段強(qiáng)力混合機(jī)的效果相當(dāng)于二段圓筒混合機(jī)的混合效果；該混合料造成球后，入爐的粉末量由3.84%降到2.51%,豎爐的各項指標(biāo)均有較大提高。但是強(qiáng)力混合機(jī)在使用過程中也存在一些問題：一是耗電較高；二是耙齒磨損大，檢修頻繁，需增加一臺備用。建議在舊廠改造中，可在圓筒混合(或干燥)機(jī)后增加一段多輪式膠帶混合機(jī)。這樣，一方面可提高混合效果，另一方面還可以粉碎在前段混合過程中產(chǎn)生的小球。潤磨機(jī)及其他研磨機(jī)兼有混勻作用，若采用此類設(shè)備處理混合料，可以代替混合設(shè)備使用。
   （二）強(qiáng)化造球過程，減少入爐生球粉末
    1.選擇大型造球機(jī)
    ф5.0m、ф5.5m、ф6.0m圓盤造球機(jī)結(jié)構(gòu)先進(jìn)、功能齊全、單位面積產(chǎn)量高，是各種規(guī)格豎爐在新設(shè)計時的首選設(shè)備，同時考慮一定的備用系數(shù)。
    2.提高料流的松散度
    為了提高料流在布料時的松散度，混合料在給入造球機(jī)前應(yīng)用松料裝置打散。
    3.提高混合料溫度
    在沒有混合料干燥措施時，可以用熱水造球提高生球的產(chǎn)量和質(zhì)量。本鋼豎爐生產(chǎn)經(jīng)驗證明：當(dāng)熱水溫度為70～80℃時，ф5.5m造球盤產(chǎn)量提高了5～7t/(臺·h),達(dá)到30～35t/(臺·h);生球落下強(qiáng)度平均提高3次/單球，達(dá)到7～8次/單球；生球中粒度為10～15mm者含量由80%提高到93%.
    4.篩除生球中的粉末
    為了保證爐子的透氣性，不因粉末入爐而引起結(jié)塊現(xiàn)象，必須篩除生球中6～8mm的粉末。由于在實際生產(chǎn)中大于20mm的超粒球所占比例不大，為簡化工藝流程，生球篩分機(jī)可不設(shè)篩粒功能。常用的生球篩分設(shè)備為輥式篩分機(jī)，輥皮材質(zhì)為陶瓷，耐磨損，但易在制造或生產(chǎn)過程中碎裂，現(xiàn)逐漸改為聚氨酯橡膠輥皮。
    生球返料通常經(jīng)破碎后再返回到造球機(jī)前礦槽。
   （三）布料設(shè)備改進(jìn)
    豎爐布料設(shè)備實質(zhì)上是一條在爐頂做往復(fù)直線運(yùn)動的膠帶機(jī)。8～10m²豎爐布料機(jī)，爐內(nèi)沒有軌道，該部分為懸臂結(jié)構(gòu)。大多數(shù)布料機(jī)的膠帶傳動裝置固定在車體架上，隨車體一起移動。實踐證明，這種布料機(jī)易產(chǎn)生布料偏析。當(dāng)車體前進(jìn)或后退時，給到布料車膠帶上的生球量是變化的，車體越往后退，膠帶上的生料量就越多。這樣布到爐內(nèi)的料面不是水平而是傾斜的，影響了爐子的正常操作。為了糾正這個偏析，布料機(jī)不得不間斷操作：在料層薄的區(qū)域多停留一會。其結(jié)果也加大了布料工的勞動強(qiáng)度。為了徹底克服布料偏析，提高自動化水平，新設(shè)計的布料機(jī)應(yīng)把膠帶傳動裝置固定在地面上。
    按布料機(jī)行走機(jī)構(gòu)傳動方式分類，布料機(jī)有鋼繩傳動及齒輪傳動兩種。不管采用何種傳動方式，都要求布料機(jī)車體部分重量輕，換向時產(chǎn)生的慣性小，便于控制及操作。
    當(dāng)布料機(jī)行程超過6.4m(即12m²豎爐的爐口長度)時，因布料機(jī)前部懸臂過長而引起拉桿高度增加，導(dǎo)致生球落差加大，生球破碎率也增加。在這種情況下，不再采用懸臂結(jié)構(gòu)，可在爐內(nèi)鋪設(shè)軌道。為了不影響操作及檢修，爐內(nèi)軌道可沿著布料機(jī)防塵罩兩側(cè)壁板架設(shè).
   （四）排料設(shè)備改進(jìn)
    1.齒輥破碎機(jī)組
    齒輥破碎機(jī)組由7～11根獨(dú)立工作的齒輥組成，輥間距為80～100mm,因此齒輥機(jī)組不能控制排料，其作用主要有兩個：一是活動料柱；二是破碎大塊。齒輥在爐內(nèi)承受整個爐內(nèi)料柱的重量，同時還承受高溫含塵氣流的沖刷，工作條件惡劣。除了在輥體表面堆焊硬質(zhì)合金以外，軸中間還需通水冷卻。鑒于齒輥轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速低的工作特點(diǎn)，宜采用液壓傳動。按其傳動油缸形式又分為兩種：一種是活塞油缸(又分單缸及雙缸兩種)。由于活塞油缸結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、備件容易解決，得到了廣泛的應(yīng)用；另一種為擺動油缸，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)先進(jìn)，操作方便，缺點(diǎn)是油缸加工精度高，成本高，備件不易解決，在多塵環(huán)境中使用易磨損。經(jīng)過多年實踐，齒輥軸端密封形式以油脂盤根密封為*好。在使用過程中應(yīng)定期加注高溫潤滑脂。
    2.電振給料機(jī)
    豎爐排礦漏斗下面的電振給料機(jī)是控制豎爐排料的惟一設(shè)備。電振給料機(jī)的給料量可調(diào)，其操作開關(guān)由爐頂布料工掌握，在嚴(yán)格遵循“干球入爐”原則下，根據(jù)干燥床工作情況而開停。由于電振給料機(jī)所處的環(huán)境為高溫、多塵場合，設(shè)計該設(shè)備需要特殊考慮。
   （五）冷卻設(shè)備選擇
    球團(tuán)礦在爐內(nèi)雖然得到了部分冷卻，但是不充分，受爐子工藝條件限制，球團(tuán)礦單位冷卻風(fēng)量僅為600～1000m³/t,此時球團(tuán)礦溫度尚有400～600℃左右。若用膠帶機(jī)運(yùn)輸，必須增加爐外冷卻。目前，各廠使用的爐外冷卻設(shè)備大致有以下幾種：
    (1)用鏈板機(jī)或箕斗卷揚(yáng)機(jī)拉出后，卸在地上，讓其自然冷卻；
    (2)用鏈板機(jī)拉出后，接鋼網(wǎng)帶運(yùn)輸機(jī)，在運(yùn)輸過程中自然冷卻；
    (3)用豎式冷卻器冷卻；
    (4)用輕型鼓風(fēng)帶冷卻機(jī)冷卻。
    上述幾種冷卻方式，各廠可因地制宜地采用。
   （六）豎爐爐頂除塵改進(jìn)
    由于豎爐是正壓操作，大量含塵廢氣從爐口冒出不僅污染了環(huán)境，而且對操作人員也很不安全，必須將爐口封閉，對廢氣進(jìn)行除塵處理。電除塵器是理想的除塵設(shè)備，其排放廢氣中的粉塵濃度低于100mg/m³,符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。一些早期投產(chǎn)的豎爐目前仍采用旋風(fēng)除塵器，排放廢氣中的粉塵濃度遠(yuǎn)未達(dá)標(biāo)，應(yīng)盡快改為電除塵器。
