首鋼京唐鋼鐵廠轉(zhuǎn)爐除塵灰冷固球團生產(chǎn)線工程設(shè)計特點

1、首鋼京唐鋼鐵廠轉(zhuǎn)爐除塵灰冷固球團返回轉(zhuǎn)爐循環(huán)利用王欣 崔乾民 徐棟梁（北京首鋼國際工程技術(shù)有限公司燒結(jié)室，北京，100043）摘 要：轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)干法除塵后產(chǎn)生的除塵灰主要成分為Fe和Ca，還有少量的固體C，具有粒度細、含鐵量高的特點，是可回收的二次資源。通過對除塵灰進行原料分析、配料計算、采用冷固球團生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出符合京唐鋼鐵廠轉(zhuǎn)爐使用要求的冷固球團。經(jīng)煉鋼廠現(xiàn)場使用證明其具有較好的冷卻和化渣效果。按噸鋼消耗20kg冷固球團計算，每年可回用轉(zhuǎn)爐除塵灰18.55萬噸，相當(dāng)于每年可節(jié)約澳礦或球團礦1718萬噸，大大降低了外購含鐵資源的費用，經(jīng)濟效益和社會效益顯著，符合循環(huán)經(jīng)濟模式。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐；

2、除塵灰；冷固球團；循環(huán)經(jīng)濟Recycle using of Converter Dust Ash Cold Solid Pellet in Jingtang PlantWANG Xin CUI Qian-min XU Dong-liang(Beijing Shougang International Engineering Technology Co.，Ltd.，Beijing，100043)Abstract：The dust ash is produced by dry process of conveter gas,its main components is Fe and Ca,and

3、some solid carbon,has the character of fine granularity and high iron content.Through material analyse and mixture calculation,it can produce cold solid pellets by cold solid pellt process. The field use in steel mills show that it has good cooling and the residue effect.It can reduce 185.5 thousand

4、s of tons dust ore per year,equals to 170180 thousands of tons Australian ore or pellets. Acccording to that, it can greatly reduce the outsourcing iron resources costs, economic benefit and social benefit is remarkable, conform to the circular economy mode.Key words：Converter； dust ash； cold solid

5、pellet； circular economy mode1 前言循環(huán)經(jīng)濟是一種以資源的高效利用和循環(huán)利用為核心，以“減量化、再利用、 資源化”為原則，以“低消耗、低排放、高效率”為基本特征，符合可持續(xù)發(fā)展理念的經(jīng)濟增長模式。循環(huán)經(jīng)濟模式是鋼鐵企業(yè)所尋求的理想發(fā)展模式。首鋼京唐鋼鐵公司轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中產(chǎn)生的煙氣中含有大量含鐵粉塵，京唐鋼鐵公司煉鋼廠采用2座300t脫磷轉(zhuǎn)爐+3座脫碳轉(zhuǎn)爐吹煉模式，5座轉(zhuǎn)爐均采用除塵效率較高的干法除塵技術(shù)。轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)干法除塵后產(chǎn)生的除塵灰是高溫冶煉過程中產(chǎn)生的金屬和非金屬礦物微粒，80%以上的粒度為576.4m，屬高細粉狀態(tài)物質(zhì)，其主要成分為Fe和Ca,還有少量的固

6、體C，具有粒度細、含鐵量高的特點，是寶貴的二次資源。通過對除塵灰進行原料分析, 配料計算,采用冷固球團生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出符合京唐鋼鐵廠轉(zhuǎn)爐使用要求的冷固球團。經(jīng)煉鋼廠現(xiàn)場使用證明其具有較好的冷卻和化渣效果，首鋼京唐鋼鐵公司一期建設(shè)規(guī)模為鋼產(chǎn)量927.5萬噸/年，按噸鋼消耗20kg計算，年可回用18.55萬噸，相當(dāng)于每年可節(jié)約澳礦或球團礦1718萬噸，大大降低了外購含鐵資源的費用，同時實現(xiàn)了節(jié)能減排，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，符合循環(huán)經(jīng)濟模式。2 原料分析首鋼京唐鋼鐵公司煉鋼廠一期轉(zhuǎn)爐年產(chǎn)合格鋼水927.5萬噸，轉(zhuǎn)爐煉鋼采用干法除塵，除塵灰分為粗、細兩種，由重力除塵分離出的粗顆粒除塵灰為一次除

