提高钒钛球团矿产量的生产实践

提高钒钛球团矿产量的生产实践

王武鼎  肖前川

（成渝钒钛科技有限公司烧结厂）

摘  要：通过成渝钒钛科技有限公司烧结厂200万吨链篦机-回转窑钒钛球团球的生产实践分析，从原料保供、优化生球粒级、优化热工制度、抑制回转窑结圈等方面分析与总结，采取系列措施，在不影响球团矿质量的基础上，将球团矿产量从2017年的6000吨/天提升到2019年的6900吨/天，为高炉稳定炉料结构，减少外购球团矿的使用，降低铁水成本做出了巨大贡献。

关键词：小球焙烧  热工制度  回转窑结圈

1 前言

成渝钒钛科技有限公司于2017年3号高炉复产生产后。实行了“2+3”的生产模式，达到了年产500万吨铁水的生产能力。每天需要球团矿约8500余吨，而我厂一台200万吨链篦机-回转窑生产线的生产能力长期稳定在日产6000吨/天的水平，基本达到了设计能力。但远远不能满足高炉的生产需求，因此，必须通过外购球团矿来满足高炉的生产，但外购球团矿的价格比我厂生产的球团矿价格高约100元/t以上。故为减少外购球团矿的数量，降低铁水的成本，落实公司“球团矿是效益工程”的指导方针，进一步发挥链篦机-回转窑的生产能力成为烧结厂的重要课题。2017年烧结厂成立了球团矿产量攻关小组，在不降低球团矿抗压强度的基础上实现球团矿产量最大化，以满足高炉的生产需求。

2 改进措施

通过历年球团的生产数据的分析与研究，采取“问题清单式”的模式，对现有的球团的生产现状进行了系统性排查，从原料保供、配料方案、造球、热工制度、回转窑结圈等方面进行问题罗列，找出影响球团矿产量提升主要有以下几方面：一是原料不稳定，导致造球波动，影响链篦机机速与料层；二是生球质量差，粒度偏大且不均匀，成品的堆比重下降；三是能源介质不稳定；四是热工制度不合理，干燥预热效果差；五是回转窑结圈导致处理结圈时停产或者减产。

2.1 精心组织，合理堆放，稳定钒钛精粉的配比

目前球团使用原料，主要为攀西地区钒钛精矿，但品种众多，原料成分不均匀，影响生球控制及成品球化学成份波动。目前球团使用原料成份分析表见表-1。

表-1   球团原料成分表（%）

根据回厂钒钛精矿中SiO₂、S含量、-200目含量将钒钛精矿划分为高、中、低含硫精矿，进行分区堆放；将球团开口仓分为1#、2#、3#开口仓，堆放方案为：1#开口仓堆放中硫精矿（1#与5#钒钛精粉），2#开口仓堆放高硫精矿（3#与4#钒钛精矿），3#开口仓堆放低硫精矿（2#与6#钒钛精矿）。

每月由方案组根据球团生产需求，按日、按周向公司上报采购计划，协调其均衡回厂；若遇突发情况，某种精矿低于警戒库存时，则由球团车间提出需求量，由生产质量部组织汽车进行内部转运所缺的钒钛精粉，从而确保了开口仓库存量基本稳定在警戒库存量以上，满足了球团配料要求，稳定了其配比，达到了稳定造球与球团矿成分均匀的目的。

表-2   原料配比、球团量及警戒库存量

2.2 强化造球作业，提高生球质量。

球团的氧化是从表面至中心进行的，在氧化开始阶段，表层FeO首先氧化，形成Fe₂O₃壳层，随着时间的延长，内部逐步被氧化。钒钛球团含有TiO₂，如果FeO氧化不完全，在850℃时，将生成一种难以氧化的铁钛化合物，将阻止FeO的进一步氧化。球团直径大，焙烧温度要求高，不易烧透，形成内核，强度低，FeO含量高。 随着产量的提高，成品矿的抗压强度、FeO含量波动较大。合适的生球粒级能有效的提高成品质量的稳定性，且有利于高炉料柱的改善和气流分布。为了提高生球的质量，采取了如下措施：

1）适当提高膨润土用量，膨润土配比从1.6%提升至1.7%左右，使生球更加紧密圆滑；保证生球落下强度4次/个以上，同时减少生球粉末。

2）调整打水点，严控生球水份：滴水点根据下料情况下移10~15cm，雾化水改为单点控制，利于造球打水控制，使得球核形成更快，长大更均匀，保证生球水份受控，控制在7.5±0.5%。

3）采取“多开盘少给料”，多开一个造球盘，适当减少单盘给料量，将造球盘从7个开到8个，单盘给料量控制在50~60t/h左右。将成球时间控制在14min左右，使得生球粒级更加均匀，保证8~16mm粒级的生球形成率在70%以上。

