摘要          本文介绍了鞍钢200万吨氧化球团厂链篦机．回转窑生产线的工艺设计及特点。详细论述了球团生产过程中的原料准备、煤粉制备、干燥、配料、混合、造球、焙烧、冷却、成品等各个环节。鞍钢弓矿公司球团厂生产出铁品位65．5％、二氧化硅含量5％左右的球团矿，其产品质量达到了世界一流球团矿的技术标准。

    关键词     鞍山钢铁集团氧化球团链篦机-回转窑

1  前  言  

         鞍钢是铁矿石需求大户，在取得了炼铁系统高炉现代化、大型化改造的历史性突破后，鞍钢把年产1600万t钢定为发展目标，铁矿石的供应成为了重要一环。球团矿被称为高炉的“精料”，具有品位高、碱度低、强度好、透气性强等特点。为此鞍钢在进行多番论证后，决定在弓矿地区先后建立两条年产200万t球团矿生产线，生产线建成后弓矿年产球团矿将达400—500万t。两条生产线均由鞍山冶金研究设计总院负责设计施工，分别于2003年10月15日和2004年11月28日实现热负荷联动试车一次成功，目前均已进入正式生产阶段，生产水平达到设计标准。

2工艺设计及配置

2．1球团矿生产工艺流程

    球团矿生产线均采用链篦机一回转窑工艺，含铁原料(精矿粉)采用弓矿公司选矿厂生产的铁精矿，其主要物化特性见表1，将生产出铁品位65．5％、二氧化硅含量5％左右的球团矿。

    弓矿公司球团厂工艺流程示于图l，包括精矿的预处理(精矿脱水、精矿再磨、精矿润磨等)；精矿的接受及熔剂、燃料的准备(破碎、筛分)；膨润土或冶金添加剂的配制；配料、混合、造球；生球筛分；铺底、铺边与生球布料；生球的干燥、预热、焙烧和冷却；成品球团矿的筛分、储存和输出；返矿的储存、再加工及参与配料等工艺环节。

2．2精矿的接受与干燥

    精矿进厂水分为10％左右，不能满足造球对精矿水分的要求，因此设计中采用了精矿干燥工艺，以保证铁精矿水分满足造球工序要求。需干燥的湿精矿由配料室贮料仓经胶带机送至干燥机室，干燥后返回配料室干精矿仓参加配料。干燥矿比例可根据精矿水分及操作实践确定，设计按50％考虑，以保证混合料水分控制在8．0％左右。干燥机规格为Ø3．6×24 m，干燥热风机以煤粉为燃料，进口烟气温度700℃，出口废气温度120℃，从干燥机排出的废气经除尘净化后排放。

2．3膨润土接受与贮存

    袋装膨润土用火车或汽车运进厂(厂内贮场可贮存10天的膨润土用量)，通过人工拆袋将膨润土卸至2个30 m³矿仓。每个仓下均配有一个3 m³仓式泵，用风力将膨润土输送到配料室膨润土矿槽内。配料室膨润土矿槽贮存时间为3天(因膨润土吸湿性很强，不宜在矿槽内贮存时间太长)。

2．4烟煤的接收、贮存与煤粉制备

    烟煤通过火车运输入厂，人工卸至贮煤场。煤场贮存时间为1．5个月。烟煤人厂粒度为80 mm，入窑前首先用反击锤式破碎机将其粗破碎至25 mm以下，然后经过MPFl814辊盘式磨煤机将其磨至一200目>80％，再由喷煤系统将煤粉喷人窑内。

2．5配料系统

    配料室配料矿槽采用单列配置，设8个精矿仓(其中6个配料仓、2个为精矿干燥供料仓)、2个膨润土仓和1个除尘灰仓。湿精矿从精矿仓由胶带机运至配料室上部，经P2移动可逆胶带机分送至P1一P5精矿仓，其中Pl～P2湿精矿仓的湿精矿经G1胶带机运至精矿干燥室进行干燥，P3～P5湿精矿仓为配料仓。干燥后精矿送回配料室，由P4移动可逆胶带机分送至P6～P8配料仓。共计有6个精矿配料仓，仓下设Ø2 500 mm变频调速圆盘给料机及B=1 000 mm皮带秤，以实现精矿的自动重量配料。