7、塵灰，產(chǎn)量約為8.7萬噸/年。由電除塵分離出的細粒度灰為二次除塵灰，產(chǎn)量約為11.8萬噸/年。這些除塵灰主要成分為TFe、CaO、SiO2，TFe含量約為4647%。首鋼京唐鋼鐵公司煉鋼廠轉(zhuǎn)爐除塵灰主要成分見表1。表1 首鋼京唐鋼鐵公司煉鋼廠轉(zhuǎn)爐除塵灰主要成分表單位轉(zhuǎn)爐一次除塵灰轉(zhuǎn)爐二次除塵灰Fe%46474647CaO%15201520SiO2%1.21.51.21.5P%S%0.060.370.060.37產(chǎn)量萬噸/年8.711.8密度t/m31.30.66粒度m020807.83 產(chǎn)品要求現(xiàn)代化轉(zhuǎn)爐煉鋼對爐料的要求較高，冷固球團作為造渣劑、冷卻劑回用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)時，要求其TFe50%，且具有

8、一定的強度，根據(jù)首鋼京唐鋼鐵公司轉(zhuǎn)爐煉鋼的實際情況，制定出冷固球團產(chǎn)品的技術(shù)要求。冷固球團成品主要技術(shù)要求：成 分：TFe 5055%，CaO 1520%，SiO2 1.21.5%；外形尺寸：38 mm×26 mm×15 mm，見圖1。單球強度：800N；合格率：80%。圖1 冷固球團成品4 工藝方案4.1 配料設(shè)計首鋼京唐鋼鐵公司轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)要求冷固球團TFe50%，單純使用轉(zhuǎn)爐除塵灰生產(chǎn)冷固球團，其產(chǎn)品含鐵品味達不到轉(zhuǎn)爐使用要求，需要配加一部分含鐵品味較高的氧化鐵皮或精礦粉（氧化鐵皮供應(yīng)不足時使用精礦粉）。同時為了促進在造球過程中的團結(jié)反應(yīng)，還需配加一部分粘結(jié)劑。粘結(jié)劑

9、有很多種類，如水玻璃、水泥、糖漿、淀粉、聚乙烯醇等，考慮到使用淀粉作為粘結(jié)劑，具有價格低廉，工藝簡單，不含對轉(zhuǎn)爐煉鋼有害雜質(zhì)的特點，本工程最終采用淀粉作為冷固球團生產(chǎn)的粘結(jié)劑。另外，轉(zhuǎn)爐除塵灰屬于高細干粉料，含有1520%的活性CaO，工藝控制的關(guān)鍵點就是控制成型水分，水分過少則物料消化不足、無塑性，且缺乏足夠的固結(jié)反應(yīng)水；水分過多則會造成物料表面水膜增厚、空隙增加，影響粘結(jié)效果，而且不易脫模，經(jīng)過實驗室對比實驗以及工業(yè)性試驗驗證, 最終確定了冷固球團生產(chǎn)線配料方案, 具體見表2。表2 首鋼京唐鋼鐵公司轉(zhuǎn)爐除塵灰冷固球團配料方案轉(zhuǎn)爐除塵灰氧化鐵皮或精礦粉淀粉粘結(jié)劑水所占比例 %60701015

10、81012154.2 總圖位置及運輸首鋼京唐鋼鐵公司轉(zhuǎn)爐除塵灰冷固球團生產(chǎn)線位于煉鋼廠煉鋼主廠房西南角處，其北側(cè)為煉鋼廠廢鋼路，南側(cè)為套筒窯石灰通廊，東側(cè)為套筒窯成品輸送通廊及煉鋼廠干法除塵設(shè)施，西側(cè)緊靠煉鋼西路。該工程主要由原料灰倉、消化倉、造球車間、成品倉、環(huán)境除塵、配電室及綜合樓等設(shè)施組成。該工程占地面積約5000，工藝布置緊湊、合理，具體總圖布置詳見圖2。京唐鋼鐵公司轉(zhuǎn)爐除塵灰，一種為重力除塵分離出的粗顆粒，另一種則是電除塵產(chǎn)生的細粒度灰，兩種除塵灰均采用密閉罐車輸送的形式分別送入造球車間粗灰倉和細灰倉。成品冷固球團采用自卸式汽車運至煉鋼廠地下散料倉，再經(jīng)過帶式輸送機轉(zhuǎn)運至煉鋼廠轉(zhuǎn)爐高