4）根据造球盘内成球情况，调整刮刀位置，将刮刀调动5~10mm，使得盘内球核、小球、成球呈区域状分布，保证合适粒级的成球有效的甩出球盘，避免形成“包球”情况。

5）严格监控生球筛、布料筛的筛分间隙，要求生球筛上部间隙8~9mm，下部间隙15~16mm，每班至少检测2次，发现间隙因磨损变大或其它不合适现象时，立即联系检修调整或更换生球筛，使得合格粒级的生球能有效的进入Q1皮带，进入链篦机，降低返料率。

采取上述措施后，生球的质量明显提高，生球的粒级得到了改善，由以前8~16mm合格率不足75%的基础上提高到95%以上，彻底解决了“鸡蛋球”等问题，在球团实现了“小球焙烧”技术，为稳质提产，增加球团堆比重等创造了条件。

2.3 改造燃气结构，保证能源介质稳定

球团初始设计时回转窑使用的是单一能源介质（焦炉煤气），若是焦化厂出现限产或者设备故障等问题时，其焦炉煤气量不能满足球团生产使用，迫使球团减产或者停产，从而大大影响了球团矿的产量。为了解决制约球团矿产量提升的这一难题，经过多方论证，烧结厂利用2018年中修对球团回转窑的烧嘴进行了改造，由四通道烧嘴更换为五通道烧嘴，利用高炉煤气代替了部分焦炉煤气，从而缓解了焦炉煤气能源介质不足的问题，稳定了球团的生产。同时，因高炉煤气属于长焰且燃烧温度偏低的特性，有利于提高链篦机烟罩的温度（改造后烟罩温度上涨了30℃以上），提高了干燥预热的效果，为提高球团矿产量提供了保障。

2.4优化热工制度，提高干预热效果

随着产量的提升，链篦机、回转窑的设备运转速度增加，减少了生球的氧化时间，为了确保生球的氧化率（链篦机段的氧化率≥50%，回转窑段的氧化率≥20%），需对链篦机与回转窑的热工制度进行调整。

2018年中修，将链篦机预热2段与预热1段的隔墙重新砌筑，使其通风面积增加10%左右，使得链篦机预热2段的高温气流更加流畅的进入预热1段，以提高链篦机的热工温度。使得热工温度提高30~50℃（预热1段500~800℃提升至550~830℃；预热2段930~1000℃提升至950~1050℃）。有效的保证了生球的干燥预热效果，使链篦机段的氧化率由50%提升至55%左右。

通过调整煤气用量，提高环冷机回热风温度（一段回热风温度提升至1050~1100℃），使得回转窑窑尾窑头950~1000℃提升至1030~1050℃，窑尾温度由780℃提升至800~850℃，保证生球的焙烧效果，使回转窑段的氧化率由20%提升至25~30%。

链篦机与回转窑的热工制度调整以后，虽然缩短了链篦机的预热时间与回转窑的高温焙烧时间，但由于保证了整体的氧化率，使得球团矿产量在提升后，球团矿的质量未下降。从而为提高球团矿产量奠定了基础。

2.5 研究结圈机理，抑制回转窑结圈

随着产量的提升，进入回转窑的物料增加，经过高温后液相物料增加，结合粉末在回转窑内结块增加，若不能有效的抑制结块增涨速度，将会结成“死圈”，大量掉落时将会堵塞回转窑下料口，将被迫停产或降产清理下料口，造成产量损失。

烧结厂根据多年的生产摸索及经验，总结了以下措施来抑制回转窑结圈：

1)“烧好，无黑球，严控气氛”：提高链篦机的干燥预热效果，确保机头干燥球的抗压大于400N/个，并且无“黑球”进入回转窑，避免回转窑起粉，导致回转窑结圈结块；

2）通过调整环冷机一鼓的风量、风温控制回转窑的氧化气氛，使得窑内无明显粉末，能够达到“一眼到底”的效果，从而减少了回转窑结圈。

3）火焰长短搭配，避免高温集中：为了避免火焰的高温区长期集中在一个区域位置，加剧回转窑结圈现象的发生，通过多次摸索与总结，得出了长短焰的生产周期的规律，从而抑制了回转窑的结圈。

4）定期“烧圈”，均匀掉落：在不影响成品矿质量的前提下，每两天组织一次30分钟左右的升降温，通过温度的变化，使得窑皮得到抑制且均匀掉落，避免了结“死圈”现象。

上述措施实施后，烧结厂未出现回转窑结圈导致回转窑停产或者减产事故的发生，确保了球团矿的高产顺行，为提高球团矿产量解决了根本性的难题。

3 结语

通过精心操作，及问题清单式的分析、解决限制产量的因素，使得球团在确保了抗压强度大于2000N合格率在90%以上的情况下，球团矿产量由6000吨/天提升到了6900吨/天。达到了全国200万吨级链篦机-回转窑生产钒钛球团矿的一流水平，为高炉稳定炉料结构，减少外购球团矿的使用，降低铁水成本做出了巨大贡献。

参考文献

[1] 范广全.球团矿生产技术问答[M].北京：冶金工业出版社.2010.

[2] 张一敏.球团理论.北京：冶金工业出版社.2008