    試驗結(jié)果表明，電除塵灰物理性能接近精礦粉，可以配入混合料重新使用。但必須注意運(yùn)輸前要加水潤濕，防止二次揚(yáng)塵。
   （七）上熟球設(shè)施
    豎爐開爐前必須要用熟球裝滿爐子，平時調(diào)節(jié)爐況(如處理塌料事故)也需用部分熟球，把熟球運(yùn)到爐頂?shù)脑O(shè)施稱為“上熟球設(shè)施”。常見的上熟球設(shè)施有下面幾種：
    (1)利用鏟車或傾斜式輕便膠帶機(jī)把熟球直接給到上豎爐的生球膠帶機(jī)上，經(jīng)布料機(jī)進(jìn)入爐內(nèi)；
    (2)設(shè)專門的運(yùn)熟球膠帶機(jī)系統(tǒng)，從成品礦槽運(yùn)到爐頂，經(jīng)布料機(jī)進(jìn)入爐內(nèi)；
    (3)設(shè)上熟球卷揚(yáng)機(jī)，把熟球運(yùn)到爐頂，經(jīng)布料機(jī)進(jìn)入爐內(nèi)。
    注意事項：熟球不能通過生球篩分機(jī)，以免磨損篩子輥皮。
   （八）豎爐爐體改進(jìn)
    1.中國球團(tuán)豎爐的基本特點(diǎn)
    中國球團(tuán)豎爐有以下幾個特點(diǎn)：
    (1)正壓操作，要求爐子各部氣密性好，
    (2)多用冶金廠提供的低質(zhì)高爐煤氣為燃料，能源利用合理；
    (3)采用“干燥床一導(dǎo)風(fēng)墻”技術(shù)，氣流分布合理，風(fēng)機(jī)壓力低于國外同類型豎爐的一半以上。
    2.燃燒室
    從理論上講，豎爐燃燒室是產(chǎn)生熱廢氣的空間。只要所產(chǎn)生的熱廢氣滿足豎爐焙燒要求(如溫度、壓力、氧含量等)即可，與燃燒室的形狀、位置無關(guān)。當(dāng)然，*經(jīng)濟(jì)、*合理的配置形式是燃燒室緊貼在爐膛兩側(cè)。其形狀可以是矩形，也可以是圓形(又可分臥式、立式兩種；而臥式圓形燃燒室又分為與爐膛平行的及與爐膛垂直的兩種)。關(guān)鍵是結(jié)構(gòu)合理，滿足正壓操作要求。燃燒室形狀決定了燒嘴數(shù)目，矩形燃燒室一側(cè)的燒嘴數(shù)量不宜太少，以3～5個為宜，太多則操作不方便，太少則影響氣氛的均勻性。而臥式圓形燃燒室一側(cè)的燒嘴數(shù)量為2～4個。
    3.干燥帶
    干燥作業(yè)是豎爐焙燒的關(guān)鍵。“干球入爐”是豎爐操作的一條重要原則，是保證爐子順行，不結(jié)塊、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的前提。影響干燥過程的因素主要有氣流溫度及氣流速度。目前，多數(shù)豎爐爐頂干燥溫度偏低，氣流速度偏小，影響了爐子能力的發(fā)揮。在保證有一定的焙燒時間條件下，縮短預(yù)熱焙燒帶的高度有利于提高干燥氣流溫度，適當(dāng)加大冷卻風(fēng)流量有利于提高干燥氣流速度。在新設(shè)計豎爐時，可以適當(dāng)加大干燥床面積，降低干燥床料層厚度，也有利于加快干燥過程。干燥床總面積與焙燒帶截面積之比在1.8～2.0左右。生球在干燥床上停留時間約10～12min.
    干燥床傾角不宜太大，一般在41°～42°左右。在操作中可以根據(jù)具體生產(chǎn)情況隨時調(diào)整干燥床傾角。干燥床水梁一般選用無縫鋼管，冷卻方式可以是水冷，也可以是汽化冷卻。由于汽化冷卻管道占空間較大，會增加爐子上部高度，從國內(nèi)生產(chǎn)實踐來看，選水冷較合適。
    干燥箅子有單排的，也有多排組合型的，材質(zhì)均為鑄鋼。箅子縫有直排的，也有橫排的，以不堵塞箅孔為宜。為了提高箅子的抗氧化能力，材質(zhì)*好選用低合金鑄鋼。
    4.預(yù)熱焙燒帶
    從干燥床下沿水梁中心線到火道口出口中心線之間的距離稱預(yù)熱焙燒帶。其高度應(yīng)滿足球團(tuán)在該帶的*低焙燒時間要求，一般停留時間在50～60min。焙燒帶的*窄處直線段的截面積等手該豎爐的公稱面積的1/2。我國8～16m²豎爐焙燒帶單側(cè)寬度為1.5～2.1m.
    5.火道口形狀
    模型演示表明：從燃燒室火道口噴出的熱廢氣在爐膛內(nèi)的流向是呈向上拋物線形狀。這樣在火道出口處的同一水平面上，氣流的溫度及氣氛是不均勻的，會影響焙燒質(zhì)量。若噴火口向下傾斜一個角度(為防止球團(tuán)堵塞火道，傾斜的水平夾角要大于30°),氣體流向軌跡——拋物線也向下傾斜一個角度，同一水平面上氣流的均勻性就大大改善。
    噴火口呈格孔狀，噴出速度在10～15m/s范圍內(nèi)。
    6.導(dǎo)風(fēng)墻及均熱帶
    導(dǎo)風(fēng)墻是架在豎爐上部中心的一堵格狀空心墻，其作用是保證有足夠的冷卻風(fēng)(又稱墻外風(fēng)）通過焙燒帶，補(bǔ)充燃燒室廢氣中氧量的不足，從而使豎爐用高爐煤氣焙燒成為可能；其余上升的冷卻風(fēng)通過導(dǎo)風(fēng)墻直接引導(dǎo)到爐口干燥床下，參與干燥，不對焙燒帶產(chǎn)生干擾。由于導(dǎo)風(fēng)墻的存在，使?fàn)t內(nèi)的各工藝過程(干燥、預(yù)熱焙燒、均熱、冷卻)更為明顯、更趨于平衡，為豎爐的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供了條件。不同的原料(含F(xiàn)eO量不同),不同的燃料(燃燒室廢氣中含氧量不同)要求有不同數(shù)量的墻外風(fēng)通過焙燒帶，導(dǎo)風(fēng)墻的參數(shù)(高度及寬度)也不相同。
    從火道口中心線至導(dǎo)風(fēng)墻下沿之間的距離稱均熱帶，其作用是使球團(tuán)礦氧化更充分，質(zhì)量更均勻。為防止卡大塊物料，均熱帶靠爐膛一側(cè)的爐墻應(yīng)保持垂直。
    導(dǎo)風(fēng)墻及其水梁（由兩排無縫鋼管組合梁構(gòu)成）壽命低(一般只有1a左右）是目前豎爐存在的一個主要問題。分析其原因，主要是結(jié)構(gòu)不合理：
    (1)導(dǎo)風(fēng)墻壁較薄，只有半塊磚厚(116mm).這是當(dāng)初老式的8m2豎爐改造。既要增加導(dǎo)風(fēng)墻而又不過多減少焙燒帶截面積，不得已而為之。新設(shè)計豎爐的導(dǎo)風(fēng)墻壁應(yīng)適當(dāng)加厚，至少保持一塊磚厚(232mm);
    (2)水梁截面剛度不夠。導(dǎo)風(fēng)墻水梁為平行兩排，中間的連接構(gòu)件的強(qiáng)度很關(guān)鍵。在1000℃左右的高溫下，如果不通水冷卻，任何耐熱鋼構(gòu)件都將被燒壞，失去了聯(lián)系的兩排水梁在兩側(cè)爐料的側(cè)壓力下，很快失去穩(wěn)定性。建議把連接板改為通水冷卻的鋼管，水梁的整體剛度就大大增加，水梁壽命提高了，導(dǎo)風(fēng)墻整體壽命也隨之提高。這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)風(fēng)墻壽命可以保持3～4年。
    7.冷卻帶