  膨润土采用气力输送方式由贮场分送至2个膨润土仓。仓下设Ø400 mm调速螺旋给料机及B=650 mm皮带秤，以实现精矿的自动重量配料，膨润土配加量为15 kg／t(根据生产要求可调)，膨润土仓顶设压力式仓顶布袋除尘器。

  生产过程中产生的除尘灰经集中后气力输送至配料室除尘灰矿仓，除尘灰的配料设备与膨润土相同。上述各种物料经由集料胶带机H1送至混合室。

  配料室内所有矿仓均设有料位显示，高低料位报警。矿仓设有振动装置，以保证矿仓下料顺畅。设计预留了2个生石灰仓、1个镁矿粉仓的扩建场地。

2．6混合、造球、布料系统

  混合工序采用立式强力混合机DW29／5。它的混合原理是物料在混合机中随水平旋转的内筒一起旋转，同时，在内筒的不同部位有两个耙齿，与内筒旋转方向相反作高速旋转，使物料在筒内产生飞溅，互相穿插，互相渗透，达到混匀目的。

    造球的质量好坏将直接影响球团焙烧工艺的正常进行和成品球质量，设计中充分考虑了影响造球的各种因素，如给料量和加水方式等，并对造球设备进行优化设计。造球室设置9台Ø6．0 m圆盘造球机，8用1备，并留有第10台造球机位置。经混合后的混合料用胶带机运至造球室混合料仓，混合料仓均有上下料位显示，仓下设备采用调速圆盘给料机+皮带秤给料，造球机的给料量可按设定值自动控制。每个造球机进料溜槽配有疏料器，将压实的混合料疏松后再布料。造球机转速可调，倾角可调。在造球过程中添加1．0％的水，以使混合料水分控制在造球最佳值。

    每台造球机对应一台辊式筛分机，筛出一9 mm及+16 mm不合格生球。生球返料经返料胶带机给至生球粉碎机，粉碎后返回混合料仓重新造球。合格粒度的生球由B=l 400 mm摆动胶带机布到辊式筛分布料机上，筛出一5 mm粒级后均匀布到链篦机上。链篦机受料端链板上方设有自动测料位装置，通过自动调节链篦机运行速度来保证链篦机规定料厚。链篦机生球料层厚度最厚可达220 mm。辊式筛分布料机筛出的不合格小球运到造球系统返料胶带机上，与造球系统辊式筛分机筛除的不合格粒级生球一起经生球粉碎机粉碎后返回混合料仓重新造球。

2．7链篦机－回转窑一环冷机系统

    从造球系统来的生球在链篦机上进行干燥和预热；在回转窑中焙烧、固结；在环冷机中进行冷却；冷却后的球团进入成品系统。生球干燥与预热系统、氧化焙烧系统、成品球团矿冷却系统风流程示于图2。

2．7．1生球干燥与预热系统

    生球干燥与预热在链篦机上完成。链篦机宽4．5 m，有效长46 m。它由炉罩、走行、传动装置、风箱、灰箱等设备组成，设有鼓风干燥段、抽风干燥段、预热1段、预热2段。生球在鼓风干燥段由来自环冷机三段的回收热气(60—200℃)进行干燥，以去除生球的附着水，并防止下段抽风干燥时发生冷凝，避免篦床下部生球过湿；抽风干燥段的热源来自预热2段出来的热废气(近400℃)，系从料层上方往下抽风，使生球脱水干燥，以适应预热1段700℃以上温度；预热l段的热源为来自环冷机二冷段的热废气(700℃)，使生球继续干燥并开始氧化，以保证球团在预热2段可以经受1 000℃以上的高温，顺利进行氧化，分解和加热，并完成部分固结硬化，使球团有一定的强度，能经受由链篦机落到回转窑时的冲击，在回转窑运动过程中不致破碎。

2．7．2氧化焙烧系统

    球团矿的焙烧、固结过程在回转窑中完成。回转窑窑皮内径Ø6．1 m，耐火材料厚度280 mm，窑长40 m，转速可调。经过链篦机预热后的球团通过铲料板和给料溜槽给入回转窑中，随着回转窑的转动，球团沿圆筒周边翻滚，边朝窑头方向移动。在窑头装有专门设计的双调节伸缩式喷煤管，通过调节喷煤管的伸缩量和一次风量，来控制煤粉燃烧的火焰形状和火焰长度。同时将环冷机一冷段l l00℃热废气引入窑头罩，作为二次风，以保证窑内所需焙烧温度。回转窑内球团焙烧温度为l 250～1 300℃，球团在回转窑中停留时间约为30 min。回转窑窑头和窑尾罩采用新型密封装置，并设有结构冷却风机。焙烧好的球团通过回转窑窑头罩内溜槽和固定筛卸到环冷机受料斗内。

