摘要   本文根据首钢球团厂原有生产工艺状况，详细分析了原有生产工艺存在工序能耗高、产品质量差的问题和不足，阐述了链篦机-回转窑－环冷机氧化球团生产新工艺的技术状况、解决的问题及取得的效果。

l  前  言   

首钢球团厂自1985年建厂以来，经过几年的金属化球团生产，于1989年3月18日开始氧化球团生产。在12年的氧化球团生产中，通过对工艺环节的不断完善和设备的攻关改造，各项技术经济指标不断提高，特别是链篦机一回转窑一环冷机氧化球团生产新工艺自2000年10月18日竣工、投产后，在较短的时间内生产水平及各项经济技术指标就达到或超过设计水平，尤其是2001年1～10月份，生产连续均衡稳定在日产3400t以上，平均月产9．2033万t，主要经济技术指标又有了新的突破。

2  新工艺应用前的工艺技术状况及主要技术指标

2．1新工艺应用前的主要经济技术指标

    新工艺应用前的主要经济技术指标及与国内几家同行的比较列于表1。

    由表1可知，与国内同行业先进水平相比，链篦机一回转窑．环冷机氧化球团生产新工艺应用前的主要经济技术指标均存在不同程度的差距，主要表现在工序能耗高、球团矿质量差。其中重点有以下几个方面问题：

  1)球团设备作业率偏低

  1999年设备作业率实际完成80．07％，比国内先进水平低9．67％。

  2)膨润土消耗高

  新工艺应用前，膨润土配加量基本控制在3．0％～4．0％之间，1999年膨润土消耗实际为24．65 kg／t，比国内先进的鞍钢高11．65 kg／t。

  3)燃煤消耗较高

  1999年度工艺燃煤消耗实际为52．1kg／t。   

    4)电耗高

    1999年实际电耗49．70 kWh／t，比较先进的鞍钢高1．45 kWh／t。

  5)工序能耗高

  1999年工序能耗为63．54 kg标煤／t，与国内较先进的鞍钢相比，工序能耗高19．36 kg标煤／t。

  6)球团矿质量差

  同国内先进水平相比，新工艺应用前，球团矿质量严重偏低，尤其是球团强度仅为1653N／个球，球团亚铁含量高达7．08％，而国内先进水平的抗压强度为2360N／个球以上，亚铁含量仅为0．52％。

2．2新工艺应用前工艺设备状况及存在的问题

    自1989年3月由金属化球团生产工艺改为生产氧化球团以来，球团工艺和设备虽历经几次中修改造，得到了一定程度的完善和改进，但是由于生产工艺的先天不足，造成各种技术经济指标同国内先进水平相比，甚至是同国内同行业相比，差距较大。分析原因，主要存在以下几个方面：

  1)冷却方式不合理

  球团矿的原有冷却方式，是采用两条冷却筒筒外喷淋水进行间接冷却。由于这种冷却方式的冷却效果差，造成球团矿不能充分冷却，冷却后的出料温度高达300℃以上，为防止烧皮带，只得在出料端向料面打水，造成球团矿强度低、亚铁含量高，同时使得部分余热不能充分回收利用，造成工序能耗偏高。

    2)回转窑长径比严重失调

    长径比是回转窑的一个很重要的参数。长径比的选择要保证热耗低，供热能力大，能顺利完成一系列物理化学过程，因此生产氧化球团矿常用的长径比为6．4～6．7，而原有生产工艺由金属化球团生产工艺改造而成，回转窑长径比高达15．7；是合理比例的两倍多。由于长径比过大，造成物料在窑内停留时间长达两小时，回转窑利用系数低；同时由于回转窑过长，被迫在回转窑窑身喷煤，不仅造成窑内高温区域延长，也造成了热能的浪费。

  3)链篦机故障多

  由于回转窑长径比严重失调，影响着窑尾废气温度的升高，造成链篦机烟罩内没有适宜的焙烧温度。为了保证链篦机烟罩温度满足干球焙烧的要求，被迫在链篦机烟罩内建立燃烧室，以达到提高干球强度、降低干球亚铁的目的。这样由于烟罩内长期连续喷煤，并且由于机头没有铲料板进行保护，不仅造成燃煤消耗高，还对篦床的整体寿命造成了不利的影响，在生产过程中经常出现断链节停机的问题，从而制约着设备作业率的提高。

  4)生球筛分系统不完善

  原有生球筛分系统为单层辊筛，只能筛去部分粒度较小的生球及粉末，而不合格粒度的大球无任何处理手段，随同合格粒度的生球一起进入链篦机，造成链篦机透气性能差、焙烧不完全、下层干球焙烧不透、黑球多，最终造成干球焙烧质量下降，主要体现在干球强度低、干球亚铁含量偏高，从而影响了亚铁的氧化放热，影响工序能耗的降低。

  5)物料混匀效果差

  原有物料混匀设备为圆筒混合机，在正常生产过程中物料停留时间短、筒壁粘料，混合能力低，从而造成物料不能充分混匀，对造球操作造成非常不利的影响，主要表现在膨润土消耗高，生球质量差、粉末含量多，球盘出力难以提高。