    從冷卻風(fēng)進(jìn)口到導(dǎo)風(fēng)墻水梁下沿的距離稱為冷卻帶。從爐內(nèi)各帶的平衡角度考慮，鼓入爐內(nèi)的冷風(fēng)量是有限的，一般在800m³/t左右，排礦溫度為500℃左右，冷卻帶計算高度為3～3.5m,停留時間2～3h。冷風(fēng)口也同樣應(yīng)向下傾斜一個角度，兩側(cè)的冷風(fēng)口*好錯開布置。
   （九）豎爐操作的主要原則
    1.干球入爐，爐底消除結(jié)塊事故所謂“干球入爐”,就是布料工仔細(xì)觀察干燥床上生球干燥情況。當(dāng)干燥床下半部(至少是至1/3處)生球已充分干燥（這時生球呈灰白色）時，方可啟動排料電振的開關(guān)，開始排料。由于干燥過程的限制，在實際生產(chǎn)中排料操作是不連續(xù)的。貫徹“干球入爐”原則后，豎爐操作中的頑癥———“爐內(nèi)結(jié)塊”現(xiàn)象，被徹底消除。隨著生產(chǎn)管理水平的提高，過去所謂的“礦粉焙燒溫度區(qū)間大于200℃才能建豎爐”的禁區(qū)不復(fù)存在。
    2.控制焙燒帶溫度，實現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)
    由手磁鐵礦球團(tuán)在氧化焙燒過程中放出大量的熱量，因此燃燒室溫度通常要低于焙燒帶氣氛溫度。根據(jù)原料種類不同，這個差值在150～250℃左右，這個溫度在原料、燃料條件不變時，幾乎是恒定的。由于焙燒帶中心溫度無法用熱電偶測得，大多數(shù)豎爐操作者把燃燒室溫度作為豎爐操作的一個重要參數(shù)來進(jìn)行控制。但是生產(chǎn)實踐證明，單純根據(jù)燃燒室溫度高低來進(jìn)行操作，容易造成球團(tuán)質(zhì)量波動。這里引入一個“ 焙燒帶溫度”（又稱側(cè)墻火道口溫度）的概念，它更能準(zhǔn)確地反映爐子的焙燒情況。這是因為燃燒室溫度是煤氣燃燒后在燃燒室這個空間內(nèi)的溫度體現(xiàn)，它只與燃料種類、空煤氣流量比例及燃燒室的結(jié)構(gòu)有關(guān)；而焙燒帶溫度除了上述因素以外還與球團(tuán)礦原料種類、料流變化、氣流在料層內(nèi)的分布等因素有關(guān)，必須指出，在實際生產(chǎn)中，由于受熱電偶插入深度的限制，焙燒帶溫度顯示的不是真正的料層中的氣體溫度，而是邊緣料層中的氣體溫度，兩者有一定誤差。往往有這樣情況：在一段時間內(nèi)焙燒帶溫度高于燃燒室溫度，而在另一段時間內(nèi)，焙燒帶溫度低于燃燒室溫度；若前者焙燒出來的球團(tuán)礦質(zhì)量合格，那么后者的情況就明顯欠燒，質(zhì)量有所下降。以上事實說明：單純由燃燒室溫度來控制豎爐操作是不全面，而控制焙燒帶溫度并結(jié)合控制燃燒室溫度是豎爐操作的正確措施。
    三、中國豎爐球團(tuán)礦生產(chǎn)存在的問題及發(fā)展方向
   （一）存在問題
    (1)隨著豎爐生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，操作管理水平的提高，球團(tuán)豎爐的產(chǎn)量達(dá)到了新的水平，一座8m²豎爐年產(chǎn)40萬t球團(tuán)礦已不是一件難事；
    (2)球團(tuán)礦質(zhì)量良好，基本滿足本廠高爐的冶煉要求；
    (3)各廠豎爐主要指標(biāo)相差很大，除原料原因外，在操作管理方面還存在不少薄弱環(huán)節(jié)。
    1.膨潤土用量大大超標(biāo)
    按照慣例，生產(chǎn)酸性球團(tuán)礦時，膨潤土添加量在2%以下，也就是每噸球團(tuán)礦膨潤土的*大消耗量為20kg左右，而1998年全國豎爐的膨潤土平均消耗量高達(dá)40kg/t,這是一個很大的浪費(fèi)！由于膨潤土配入量的增加，直接導(dǎo)致鐵品位下降，引起高爐“減鐵增焦”的嚴(yán)重后果。膨潤土超標(biāo)的原因為:(1)精礦質(zhì)量差（粒度粗、水分高）,為了提高生球的產(chǎn)量和質(zhì)量，大量加入膨潤土;(2)膨潤土質(zhì)量差;(3)膨潤土配料設(shè)備不精確、誤差大；
    (4)混合設(shè)備效果差。多數(shù)豎爐廠家采用圓筒混合(或干燥)機(jī)進(jìn)行混合，膨潤土用量都較高；而南鋼采用潤磨機(jī)處理混合料，除了有良好的研磨作用外，混合料得到了充分的混合，從而降低了膨潤土的用量(年平均耗量僅為17.7kg/t).此外尋找高效且廉價的有機(jī)粘結(jié)劑或復(fù)合粘結(jié)劑也是今后努力的方向。
    2.少數(shù)豎爐球團(tuán)礦中FeO含量超標(biāo)
    全國大部分豎爐球團(tuán)礦中FeO含量小于2%，而個別豎爐產(chǎn)品中FeO含量卻高達(dá)2%～4%,這是不應(yīng)該的。分析其原因大致有兩種情況：一種是焙燒溫度不夠，氧化不充分，球團(tuán)礦強(qiáng)度不高；另一種是燃燒室廢氣中含氧量過低，或逋過焙燒帶的墻外冷卻風(fēng)偏少也造成氧化不充分。
   3.豎爐球團(tuán)礦的鐵品位偏低
   進(jìn)口球團(tuán)礦的鐵品位一般都在65%以上，而我國豎爐球團(tuán)的鐵品位大多在60%左右，*高也不過64.30%,*低值在56.16%，差距很大。分析其原因歸根結(jié)底在于精礦粉性能太差、鐵品位低、SiO₂含量高、粒度粗、水分大，導(dǎo)致膨潤土配比高，也是造成球團(tuán)礦鐵品位低的原因。
   （二）發(fā)展方向
    經(jīng)過三十多年的努力，中國的豎爐球團(tuán)礦生產(chǎn)技術(shù)已達(dá)到了世界先進(jìn)水平，但從發(fā)展的眼光來看，仍有許多工作要做：
   (1)大力發(fā)展大型球團(tuán)豎爐。經(jīng)過多年來的不斷努力，中國*大的16m²球團(tuán)豎爐的年產(chǎn)量已經(jīng)超過了原設(shè)計水平，預(yù)計可達(dá)70萬t以上，產(chǎn)品質(zhì)量及消耗指標(biāo)也保持在國內(nèi)先進(jìn)水平，當(dāng)年國家下達(dá)的大型豎爐的科研攻關(guān)任務(wù)已圓滿完成。今后有條件的企業(yè)在建設(shè)中可以優(yōu)先選擇16m²豎爐。在建設(shè)規(guī)模相同條件下，建設(shè)一座16m²豎爐比建設(shè)兩座8m²豎爐基建投資節(jié)省30%左右；
   (2)研究開發(fā)新型高效、廉價的粘結(jié)劑,取代或部分取代膨潤土,力求把各廠豎爐的粘結(jié)劑用量降到20kg/t以下；
   (3)研究開發(fā)用煤作燃料的球團(tuán)豎爐，為在礦山建設(shè)豎爐創(chuàng)造條件；
   (4)改善原料條件，提高精礦粉鐵品位，降低SiO₂含量。開發(fā)研制潤(研)磨機(jī)系列，解決普遍存在的豎爐原料粒度偏粗的問題，提高豎爐的產(chǎn)、質(zhì)量；
   (5)研制導(dǎo)風(fēng)墻及其水梁的新材質(zhì)，新結(jié)構(gòu)，保證其使用壽命在’ 年以上；
