橄欖石球團礦(pellet with olivine addition)是指球團料中配加鎂橄欖石製成的一種酸性球團礦。鎂橄欖石(Mg2[SiO4])具有較高的熔點，含有一定量的MgO。MgO/SiO2達到0.5時可以改善球團礦的高溫冶金性能，而在焙燒過程中又不產生過多的液態渣相。當MgO/SiO2高於0.7時，提溫冶金性能的提高更加顯著，但增加了球團礦中的SiO2含量，從而降低球團礦的鐵品位，增加高爐煉鐵時的渣量。
基本介紹
- 中文名：橄攬石球團礦
- 外文名：pellet with olivine addition
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 範圍：能源
- 屬性：酸性球團礦
簡介,我國球團礦質量,存在的問題,改進的方法和思路,總結,
簡介
橄欖石球團礦(pellet with olivine addition)是指球團料中配加鎂橄欖石製成的一種酸性球團礦。鎂橄欖石(Mg2[SiO4])具有較高的熔點，含有一定量的MgO。MgO/SiO2達到0.5時可以改善球團礦的高溫冶金性能，而在焙燒過程中又不產生過多的液態渣相。當MgO/SiO2高於0.7時，提溫冶金性能的提高更加顯著，但增加了球團礦中的SiO2含量，從而降低球團礦的鐵品位，增加高爐煉鐵時的渣量。
我國球團礦質量
為了改善高爐爐料結構和實現精料，達到節焦、增鐵，降低煉鐵成本，提高鋼鐵產品市場競爭力的目的，近年來我國興建了不少的球團廠，不但有大、中型的鏈篦機-迴轉窯生產線，而且還有許多豎爐工藝生產線。從總的生產情況來看，球團礦產量有了很大的發展，這對高爐爐料結構的改善及煉鐵技術經濟指標的提高起到了明顯的作用；但在質量方面卻存在著不少問題，與北美等一些國家生產的優質球團礦相比差距甚大，尚有很大的潛力可挖。因此，需要球團工作者和高爐工作者共同努力，儘快提高球團礦的生產質量，為我國高爐煉鐵的技術進步和企業競爭力的進一步提高做出新的貢獻。
存在的問題
1.鐵品位低
相對於燒結礦和塊礦而言，球團礦最大的優點是其含鐵品位較高。因此，增加球團礦用量將十分有利於高爐綜合入爐品位的提高。經典的數據是入爐鐵品位每提高1% ，可降低焦比2%～2.5% ，增加產量3%。
國外高爐用球團礦的鐵品位一般都在65%以上，生產球團礦所用的鐵精礦都經過細磨和精選。而在我國要採用高品位鐵精礦生產球團，客觀上還存在著一定的難度。但這不是技術上的問題，而是一個觀念問題。可喜的，國內很多企業對鐵精礦實行了提鐵降矽，這也反映出國內企業對球團原料的認識有了較大的進步。
此外，球團礦的品位還與配加膨潤土的質量和數量有很大的關係。膨潤土用量越大，球團礦品位降低越多;膨潤土質量越差，所需的配加量就越多，對成品球鐵品位的影響也就越大。
由於我國球團生產所用鐵精礦的粒度較粗，為滿足造球的需要，通常配加了較高比例的膨潤土。同時，我國球團生產所用的膨潤土大多是就地取材，其質量不高，所以，膨潤土用量一般都在1.5%以上，有的甚至高達4.5%。而國外先進的球團生產對膨潤土的使用十分講究，有不少球團廠通過長途運輸使用美國懷俄明的優質膨潤土，或者是使用價格昂貴的佩利多有機粘結劑，故其膨潤土用量一般不超過1% ，低的只有0.5%～0.7%。
綜上原因，我國生產的球團礦鐵品位僅為62%～63% ，很少有超過65%的，最低的只有58%。在鐵品位低的同時，往往SiO2含量偏高(有的高達8%) ，使高爐渣量大幅度增加，大量的熱能用在了化渣上，對高爐冶煉十分不利。因此，採用高品位鐵精礦和優質的膨潤土生產，是提高球團礦質量的首要要問題。
2.強度低且均勻性差
國際公認的標準是:在海運和長途運輸的情況下，球團礦的抗壓強度要大於2500N/個；而直接用於高爐煉鐵時，可適當低些，一般要求大於2000N/個。但從現代大型高爐的實際出發，球團礦的強度應按大於2500N/個為合格標準，有時甚至要求更高。另外，為了更好的體現球團礦優越的冶金性能，必須強調球團礦強度的均勻性。按規定個數所測得的強度，不但其平均值要符合要求，而且所測試樣中強度大於2500N/個的球所占的百分率也要達到一定標準。通常，鏈篦機-迴轉窯工藝生產的成品球團礦應在90%～95%。