  通过对原有生产工艺条件下的经济技术指标存在的差距以及工艺设备的实际状况进行全面分析，可以看出由于原设备的先天不足、工艺上的不合理，造成了球团生产的高能耗，低效率、低效益，而主要矛盾在于冷却方式不合理、回转窑长径比严重失调，因此，实施链篦机一回转窑一环冷机氧化球团生产新工艺是球团经营生产进一步发展的关键环节。

3  新工艺应用后基本的工艺技术状况及经济技术指标

3．1新工艺应用后基本的工艺设备状况

    针对原有氧化球团不合理的生产工艺设备状况，于2000年7月18日至10月18日对原工艺实施了为期3个月的新工艺改造，彻底改变了原有工艺、设备存在的缺陷，扭转了低质量、低效益的被动局面，形成了年产100～120万t的规模。

    通过链篦机．回转窑一环冷机氧化球团生产新工艺的应用，重点解决了以下问题：

    1)合理改进球团矿冷却方式，降低了工序能耗，提高了球团矿质量

    新工艺实施过程中，以有效降低工序能耗、提高球团矿质量为目的，取消了原有的两条冷却筒，安装了环形冷却机，冷却方式由间接冷却改为三台鼓风机鼓风进行直接冷却。球团矿冷却方式的改造，取得了明显效果，主要有三个方面：

    一是工序能耗有效降低。在对球团冷却方式合理改进的同时，对环冷机高温段余热进行了回收利用，目前余热回收利用已达到50％，从而有效降低了工序能耗。2001年l～10月份燃煤消耗累计为19．72 ke／t，比原工艺降低32．38 kg／t，燃煤消耗的大幅度降低，使工序能耗相应大幅度降低，比原工艺降低32．93 kg标煤／t；同时由于燃煤消耗的降低，还有效降低了电耗。

    二是出料温度得到有效降低。由于改变了冷却方式，由间接冷却改为直接冷却，从而有效提高了球团矿冷却效果，使出料温度大大降低，由原来的300℃降到了50℃，有效保护了成品输送皮带，延长了使用寿命。

    三是球团矿强度和亚铁含量得到明显改善，球团矿质量跃上新的台阶。冷却方式的合理改进，使球团矿质量得到明显提高，尤其是球团矿抗压强度由改造前的1600～1650N／个球提高到2000N外球以上；同时由于高温球团直接与风接触，加剧了球团的氧化，使亚铁含量发生明显变化，由原工艺的7％降低到目前的l％以下。

    2)合理控制回转窑长径比，提高了物料的通过能力

    原有Ø4．7×74 m的回转窑长径比严重失调，窑内没有合理的温度分布，严重影响球团矿产量和质量的提高。为此，新工艺选用了Ø4．7×35 m的回转窑，将原窑身喷煤改为窑头主枪喷吹煤粉燃烧，同时窑衬材质选用了高铝莫来石浇注料。回转窑长径比的合理选用，取得了明显效果，主要有两个方面：

    一是回转窑长径比更加合理，物料通过能力有效提高，利用系数在原有7．44 t／(m²·h)的基础上提高到10．41 t／ (m²·h)；物料停留时间明显降低，由原两小时缩短到目前的30 min。

    二是球团产量进一步提高。新工艺应用后，球团矿年产量由原65～70万t提高到ll0万t。

    3)合理分布链篦机烟罩温度，有效提高干球焙烧质量

    干球焙烧是球团生产的关键环节，直接关系到球团矿产量和质量的提高。为此，新工艺实施过程中，以全面提高干球焙烧质量为目的，将链篦机长度缩短至44．8 m，合理配置了14个风箱，并重点对链篦机烟罩温度进行了合理布置，将原有自然分布的链篦机温度合理分为干燥和预热段，从而使高、低温度段有了明显的分布，并且易于各段温度的控制，避免了生球爆裂问题，保证了干球的焙烧质量。

    4)采用双层辊筛的筛分方式，解决了生球粒度不均的问题

    生球质量直接关系到链篦机干球的焙烧质量，尤其是生球粒度对干球焙烧质量至关重要。为了解决原生球筛分系统筛分不均的问题，新工艺实施过程中，对生球筛分系统实施了双层辊筛的生球筛分设施，使入机的生球粒度稳定在l0～16 mm，不合格粒度的生球均通过湿返料回收系统重新返回配料。生球粒度的均匀，不仅为链篦机干球的均匀焙烧创造了有利条件，而且有效提高了球团矿粒度合格率。

    5)选用高效强力物料混匀设备，解决了物料混匀效果差的问题

    为提高混合设备的能力及提高混合料的混匀程度，为造球提供原料基础，新工艺实施过程中，取消了原有的Ø2．8×6 m圆筒混合机，选用了两台Ø1．66×2．8 m强力混合机。强力混合机的采用，使物料混匀效果明显提高。原有混匀设备条件下，6．7台球盘作业的情况下只能保证2 800～3 000 t的日产水平，而现有条件下，在相同球盘作业的情况下能够保证3 400 t以上的日产水平。