   (6)加強(qiáng)數(shù)學(xué)模型研究，建立導(dǎo)風(fēng)墻有關(guān)參數(shù)與其各影響因素間的定量經(jīng)驗公式，更好地為設(shè)計、生產(chǎn)服務(wù)。
四、近年國內(nèi)外煉鐵球團(tuán)礦發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
(一)、 增加球團(tuán)礦用量是國內(nèi)外煉鐵高爐爐料結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢
1、國外高爐爐料結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
從世界先進(jìn)的高爐煉鐵爐料結(jié)構(gòu)看，球團(tuán)礦的比例不斷增加，一般已增加到30－50％。
當(dāng)今世界*先進(jìn)的高爐煉鐵在西歐，西歐高爐煉鐵球團(tuán)礦用量已發(fā)展到30－70%。*典型的阿姆斯特丹、霍戈文公司艾莫依登廠的爐料結(jié)構(gòu)是50%球團(tuán)礦+50%燒結(jié)礦。高爐冶煉焦比為234kg/t，噴煤212kg/t，利用系數(shù)平均為2.8t/m3.d，*高達(dá)3.1t/m3.d。
日本高爐傳統(tǒng)上采用燒結(jié)礦為主、不用或較少使用球團(tuán)礦的爐料結(jié)構(gòu)。據(jù)*新報道，日本鋼鐵工業(yè)巨頭神戶制鋼3＃高爐采用“全球團(tuán)礦”原料方案。該公司原來高爐爐料的組成為80％燒結(jié)礦和20％的塊礦。1999年6月關(guān)閉了燒結(jié)廠后，神戶制鋼發(fā)現(xiàn)，使用燒結(jié)礦的成本是高的。2000年上半年爐料結(jié)構(gòu)演變成49％燒結(jié)礦、25％塊礦和26％的球團(tuán)礦�，F(xiàn)在，已不用燒結(jié)礦，高爐的爐料結(jié)構(gòu)為73％球團(tuán)和27％的塊礦。日本其它鋼鐵廠的球團(tuán)礦用量也有所增加。韓國（浦項為主）為了增加球團(tuán)礦的用量和保證供應(yīng)，在巴西合資興建了400萬t/a的球團(tuán)廠。
2、近年國內(nèi)煉鐵球團(tuán)礦發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
精料和合理的爐料結(jié)構(gòu)一直是國內(nèi)煉鐵界努力探索的課題。球團(tuán)礦作為良好的高爐爐料，不僅有品位高、強(qiáng)度好、易還原、粒度均勻等優(yōu)點(diǎn)，而且酸性球團(tuán)礦與高堿度燒結(jié)礦搭配，可以構(gòu)成高爐合理的爐料結(jié)構(gòu)，使得高爐達(dá)到增產(chǎn)節(jié)焦、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的，因而近年來國內(nèi)煉鐵球團(tuán)礦產(chǎn)量和用量大幅增加，不僅中小型高爐普遍使用，大型高爐如馬鋼2500M3高爐、昆鋼2000 M3高爐、寶鋼、攀鋼等也加大了球團(tuán)礦的配料比例。大力發(fā)展球團(tuán)礦已成為有關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)、學(xué)術(shù)會議及生產(chǎn)廠家關(guān)注的焦點(diǎn)和共識，國內(nèi)目前已形成一股球團(tuán)礦“熱”。
2、1、近年來我國球團(tuán)礦生產(chǎn)及使用情況
2、1．1近幾年我國球團(tuán)礦生產(chǎn)量增加迅速
1999年1197萬t/a；2001年1769萬t/a，1999～2001年增長24%。目前國內(nèi)球團(tuán)礦的年產(chǎn)能大約在2500萬噸左右，預(yù)計“十五”末將可達(dá)到5000萬t/a。
2、1、2．2001年部分鋼鐵企業(yè)球團(tuán)礦配比
寶鋼8%、首鋼9.13%、鞍鋼27%、馬鋼20.13% 、濟(jì)鋼20%以上、宣鋼20.21%。
2、1、3．馬鋼使用情況：馬鋼球團(tuán)礦配比，從1998年的0增加到2001年的20%，爐料結(jié)構(gòu)從85%燒結(jié)礦+15%塊礦，調(diào)整到74～77%燒結(jié)礦+20～24%球團(tuán)礦(豎爐)+2～3%塊礦，馬鋼認(rèn)為：配用球團(tuán)礦起到了改善高爐冶煉過程、提高高爐利用系數(shù)、降低冶煉消耗的作用，隨著球團(tuán)礦用量增加，入爐品位的逐步提高，2500m3高爐利用系數(shù)由1.87t/m3.d提高到2.400t/m3.d; 入爐焦比由431kg/t降低到353kg/t,煤比由87kg/t升到128.6kg/t；渣量由363 kg/t降低到328kg/t。
2、1、4．武鋼使用情況：武鋼煉鐵廠5#高爐在本年7月份為了進(jìn)一步改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，滿足公司對生鐵產(chǎn)量、質(zhì)量的更高要求，進(jìn)行了加大球團(tuán)礦用量的冶煉探索，當(dāng)球團(tuán)礦的配比由19%增加至23%時生產(chǎn)實踐表明，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提高明顯。高爐利用系數(shù)由2.245t/m3.d提高到2.437t/m3.d; 焦比由379.6kg/t降低到368kg/t, 均刷新了歷史記錄，生鐵成本下降了13.944元/t 。8月初球團(tuán)礦使用量已增加到25%以上，其它高爐使用量也有不同程度的增加。
2、2、國內(nèi)鋼鐵企業(yè)正在興建的球團(tuán)廠
2、2、1．首鋼球團(tuán)礦情況，首鋼現(xiàn)有一條100萬t/a回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線，實際生產(chǎn)能力可達(dá)120萬t/a，一條30萬t/a豎爐球團(tuán)礦生產(chǎn)線, 首鋼目前已開始了遷安球團(tuán)廠二期（200萬t/a）的建設(shè)。到時首鋼礦業(yè)公司將形成350萬t/a以上的球團(tuán)礦生產(chǎn)能力，球團(tuán)礦將占高爐爐料用量的35%以上。
2、2、2．鞍鋼球團(tuán)礦情況，鞍鋼現(xiàn)有一條引進(jìn)200萬t/a帶式焙燒機(jī)生產(chǎn)線, 鞍鋼弓長嶺礦正在建設(shè)240萬t/a（實際規(guī)模25萬t/a）的鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)礦生產(chǎn)廠，第二條240萬噸／年生產(chǎn)線明年底投產(chǎn)，到時鞍鋼將具備700萬t/a以上球團(tuán)礦的生產(chǎn)能力，在高爐煉鐵中球團(tuán)礦的用量也將達(dá)到30%以上。鞍鋼1990年高堿度燒結(jié)礦配加酸性球團(tuán)礦的工業(yè)試驗表明，大型高爐采用75%-70%的堿度為1.85左右的燒結(jié)礦與25%-30%的酸性球團(tuán)礦是合理的爐料結(jié)構(gòu)。