11、位料倉。 圖2 首鋼京唐鋼鐵公司轉(zhuǎn)爐除塵灰冷固球團生產(chǎn)線工程總圖布置4.3 工藝生產(chǎn)過程簡介轉(zhuǎn)爐除塵灰中活性CaO含量較高，可達到1520%，在造球前必須經(jīng)加濕浸潤、充分消化，否則成品冷壓球極易粉化，影響造球強度，甚至無法成球。在轉(zhuǎn)爐除塵灰原料倉底部設(shè)置雙軸攪拌加濕機，將轉(zhuǎn)爐灰在輸送環(huán)節(jié)中邊攪拌邊加濕，需要配加的氧化鐵皮或精礦粉也在輸送環(huán)節(jié)中加入，最終這些物料被送入2個有效容積為200m3的消化倉內(nèi)，混合料在消化倉內(nèi)完成消化過程?；旌狭现械幕钚訡aO與H2O反應(yīng)生成Ca(OH)2，為防止消化過程腐蝕倉壁，消化倉上半部分設(shè)計為混凝土結(jié)構(gòu)，下半部分設(shè)計為鋼結(jié)構(gòu)，在消化倉內(nèi)壁設(shè)置襯板，外壁設(shè)置保溫材

12、料，有效的解決倉體耐腐蝕和冬季生產(chǎn)防凍問題。混合料在消化倉內(nèi)停留約1224小時，充分消化后經(jīng)輸送設(shè)備送入混碾機上方的中間倉，造球車間內(nèi)設(shè)置3臺混碾機，單臺機組的生產(chǎn)能力為12m3/h，中間倉下方的星型卸灰閥定時定量的將混合料喂入混碾機內(nèi)，與此同時按一定的配比將粘合劑加入混碾機內(nèi)，在混碾機內(nèi)混合料與粘合劑進行充分的混合攪拌。此時應(yīng)設(shè)置一個合理的攪拌時間，攪拌時間過短，會造成物料混合均勻性差、密實度不夠，下一步造球不易成型，攪拌時間過長則會造成物料密實度不斷增加的同時，泌水也不斷增加, 最終造成物料偏濕，而且也會造成能耗增加、生產(chǎn)率下降。根據(jù)生產(chǎn)試驗證實，合理的攪拌時間應(yīng)控制在6分鐘左右。完成混碾

13、后混合料由輸送設(shè)備送入下道工序。為提高混合料的密度，從混碾機出來的混合料經(jīng)輸送設(shè)備喂入ø1000x650中壓對輥壓密機（80m3/h）進行壓實處理，以獲得較高密度（1.82.0t/m3）的混合料。壓實后的物料經(jīng)輸送設(shè)備送入高壓球機上方的中間倉內(nèi)，造球車間內(nèi)設(shè)置3臺GY750-320高壓球機，單臺機組的生產(chǎn)能力為12m3/h，混合料經(jīng)中間倉下方的卸灰閥及溜槽喂入高壓球機頂部的可調(diào)速預(yù)壓機內(nèi)，然后再由預(yù)壓機連續(xù)加壓喂入高壓球機，在高壓下擠壓成球。成型后的球團經(jīng)篩分后送入成品倉，成品倉有效容積為180m3。此時的成品球中含有大量的Ca(OH)2，且強度較低，考慮到本生產(chǎn)線位于首鋼京唐鋼鐵公