我國生產的豎爐球團礦質量之所以較差，除了強度普遍偏低外，其中一個主要的原因就是成品球團礦的抗壓強度很不均勻，高的很高，可達3000N/個以上，低的卻只有1000N/個左右。強度偏低和不均勻必然給高爐煉鐵帶來很大的不利。
3.粒級範圍寬、粒徑偏大
我國球團礦的粒度一般控制在8～16mm ，但實際生產中球團礦的粒級範圍比控制標準可能還要大得多。根據對造球和焙燒過程進行的試驗和研究得出:最佳的球團粒徑為11～12mm。為了充分發揮球團礦外形規則、粒度均勻對高爐料層結構帶來的優越性，我國成品球團礦的粒徑範圍必須縮小，總體粒度也要縮小，總體上應體現“小而勻”。
4.含粉率高、篩分指數差
由於我國大部分球團廠所用鐵精礦粒度較粗(<0.074mm粒級通常只有72%左右，有的甚至更粗) ，對造球和生球質量極為不利。粗顆粒多粘附在生球表面，在運動過程中極易掉落。同時由於膨潤土的質量問題，生球在升溫過程中可能發生爆裂而產生碎屑，使得焙燒球團層內的含粉率升高，造成成品球團礦含粉率高。而另一方面，焙燒球團層內含粉率高，使得焙燒過程中易產生結塊、結圈現象。為了防止結圈，生產操作中往往採取降低焙燒溫度的辦法來控制，由此造成球團焙燒達不到應有的最高溫度，而導致成品球團礦強度下降。同時，粉末含量多還會影響球團在冷卻機內的冷卻和進一步氧化。
由此可知，粉末是球團礦生產的“大敵”，嚴格控制焙燒球團層內的含粉率是強化生產和提高成品球團礦質量的一大關鍵。經驗表明，這一含粉率應控制在1.5%之內。
只有生球質量好，才能保證焙燒球質量高，從而穩定生產，提高產量，改善成品球團的轉鼓指標和篩分指數，真正實現球團質量的“小、勻、淨”。
5.FeO含量高、還原性差
高爐煉鐵為了更好地利用爐內煤氣，充分發展間接還原，要求入爐含鐵原料的FeO含量要低。相對於燒結礦而言，球團礦具這方面的優點。為此，球團在焙燒過程中必須得到充分氧化，使其FeO含量儘可能控制在1.0%以內。這樣，不但有利於球團礦還原性的改善，還有利於固結強度的提高。
為了充分發揮球團礦的冶煉優勢，為高爐煉鐵帶來更好的效益，對於我國球團礦生產中存在的上述質量問題，必須採取有效的措施加以解決，不斷改善球團礦的質量。
改進的方法和思路
1.保證鐵精礦質量，滿足造球要求
成品球團礦的質量與所用鐵精礦的質量有著極大的關係，特別是球團礦的鐵品位，在很大程度上取決於鐵精礦的品位。隨著“提鐵降矽”措施在選礦生產中的實施，國產鐵精礦的品位有了很大的提高，都能達到66.5%以上，鐵精礦的粒度也有了很大的改善。但是為了保證球團礦的質量，體現其優越性，生產中必須採用鐵品位高的精礦。
另外，鐵精礦的粒度和水分對造球的影響特別大。為了“造好球”，鐵精礦的比表面積應達到2000cm/g，水分也要合適。對於鐵精礦的細度和水分達不到要求的球團生產廠，在工藝流程上必須設定可靠的磨礦和乾燥設施。由於精礦的粒度對造球質量起著至關重要的決定性作用，因而必須認真選擇好磨礦工藝。一般來說，潤磨工藝對改善精礦的造球性能有較好的效果，但對改善粒度和精礦的比表面積功效有限。而且潤磨設備電耗高，事故較多，影響作業率，因而在規模較大的球團廠不太適用。高壓輥磨機對改善精礦的比表面積有較大的作用，但也是有限的，一般來講也僅在400cm/g的水平。在有些原料過粗的情況下，為了確保精礦粒度滿足造球要求，還有必要採用成熟可靠的球磨工藝。另外，為了保證造好球和料流的順暢，鐵精礦的乾燥也是必不可少的。
2.“造好球”