2、2、3．武鋼程潮鐵礦正在新建120萬t/a球團(tuán)廠，建成后武鋼將有200萬t/a的球團(tuán)礦生產(chǎn)能力，自產(chǎn)球團(tuán)礦占高爐爐料量的12.5%。
2、2、4．柳鋼120萬t/a鏈篦機(jī)生產(chǎn)線已開始建設(shè)。
2、3、國內(nèi)鋼鐵企業(yè)擬建及規(guī)劃建設(shè)球團(tuán)廠情況
2、3、1．?dāng)M建的有：
昆鋼200萬t/a球團(tuán)廠；邯邢礦山局120萬t/a球團(tuán)廠；邯鋼200萬t/a球團(tuán)廠，廣西北海市500萬t/a商品球團(tuán)廠。
2、3、2．規(guī)劃建設(shè)的有：
馬鋼100～120萬t/a球團(tuán)廠；南京鋼廠200萬t/a球團(tuán)廠；山東石臼所港400萬t/a球團(tuán)廠；本溪200萬t/a球團(tuán)廠；張家港200萬t/a球團(tuán)廠；沙鋼200萬t/a球團(tuán)廠；寶鋼正在進(jìn)行燒結(jié)改造還是新建球團(tuán)廠的比較。
2、4、國內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu)*專家和學(xué)術(shù)會議關(guān)于發(fā)展球團(tuán)礦的評述
2、4、1．國內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu)的要求
2、4、1、1 由原冶金部規(guī)劃發(fā)展司、中國金屬學(xué)會和冶金科技發(fā)展中心共同編制了《2010-2015年冶金科技發(fā)展指南》�！吨改稀分赋�“要從選礦、燒結(jié)、球團(tuán)、煉焦各方面采取措施，提高高爐精料水平，特別是要進(jìn)一步提高入爐礦品位。在大量噴煤，降低焦比的情況下，高爐料柱透氣性惡化，為了保持爐況順行，必須大幅度提高入爐品位，降低渣量。要大力發(fā)展球團(tuán)生產(chǎn)，建立商品球團(tuán)生產(chǎn)基地，提高熟料中球團(tuán)的配比。球團(tuán)礦配比要從目前不足20%提高到30～40%。
2、4、1、2國家計委和經(jīng)貿(mào)委2000年9月1日公布的《當(dāng)前國家重點(diǎn)鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)》7號令中指出的“要發(fā)展氧化球團(tuán)的生產(chǎn)，提高球團(tuán)礦的使用比例，以改善高爐爐料結(jié)構(gòu)”。
2、4、2．發(fā)展球團(tuán)礦，成為近幾年全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)工作會議、鋼鐵原料持續(xù)發(fā)展會議的討論熱點(diǎn)，實踐已經(jīng)證明增加高爐球團(tuán)礦使用量，對實現(xiàn)精料方針，優(yōu)化高爐用料結(jié)構(gòu)，提高經(jīng)濟(jì)效益是十分有益的。
2、4、2、1球團(tuán)礦具有規(guī)則的形狀、均勻的粒度、高的強(qiáng)度（抗壓和抗磨），能進(jìn)一步改善高爐的透氣性和爐內(nèi)煤氣的均勻分布;球團(tuán)礦FeO含量低，有較好的還原性（充分焙燒后，有發(fā)達(dá)的微孔）更有利于高爐內(nèi)還原反應(yīng)的進(jìn)行。因此，球團(tuán)礦在我國高爐操作者的心目中稱之為“順氣丸”，其冶金性能好，非其它熟料所能比。
2、4、2、2國內(nèi)大量的理論研究和生產(chǎn)實踐表明，高堿度燒結(jié)礦與酸性爐料搭配有一個合適的配比。大型高爐采用75% ~70%堿度為1.85左右的燒結(jié)礦與25% ~ 30%的酸性球團(tuán)礦是合理的爐料結(jié)構(gòu)。當(dāng)酸性球團(tuán)配入比例為25% ~ 30%時，其在爐內(nèi)軟熔區(qū)間的*大壓差值*小，也就是按此比例搭配效果*佳。
2、4、2、3在上述合適的范圍內(nèi)，在高爐正常運(yùn)行情況下，球團(tuán)礦入爐配比的高低是由其質(zhì)量決定的。高質(zhì)量的球團(tuán)礦應(yīng)具有的指標(biāo)為：TFe≥65%;  FeO≤1.0%;  SiO2≤3.0%;  S≤0.04%;  球團(tuán)礦粒度8—16mm占95%以上；轉(zhuǎn)鼓指數(shù)（ISO）≥96%，抗壓強(qiáng)度≥2500N/個球。目前，我國冶金企業(yè)生產(chǎn)的球團(tuán)礦，特別是豎爐球團(tuán)礦與高質(zhì)量球團(tuán)礦及進(jìn)口球團(tuán)礦相比，普遍存在著相當(dāng)?shù)牟罹唷?br /> 2、4、3．發(fā)展球團(tuán)礦具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效應(yīng)。
2、4、3、1發(fā)展球團(tuán)礦是我國今后煉鐵系統(tǒng)節(jié)能降耗的重要途徑。增加球團(tuán)礦使用量不僅是滿足高爐爐料結(jié)構(gòu)合理化的需要，也是節(jié)能和環(huán)境保護(hù)的重要措施。生產(chǎn)每噸球團(tuán)礦的能耗大約只是燒結(jié)礦的一半，對煉鐵系統(tǒng)節(jié)能降耗是十分必要的。
2、4、3、2發(fā)展球團(tuán)礦是減少大中城市污染的有郊途徑。一些發(fā)達(dá)國家的鋼鐵企業(yè)從六十年代逐步將高污染工序遷往偏遠(yuǎn)地區(qū)，首鋼正將燒結(jié)廠、焦化廠遷移至所屬的礦山所在地。我國鋼鐵企業(yè)基本建在大、中城市，球團(tuán)礦可以遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，在礦山、港口發(fā)展球團(tuán)礦，可以避免污染城市，而且節(jié)省運(yùn)輸力。
有關(guān)專家預(yù)測，近幾年我國煉鐵球團(tuán)礦必將有較大的發(fā)展，從而必將促進(jìn)煉鐵的技術(shù)進(jìn)步。
總之，增加球團(tuán)礦用量是世界高爐爐料技術(shù)的發(fā)展趨勢。我國大型高爐的合理爐料結(jié)構(gòu)是高堿度燒結(jié)礦加25－30％的酸性球團(tuán)。目前，我國許多高爐的爐料結(jié)構(gòu)與合理爐料結(jié)構(gòu)有很大差距，因此，我國《冶金發(fā)展指南（2002－2005年）》以及國家計委和經(jīng)貿(mào)委公布的“當(dāng)前國家重點(diǎn)鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)” 7號令中指出：“要發(fā)展氧化球團(tuán)的生產(chǎn)，提高球團(tuán)礦的使用比例，以改善高爐爐料結(jié)構(gòu)”。近幾年來，象首鋼、鞍鋼、馬鋼等許多鋼鐵公司充分認(rèn)識到這一點(diǎn)，加大了球團(tuán)使用比例和球團(tuán)廠的建設(shè)力度。