3．2新工艺基本运行状况

    新工艺自2000年10月18日峻工、投产后，运行阶段主要分为三个阶段，即：试运行阶段、进一步理顺工艺阶段、连续稳定运行阶段，具体情况如下：

  第一阶段：试运行阶段(2000．10．18～l0．30)

  该阶段重点摸索新工艺、新设备的操作控制参数，积累经验。

  经过三个月的生产新工艺改造，于10月11日23时点火升温，18日16时链篦机热状态试车，日产水平按1 800～2 000 t控制。为尽快理顺工艺、适应新工艺、新技术，使各项指标早日达到设计能力，在链篦机-回转窑、环冷机等部位充分蓄热后，于26日20时开始组织进行爬坡达产拉练活动，日产水平由1 800 t逐步提高到2 900 t。但受链篦机主轴牙轮炸裂的影响，日产水平始终未达到设计能力。尽管如此，但通过该阶段的试运行，以及爬坡达产活动的开展。积累和摸索了一定的操作经验，同时氧化球抗压强度、氧化亚铁等质量指标达到了设计能力要求，证明生产新工艺的应用是成功的。

    第二阶段：进一步理顺工艺阶段(2000．11．4～11．30)

    为保后期生产稳定运行，11月初组织了以更换链篦机主轴为主线的设备准备工作。11月4日开机生产后，立即组织了爬坡达产活动，组织计划是6～8日按2 900 t组织，9一11日按3 100 t组织，12日开始按设计能力日产3 226 t组织。通过近一周的摸索，到10日开始日产量就达到了3 226 t设计能力水平，连续稳定生产到11月20日，平均日产水平均达到了设计能力。

    为了进一步完善工艺和设备，于11月23日早5：00开始停机组织了为期四天的计划检修，从而使生产新工艺进一步完善，氧化球日产水平达到3 350 t以上，品位达到64．73％，亚铁降到1．1l％，抗压强度提高到2197N／个，各项技术经济指标全部达到设计标准，充分证明本次改造是成功的。

    第三阶段：连续稳定运行阶段(2000．12．1至今)

    在前期摸索工艺操作经验和进一步完善工艺设备的基础上，从12月份开始球团生产实现了连续稳定运行，到目前已经连续稳定运行11个月，同时各项经济技术指标在全部达到设计能力的基础上，8项主要经济技术指标不断刷新历史记录。其中在200l年4月份球团产量创出10．5126万t月度历史最好水平的基础上，于l0月份完成10．9042万t，再次刷新历史最好水平；回转窑利用系数在2000年12月份完成9．99 t／(m²·h)历史最好水平的基础上，从2001年3月份开始连续稳定在10 t／(m²h)以上，连续刷新了最好水平，并于10月份创出11．38 t／(m²·h)的历史记录；工序能耗逐月降低，7月份完成了22．66 kg标煤／t的历史最好水平；同时球团矿质量明显提高，球团亚铁含量已稳定在1％以下，成品球粒度合格率从7月份连续稳定在83％以上，达到了原冶金部部颁标准。

 3．3新工艺应用后的技术经济指标分析

    新工艺应用后，通过对工艺和设备的理顺和进一步完善，从2000年12月份已经实现连续均稳衡、稳定生产，各项经济技术指标均比新工艺应用前有一定幅度的提高，其中月产水平、回转窑利用系数、设备日历作业率较大幅度提高；膨润土消耗、燃煤消耗、电耗、工序能耗等消耗指标大幅度降低；球团矿质量全面提高，除Ø10～16 mm粒度合格率达到部颁标准的二级品外，其它质量指标均全面达到部颁标准的一级品标准。同国内同行业先进水平相比，除膨润土消耗指标未达到国内先进水平外，其他各项可比主要技术经济指标均接近或超过了国内先进水平(见表2)。

3．4新工艺应用前后的经济效益分析

  新工艺应用后，各项经济技术指标全面提高的同时，随着各种物料消耗的降低，仅燃煤消耗、电耗、水耗三项指标的降低，带来了可观的经济效益，吨球成本降低11．712元，按年产110万t计算，年度可取得直接效益1288．328万元。具体情况见表3。

4  结  语

    通过对首钢球团厂应用链篦机一回转窑一环冷机氧化球团生产新工艺的全面分析，可以得出以下结论：

    1)经过生产实践的检验证明，首钢球团厂2000年形成的链篦机一回转窑一环冷机氧化球团生产新工艺是成功的。

  2)链篦机－回转窑．环冷机氧化球团生产新工艺技术经济指标先进，工序消耗低、产品质量好、成本低。

    3)到目前为止，除膨润土消耗指标外，其它主要经济技术可比指标均达到或超过国内同行业先进水平。

    4)球团矿质量指标除Ø10～16 mm粒度合格率达到部颁标准的二级品外，其他质量指标均达到或超过部颁标准的一级品标准。