14、司3#套筒窯附近，可以對套筒窯廢氣加以利用。套筒窯廢氣的主要成分為CO2氣體，成品球中的Ca(OH)2與CO2氣體反應(yīng)生成CaCO3，可以起到提高成品球表面硬度的作用，同時套筒窯廢氣溫度約為80，還有一定的余熱可以用于成品球的干燥。在成品倉附近設(shè)置1臺廢氣引風(fēng)機，把套筒窯廢氣引入成品倉，引風(fēng)機型號：926NO.5，壓力：50006000Pa，風(fēng)量：40006000m3/h。套筒窯廢氣由3#套筒窯除塵系統(tǒng)引出，引出位置設(shè)在窯頂除塵風(fēng)機后，管道直徑DN400，沿套筒窯成品皮帶通廊引入造球車間成品倉。成品倉底部設(shè)有篩分設(shè)施，成品球經(jīng)篩分后，小于10mm的篩下物經(jīng)轉(zhuǎn)運返回造粒生產(chǎn)線重新作為造球的原料，

15、大于10mm的篩上物經(jīng)帶式輸送機裝車，送往煉鋼車間的地下料倉，帶式輸送機上設(shè)置皮帶秤，實現(xiàn)成品計量。具體工藝流程詳見圖3。圖3 首鋼京唐鋼鐵公司轉(zhuǎn)爐除塵灰冷固球團生產(chǎn)線工藝流程圖4.4 技術(shù)經(jīng)濟指標首鋼京唐鋼鐵公司轉(zhuǎn)爐除塵灰冷固球團生產(chǎn)線主要經(jīng)濟技術(shù)指標見表3。表3 主要經(jīng)濟技術(shù)指標表序號項目名稱單位指標備 注1造球生產(chǎn)線生產(chǎn)能力萬噸/年252水m3/h5.00.1MPa3無油無水壓縮空氣m3/h300.60.7MPa4工藝設(shè)備總裝機容量kW9564.5 冷固球團作為轉(zhuǎn)爐煉鋼冷卻劑、造渣劑的應(yīng)用首鋼京唐鋼鐵公司轉(zhuǎn)爐除塵灰冷固球團生產(chǎn)線于2009年11月開工，2010年8月生產(chǎn)出第一批冷固球團，

16、經(jīng)首鋼京唐鋼鐵公司煉鋼廠轉(zhuǎn)爐使用，實踐證明冷固球團作為轉(zhuǎn)爐煉鋼的冷卻劑、造渣劑具有以下優(yōu)點：（1）加快成渣。冷固球團的加入，在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中增加了前期渣中的FeO含量，加快成渣速度，提高了前期渣的形成速度及中期渣的物化性能，改善了冶煉過程中的脫P、脫S效果。（2）冷卻效果較好,改善渣料結(jié)構(gòu)。由于渣中分批加入冷固球團，其熔解吸熱可相應(yīng)減少其他渣料的投入。冷固球團加入轉(zhuǎn)爐后，石灰熔化率的提高加上冷固球團帶入的一部分CaO可減少石灰的消耗； （3）簡化爐前操作，因冷固球團良好的起渣、化渣效果，可以減少甚至不加螢石，代替了鐵皮、礦石、螢石，大大簡化了爐前操作。（4）加入冷固球團可使轉(zhuǎn)爐煉鋼初期爐渣堿度的提高，使MgO在渣中的溶解度降低，減少爐襯侵蝕，有利于提高轉(zhuǎn)爐爐齡。（5）提高金屬收得率，冷固球團中TFe含量在5055，使轉(zhuǎn)爐除塵灰中的金屬得到有效回收。（6）減輕了環(huán)境污染，冷固球團生產(chǎn)線使轉(zhuǎn)爐煉鋼干法除塵灰得到了有效處理。4.6 先進性與技術(shù)創(chuàng)新（1） 首鋼京唐鋼鐵公司轉(zhuǎn)爐除塵灰冷固球團生產(chǎn)線集轉(zhuǎn)爐干法除塵灰在線消化、在線混碾、在線造球為一體，工藝順暢，流程短。（2） 轉(zhuǎn)爐干法除塵灰采用密閉罐車運輸，減少二次污染，降低了工人勞動強度，改善了工作條件和環(huán)境。（3） 在混碾過程中添加的粘合劑，其主要成分為