縱觀國內(nèi)外先進(jìn)高爐煉鐵經(jīng)驗，在原料供應(yīng)可能的情況下，合理的爐料結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢是：
a）高爐少吃或不吃生料；   b）增加高爐球團(tuán)礦的用量；
c）減少燒結(jié)礦的用量（即提高燒結(jié)礦的品位，應(yīng)當(dāng)相應(yīng)提高燒結(jié)礦的堿度，否則燒結(jié)礦的強(qiáng)度、冶金性能將會有較大的下降。而堿度提高后為了滿足高爐渣堿度的平衡，必將減少燒結(jié)礦的用量）、
（二）、我國球團(tuán)礦生產(chǎn)發(fā)展的現(xiàn)狀和建議
球團(tuán)礦具有強(qiáng)度好、粒度均勻、形狀規(guī)則、含鐵品位高、還原性好等優(yōu)點(diǎn)，在高爐冶煉中可起到增產(chǎn)節(jié)焦、改善煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、降低生鐵成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的作用。為適應(yīng)鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展、高爐精料技術(shù)和合理爐料結(jié)構(gòu)的要求，近年來，球團(tuán)礦作為優(yōu)質(zhì)原料得到青睞和高度重視，一些鋼鐵廠正在積極籌建或擴(kuò)大球團(tuán)礦產(chǎn)能。
球團(tuán)礦是含鐵爐料發(fā)展*快的原料。據(jù)統(tǒng)計，在世界爐料的新增產(chǎn)能中，球團(tuán)礦產(chǎn)能明顯提高。目前，我國年產(chǎn)球團(tuán)礦5000萬噸左右，占高爐爐料比例13％左右，球團(tuán)礦使用比例未達(dá)到高爐綜合爐料優(yōu)化的比例。我國有37家企業(yè)63座豎爐生產(chǎn)球團(tuán)礦(絕大多數(shù)為8m2豎爐，*小4m2，*大16m2)，總?cè)莘e566．5 m2，產(chǎn)量3170萬噸左右。
  目前，我國豎爐球團(tuán)工藝占65％左右，為中小型企業(yè)球團(tuán)礦生產(chǎn)的主體工藝，這符合我國資源和企業(yè)規(guī)模偏小特點(diǎn)。中小企業(yè)及地方骨干企業(yè)規(guī)模多為100～300萬噸，建2～3座豎爐即可滿足高爐合理爐料結(jié)構(gòu)的要求，此外建豎爐具有投資省、周期短、見效快等特點(diǎn)，還可充分利用自產(chǎn)富余的高爐煤氣。
    目前，我國球團(tuán)礦生產(chǎn)能力及產(chǎn)量尚未達(dá)到滿足市場需求的水平，為滿足高爐生產(chǎn)合理爐料結(jié)構(gòu)的原料要求，不得不從國外進(jìn)口球團(tuán)礦。近年來，盡管進(jìn)口球團(tuán)礦價格上揚(yáng)，但進(jìn)口球團(tuán)礦量呈快速增長的態(tài)勢，2002年進(jìn)口1103萬噸，2003年進(jìn)口1635萬噸，2004年進(jìn)口2029萬噸，2005年進(jìn)口2355萬噸。
  合理球團(tuán)礦比例是高爐節(jié)能降耗的有效辦法。據(jù)有關(guān)資料表明，生產(chǎn)球團(tuán)礦工序能耗比燒結(jié)工序能耗指標(biāo)低得多，燒結(jié)工序能耗60kg標(biāo)準(zhǔn)煤／t左右為較先進(jìn)的技術(shù)指標(biāo)，球團(tuán)工序能耗僅為30kg標(biāo)準(zhǔn)煤／t左右，還有降低的可能。球團(tuán)工序能耗約為燒結(jié)工序能耗的1／2～2／3，降低鋼鐵噸鋼工序能耗作用非常顯著。這對我國倡導(dǎo)的鋼鐵工業(yè)科學(xué)發(fā)展觀有著非常重要的現(xiàn)實意義。
對我國球團(tuán)生產(chǎn)發(fā)展的幾點(diǎn)建議：
  (1)生產(chǎn)球團(tuán)礦的原料主要為自產(chǎn)或進(jìn)口鐵精礦，進(jìn)口鐵精礦經(jīng)濟(jì)上是否合理需要考慮國際市場上球團(tuán)礦價格的變化等風(fēng)險，球團(tuán)礦價格受運(yùn)輸費(fèi)用和國際油價的影響，應(yīng)落實好鐵精礦的產(chǎn)地、質(zhì)量、價格、供應(yīng)量、運(yùn)輸可靠性等，以保證原料供應(yīng)的穩(wěn)定性。
  (2)生產(chǎn)球團(tuán)礦對原料和工藝都有特定的要求，對球團(tuán)廠的建設(shè)必須進(jìn)行慎重的研究。球團(tuán)焙燒有豎爐、帶式焙燒機(jī)和鏈箅機(jī)—回轉(zhuǎn)窯三種工藝，各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)原燃料條件、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模、裝備水平和投資等因素綜合考慮，并充分考慮到球團(tuán)大型化的要求。
  (3)進(jìn)口鐵精礦品位要求TFe≥68％，細(xì)磨精粉粒度-200目≥85％，精礦水分應(yīng)控制在8.0％～8.5％有利于造球。在工藝設(shè)備方面，應(yīng)增加潤磨設(shè)備，新建球團(tuán)廠應(yīng)設(shè)原料混勻料場，保證精礦成分穩(wěn)定；設(shè)置強(qiáng)力混合機(jī)，使鐵精礦與膨潤土充分混合，有利于造球。加強(qiáng)對粘合劑的研究，使用優(yōu)質(zhì)膨潤土。目前，國外球團(tuán)礦膨潤土的添加量≤l％。按照每增加1％的膨潤土，球團(tuán)礦品位降低O.6％的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，如果球團(tuán)礦膨潤土的使用量降到1.5％～2.0％，則將對高爐產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。改善膨潤土質(zhì)量，研究開發(fā)、選用優(yōu)質(zhì)膨潤土是降低其用量的重要途徑之一。
  (4)進(jìn)行球團(tuán)余熱回收利用，有利于節(jié)能降耗，提高球團(tuán)礦質(zhì)量。
  (5)加強(qiáng)熔劑性球團(tuán)礦、冷固結(jié)含碳球團(tuán)礦、含鈦護(hù)爐球團(tuán)礦、直接還原和熔融還原等預(yù)還原球團(tuán)礦品種的研究開發(fā)工作。
  (6)重視球團(tuán)環(huán)境保護(hù)問題和提高自動控制水平。近年來，國家對粉塵污染、SO2和CO2排放等提出了更為嚴(yán)格的環(huán)保要求。