生球質量的好壞決定著球團焙燒的質量和產量。因而“造好球”也是球團生產最基本、最關鍵的技術原則。造球技術在國外球團界也被稱為是一項“藝術”。要造出高質量的生球，除了水分的控制、造球機本身的性能要好之外，造球工的技能和觀察操作水平也不容忽視。高水平的造球操作工造出的生球“小”而“勻”且“淨”，球形好、產量高，能為後續生產的穩定，以及高質量球團礦的獲得提供有利的條件。
3.篩好球、鋪好料
只有“篩好球”才能真正做到“小、勻、淨”。生球里夾帶的不合格料在焙燒過程中變成粉末，這種粉末是球團焙燒的‘大敵’，必須篩除、篩盡。同時，生球布料也必須鋪平、鋪齊，從而為焙燒過程的傳熱、傳質和料流運動創造良好的條件。這兩道工序處理得怎樣，對避免結塊，保證料層良好的透氣性和球團礦產、質量的提高都有著至關重要的作用。
為了‘篩好球’，必須選擇合適的篩分工藝和良好的篩分設備。篩分工藝最好要有預篩分和檢查篩分兩道，這樣才能將生球含粉率控制在較低水平。同時，篩分過程中生球的落差要儘可能小，以防止二次破碎和生球強度下降。篩分設備的安裝角度要合適，間隙正確，要嚴防篩輥粘料。為了提高篩分效率，還必須保證有足夠的篩分面積。為了“鋪好球”，設定梭式(或擺頭) 布料機和寬皮帶是必不可少的。但要真正做到鋪料平整，還必須採用由液壓缸推動的布料機和可調速的寬皮帶。
4.最佳化熱工制度和風流系統
球團焙燒的熱工制度和風流系統是球團礦生產的核心技術。合格的生球進入焙燒器以後，將嚴格按照合理最佳化的升溫制度進行乾燥、預熱、焙燒和冷卻，完成球團的固結和再氧化，使之成為質量合格的成品球團礦。
在乾燥階段要避免過濕層的出現，以免生球失去應有的強度而粉碎。同時，也要防止升溫過快使生球爆裂而產生粉末。在整個焙燒過程中，理論上要求每一個球焙燒的溫度、氣流和時間是相等的，這樣才能保證穩定的進行傳熱、傳質。因此，對豎爐而言，應儘量減少橫斷面上的溫差和使生球在爐內的運動下移均衡。對帶式機和鏈篦機而言，則應保持爐罩內橫斷面上左右的氣流壓力和溫度相同，防止由於管道阻損不同而產生過大的偏差，造成焙燒質量的差異和球團礦整體質量的下降。焙燒各階段的溫度必須嚴格控制到位。特別是最終焙燒溫度和保持時間，直接影響到成品球的強度。對鏈篦機- 迴轉窯工藝而言，預熱段最終的溫度和入窯球的強度直接相關。為了保證入窯球的強度，預熱段必須達到所要求的高溫。入窯球的強度好，在窯內焙燒運動才不會產生破碎和粉末，同時也可實現球團在窯內均勻地翻滾，使球團礦的整體質量更上一層樓。在冷卻階段，不但要有足夠的風量來保證球團礦的冷卻效果，而且還要使其得到最終的充分氧化，從而進一步降低成品球團礦的FeO含量。
鏈篦機- 迴轉窯和帶式焙燒機球團生產工藝都有—套完善、有效的熱工制度和風流系統。這也是球團生產的核心和關鍵技術。一套完善的熱工制度和風流系統能為優質球團礦的生產提供必要的保證，而且能最大程度的利用好熱能，實現最低的生產能耗，降低球團礦的生產加工費用。在國外，球團生產的熱工和風流技術經過三十多年的發展和最佳化，已漸趨完善。我國已投產的球團廠，在原料基本穩定的情況下，應根據具體條件對熱工制度和風流系統進行測定，找出改進的方向和措施，實現生產，管理和操作的最佳化。
總結
1) 針對球團生產中存在的質量問題，採取相關的技術措施加以改進，必將使我國球團礦的質量達到一個新的水平，進一步發揮球團礦優越的冶金性能，為煉鐵生產創造更好的技術經濟指標。
2) 對球團生產的各項操作參數進行合理最佳化，有利於實現能耗的最低化，從而降低生產加工費用。在一般情況下，球團礦的生產需要熱值較高的燃料，但由於球團生產工藝有一套完善的熱氣流循環系統，熱能可得到充分利用。就拿鏈篦機- 迴轉窯和帶式焙燒工藝來說，它們最終排出的廢氣溫度僅在100℃左右。
3) 與燒結工藝相比，球團工藝流程更為簡潔，因而球團生產的綜合能耗比燒結低。球團礦在高爐煉鐵中使用成本較高是由於進口球團礦價格高和市場緊銷引起的。
4) 在球團礦質量提高，其優越性得到充分發揮的情況下，球團礦在高爐爐料中的比例將不斷上升，並使高爐煉鐵的技術經濟指標進一步最佳化，為我國高爐煉鐵真正躋身世界前列創造最好的爐料條件。