2．7．3成品球团矿冷却系统

    成品球团矿的冷却在环冷机中完成。环冷机由回转部分、风箱、传动、机架和上罩组成。回转窑排出的热球团矿(温度约1 250℃～l 300℃，粒度为8．0～16 mm，FeO含量低于8％)经窑头罩固定筛筛出大块后，通过环冷机受料斗均匀布在环冷机台车上，料层厚度为800 mm。球团矿在环冷机上被冷却，同时球团矿中剩余的FeO得到进一步氧化。最终使球团矿中FeO含量降低至1％以下，温度降到150℃以下。

    环冷机中径Ø22 m，台车宽2．5 m，有效冷却面积为150 m²，正常冷却时间48min，设4台鼓风冷却风机和2台结构冷却风机。

    环冷机烟罩分四个区域，一冷段1 100℃热废气通过受料斗上部窑头罩和平行管道直接给入回转窑用于提高窑内温度；二冷段760℃热废气通过热风管道和沉降室返回链篦机预热l段烟罩，用于球团的干燥和预热；三冷段360℃热废气由风机引至链篦机鼓风干燥段兑入冷风，对链篦机篦床上的生球进行鼓风干燥；四冷段90～105℃废气通过环冷机上的烟筒直接排放。环冷机鼓风机通过风门自动调节冷却风量，控制回热风温度。环冷机卸料斗采用电液动扇形阀控制，实现均匀排料。<150℃的球团矿通过卸料斗卸至胶带机上运出。

2．8成品球团矿贮存与输出系统

    冷却后的成品球团矿，由胶带机运输至成品装车矿槽。成品装车矿槽设8个矿仓，总贮存能力为9 000 t。矿仓下设电动阀门，可保证4节车皮同时卸料，使成品球团矿及时运出。球团厂设置一个贮存能力为6万t的成品球团矿堆场。当球团矿外运受到影响或球团厂检修需预先备料时，成品球团矿可直接运到堆场堆存，并采用胶带机进行回装。

3  工艺设计特点

    本设计充分吸收了鞍钢、首钢以及承德球团厂和国外球团厂的先进经验；也吸取了某些球团厂的失败教训，在工艺、设备等方面都有所创新，其装备水平达到国内同类型厂先进水平。

  1)结合国内外生产经验，对链篦机、回转窑、环冷机的细部作了相应改进：链篦机采用新型铲料板，结构简单、易维护、使用寿命长；传动电机采用变频调速方式，方便又节能；回转窑采用双侧柔性传动，平稳可靠；窑头、窑尾采用轻型密封结构，密封性能好，又能适应窑的窜动；回转窑排料端设计采用了大倾角固定筛；环冷机受料斗下部采用新型异形砖，保证布料平整及不往卸料区溢料等。

  2)采用有效防结圈措施。如：提高生球质量，最大限度减少碎球和粉末进入回转窑；合理设定升温曲线，避免球团炸裂；球团充分预热，提高入窑前初强度和抗磨性；窑体耐火材料的选择综合考虑了煤灰分、球团脉石成分，以避免在高温下相互接触生成低熔点化合物，熔融后粘附料粉造成结圈。

    3)另外，还采用了一些先进的辅助设备，如：计算机控制自动重量配料，给料设备采用变频调速；选用先进混合设备，提高精矿和膨润土的混匀度，降低膨润土的用量，以提高生球强度和球团矿品位；重视生球质量，采用摆动皮带+宽皮带+辊式布料机联合布料方式，精确控制布料质量，使摆动皮带布到宽皮带上的物料横向均匀，经辊式布料机铺布到链篦机上的料层均匀平整。

4  结  论

    鞍钢弓长岭矿业公司两期200万t氧化球团厂工程全部投产后，将形成400—500万t／a球团矿生产能力，预计年产值将增加到20亿元，年利润实现2至3亿元，将使弓矿公司成为鞍钢最重要的精料基地和全国规模最大的球团矿生产基地。

                              (1．大连理工大学自动化系2．鞍山科技大学电子信息工程学院3．鞍钢集团弓长岭矿业公司)