五、近年國內(nèi)大型氧化球團(tuán)豎爐與還原焙燒豎爐的技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展
目前球團(tuán)礦生產(chǎn)的主要工藝方法主要有有帶式焙燒法、鏈箅機(jī)一回轉(zhuǎn)窯法、豎爐法三種。以前由于帶式焙燒機(jī)和鏈箅機(jī)一回轉(zhuǎn)窯建設(shè)投資和制造要求相對較高，一般都適宜于生產(chǎn)規(guī)模較大的鋼鐵企業(yè)或礦山，而對于生產(chǎn)規(guī)模適中的中小型企業(yè)來講，則采用豎爐法生產(chǎn)球團(tuán)礦。
但目前隨著豎爐大型化技術(shù)的突破，豎爐法球團(tuán)生產(chǎn)將會是主要的球團(tuán)生產(chǎn)方式，國內(nèi)大型鋼鐵廠已經(jīng)逐步認(rèn)識到大型豎爐技術(shù)應(yīng)用與普及的時代已經(jīng)來臨。隨著高爐精料技術(shù)的發(fā)展，具有較好綜合指標(biāo)的球團(tuán)礦將會得到更多的使用。作為一種多快好省的球團(tuán)礦生產(chǎn)方法一球團(tuán)豎爐將仍有其應(yīng)有的地位。如何揚(yáng)長避短，吸取其他球團(tuán)生產(chǎn)方法和工藝中的優(yōu)點(diǎn)，將設(shè)備向大型化生產(chǎn)方向發(fā)展，不斷提高球團(tuán)礦質(zhì)量的穩(wěn)定性，總結(jié)好各種鐵精粉原料使用的工藝改進(jìn)經(jīng)驗，球團(tuán)豎爐會進(jìn)一步發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。豎爐的明顯低投資、節(jié)能性和球團(tuán)質(zhì)量能滿足生產(chǎn)要求的特點(diǎn)決定其在一定時期內(nèi)仍有很大的發(fā)展?jié)摿�。大型化豎爐的出現(xiàn)和能滿足生產(chǎn)要求的球團(tuán)質(zhì)量會給豎爐法球團(tuán)生產(chǎn)提供進(jìn)一步的發(fā)展天地。
隨著濟(jì)鋼、南鋼等大型鋼鐵公司14㎡、16㎡矩形球團(tuán)豎爐的成功應(yīng)用，唐山金泉冶金能源新技術(shù)開發(fā)有限公司吸取了國內(nèi)許多單位多年來在豎爐球團(tuán)生產(chǎn)中所積累的寶貴經(jīng)驗，并結(jié)合了當(dāng)前球團(tuán)礦生產(chǎn)的具體客觀條件，始終致力于該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，該公司在此技術(shù)基礎(chǔ)上又繼續(xù)研發(fā)應(yīng)用了一系列新技術(shù)，并對爐型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了再創(chuàng)新，在氧化球團(tuán)矩形豎爐大型化基礎(chǔ)上成功設(shè)計應(yīng)用了多項還原焙燒技術(shù)，使該項技術(shù)具有氧化和還原兩種功能，在鎳鐵還原焙燒技術(shù)上取得了一些具有自主知產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)、新發(fā)明。實踐表明，該類豎爐在氧化球團(tuán)焙燒生產(chǎn)上利用系數(shù)已達(dá)到9．0 t／(m2．h)，球團(tuán)礦產(chǎn)、質(zhì)量大幅度提高，已成為國內(nèi)球團(tuán)礦單爐產(chǎn)量*大的氧化球團(tuán)豎爐。大型多功能矩形球團(tuán)豎爐的設(shè)計成功，為適合中國國情的豎爐向大型化、多功能化、高效化發(fā)展做出了貢獻(xiàn)，為“十二五’’期間全面普及單爐年產(chǎn)球團(tuán)礦100萬t的豎爐設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
豎爐是*早用來進(jìn)行鐵礦球團(tuán)生產(chǎn)的工藝設(shè)備，目前國內(nèi)已建有近200座年生產(chǎn)能力35萬t～70萬t球團(tuán)礦的各種球團(tuán)豎爐，豎爐生產(chǎn)的球團(tuán)礦仍占國內(nèi)總球團(tuán)礦產(chǎn)量的80％以上。為高爐煉鐵生產(chǎn)的節(jié)能降耗作出了巨大的貢獻(xiàn)。
豎爐法生產(chǎn)球團(tuán)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造材質(zhì)無特殊要求、基建投資少、熱效率高、操作維修方便等特點(diǎn)。盡管過去豎爐也有單爐生產(chǎn)能力小、對原料適應(yīng)性差等缺點(diǎn)而使其在應(yīng)用和發(fā)展上受到了一定限制，但在中國近30多年來的豎爐法球團(tuán)生產(chǎn)過程中，通過持續(xù)改革和對生產(chǎn)工藝、設(shè)備的完善，以及不斷改進(jìn)生產(chǎn)操作方法，業(yè)已形成具有典型中國特色的豎爐球團(tuán)技術(shù)，并已超過國外同類豎爐的生產(chǎn)技術(shù)水平。正因為如此，國內(nèi)豎爐法球團(tuán)的生產(chǎn)近年來仍能得到較大的發(fā)展。這除了跟中國有為數(shù)較多的中小型鋼鐵企業(yè)和礦山這一現(xiàn)狀外，還同國內(nèi)豎爐近年來單爐年生產(chǎn)能力已超過70萬t，豎爐向大型化方向發(fā)展并已逐步成熟這一原因有關(guān)。實際上出現(xiàn)100萬t／a生產(chǎn)能力的豎爐已為期不遠(yuǎn)，豎爐使用高比例赤鐵精粉甚至褐鐵精粉生產(chǎn)球團(tuán)礦都已有成功的經(jīng)驗。近年來建設(shè)的許多豎爐在生產(chǎn)工藝流程的完善程度上，工藝設(shè)備和自動化控制裝備的先進(jìn)程度上都已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)水平。在國內(nèi)豎爐技術(shù)不斷得到快速發(fā)展的同時，豎爐法球團(tuán)生產(chǎn)的缺點(diǎn)也在不斷克服，工藝不斷地得到完善，有些方面已取得了關(guān)鍵性的進(jìn)展。
唐山金泉冶金能源新技術(shù)開發(fā)有限公司近年開發(fā)的具有自己知識產(chǎn)權(quán)的GDL-3型高效復(fù)合內(nèi)燃式氧化球團(tuán)豎爐，更在豎爐技術(shù)上有了關(guān)鍵性的改進(jìn)，為今后豎爐技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了更大的技術(shù)空間。 GDL-3型豎爐針對工程的一次性投資、設(shè)備的大型化發(fā)展、能源消耗以及豎爐原料的適應(yīng)度、產(chǎn)品質(zhì)量、豎爐工藝操作的簡單穩(wěn)定和手段靈活多變性等方面都實現(xiàn)了重要改進(jìn)，使GDL-3型豎爐比以前任何一種豎爐具有更多而無法比擬的優(yōu)勢。GDL-3型豎爐的設(shè)計發(fā)明人旨在通過該技術(shù)的推廣使用，使豎爐技術(shù)不斷地進(jìn)行改進(jìn)完善，為我國的豎爐技術(shù)能夠在今后的球團(tuán)礦生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用作一積極嘗試，同時也為適應(yīng)中國國情的豎爐向更大型化、高效化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
新型GDL-3型高效復(fù)合內(nèi)燃式氧化球團(tuán)豎爐工藝設(shè)計介紹：
1、工藝流程介紹
（1）配料系統(tǒng)
設(shè)計應(yīng)用了適用各種鐵精礦原料和二次資源(包括除塵灰、氧化鐵皮和污泥等)的預(yù)混合配料技術(shù)，通過新型結(jié)構(gòu)的圓盤給料機(jī)和配套的電子皮帶秤在配料室進(jìn)行預(yù)配料并完成添加膨潤土的精配料操作，膨潤土配加應(yīng)用了由真空輸送裝置新技術(shù)，整個配料系統(tǒng)采用計算機(jī)來自動控制配料量，配料系統(tǒng)設(shè)計精度±0．5％。
(2)混料烘干潤磨系統(tǒng)
鐵精礦原料、二次資源和膨潤土配料后的混合料用新型強(qiáng)力多級圓筒烘干機(jī)進(jìn)行混勻、烘干，采用紅外水分儀對烘干后混合料水分的在線檢測結(jié)果來判斷和控制烘干效果，從而完成對混合料的混勻、烘干和提高料溫的任務(wù)。設(shè)計應(yīng)用的大型新型潤磨機(jī)潤磨、混勻、加熱，使物料顆粒變細(xì)、比表面積和表面活性能增加，為下一工藝環(huán)節(jié)提供粒度和水分合適、物化性能均勻的物料，以保證造球過程中物料的成球性好、生球強(qiáng)度高、膨潤土用量低及成品率高。
(3)造球、篩分系統(tǒng)
根據(jù)大型豎爐對生球質(zhì)量的要求，新設(shè)計的Ø7．5 m圓盤造球機(jī)采用了新型回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)，同時設(shè)計采用了入爐生球多級再造篩分工藝，增加生球顆粒間的密實度，可使生球中含粉物料全部篩下，達(dá)到入爐料粒度更均勻的目的，同時生球在圓輥篩上作多級滾動運(yùn)動中也進(jìn)一步提高了生球強(qiáng)度，保證了生球粒度潔凈、均勻、穩(wěn)定。
（5）布料及烘干床的技術(shù)革新：
設(shè)計應(yīng)用梭式有軌勻量電動布料車均勻布料，消除了豎爐布料“跳、擺、推料”現(xiàn)象，使布料更均勻，保證了大型豎爐布料均勻，爐內(nèi)的透氣性好及熱交換效率高。傳統(tǒng)布料車只有單方向直線運(yùn)行，烘干床兩側(cè)布料不均時使生球的烘干效果、烘干時間、預(yù)熱時間產(chǎn)生差異，使導(dǎo)風(fēng)墻水梁兩側(cè)煅燒帶溫度出現(xiàn)煅燒不均現(xiàn)象，新型布料車具有左右調(diào)整布料量的新功能，有效解決了傳統(tǒng)豎爐布料車布料時不可以調(diào)整烘干床兩側(cè)布料量的缺陷。
傳統(tǒng)矩形豎爐由于爐內(nèi)換熱后的高溫空氣溫度較高，將其直接用于生球烘干溫度明顯偏高。生球在布到干燥床的上部時，由于干燥床下部的熱廢氣溫度較高，熱交換非常劇烈，生球在脫除物理水的過程中極易產(chǎn)生爆裂現(xiàn)象，導(dǎo)致爐內(nèi)粉末增加，降低爐內(nèi)透氣性，*終影響焙燒的均勻性，產(chǎn)生部分未燒透、抗壓強(qiáng)度低的球團(tuán)礦。另外，受到干燥床面積及熱氣流流量的限制，豎爐的生產(chǎn)能力也受到了限制。
新型豎爐在烘干床下設(shè)計增加了可調(diào)節(jié)的低壓常溫空氣混風(fēng)管，既可直接控制烘干床下的空氣溫度，又加大了烘干風(fēng)量，提高了生球烘干效果，使整個烘干床面上可得到對生球烘干工藝過程較為理想的床面氣流溫度分布。
(6)新型豎爐爐體結(jié)構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用
新型豎爐在爐型設(shè)計上改變傳統(tǒng)的準(zhǔn)矩形結(jié)構(gòu)，設(shè)計改變了豎爐內(nèi)部形狀，將豎爐內(nèi)部形狀由四周直角形改為四周圓弧形過渡，以消除矩形豎爐爐內(nèi)掛料及死角處氣流分配不合理的現(xiàn)象；增加了豎爐內(nèi)部有效高度高，改變了傳統(tǒng)豎爐的干燥帶、預(yù)熱帶、均熱帶的結(jié)構(gòu)，有效容積同時增大，能滿足豎爐大型化后各帶物化反應(yīng)所需時間；
(7)新型焙燒方式的技術(shù)應(yīng)用
焙燒方式采用了高氧位低壓焙燒技術(shù)，新設(shè)計的燃燒室和氣流分配室，燃燒介質(zhì)可為為高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣、高溫風(fēng)等，燃燒室采用正壓操作，可以采用混合煤氣，通過提高熱值，配加富氧空氣，增加分配室氧氣濃度，營造強(qiáng)氧化氣氛，保證球團(tuán)礦在強(qiáng)氧化性氣氛中進(jìn)行低壓焙燒，使燃燒廢氣含氧達(dá)到8％以上，達(dá)到了高效生產(chǎn)的目的。
煅燒帶設(shè)計開發(fā)豎爐雙層火道焙燒新技術(shù)，該技術(shù)能增加球團(tuán)礦焙燒的均勻性和提高焙燒效率；采用了多級可調(diào)式新型配風(fēng)冷卻方式，增加了二次冷卻技術(shù)及余熱利用技術(shù)，能實現(xiàn)高效的氣固熱交換；排料方式設(shè)計為雙層雙流臥式排料技術(shù)，由四個排料點(diǎn)組成，該技術(shù)能保證豎爐爐料均勻下降，排料設(shè)置密封閥，有利于氣流的合理分布，同時又能有效抑制下行風(fēng)、爐下漏風(fēng)現(xiàn)象。
新型豎爐生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相對傳統(tǒng)豎爐有了突破性進(jìn)展：利用系數(shù)達(dá)到了9．0 t／(m2•h)；成品球團(tuán)礦TFe≥64．2％，F(xiàn)e0<0．8％，抗壓強(qiáng)度達(dá)到3050N／個，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)( 6．3 mm)達(dá)到91．75％。
該技術(shù)的成功應(yīng)用，為單爐實現(xiàn)100萬t／a的球團(tuán)廠設(shè)計創(chuàng)造了有利條件。
 
                                                     北方爐窯協(xié)會                                
                                                                                                       搜集 整理 編輯