中國(guó)氧化球團(tuán)豎爐發(fā)展歷程回顧與總結(jié)
                                                    ——暨矩形球團(tuán)豎爐大型化技術(shù)研究
                                                                                             北方爐窯協(xié)會(huì) 搜集整理
一、概  述
    中國(guó)*座8m²球團(tuán)矩形豎爐于1968年在濟(jì)南鋼鐵廠建成投產(chǎn)。至20世紀(jì)70年代初期，又有承德、杭州、安陽(yáng)，萊蕪、唐山等鋼鐵廠的多座8m²矩形豎爐相繼投產(chǎn)。當(dāng)時(shí)，豎爐球團(tuán)是一門新興的技術(shù)，在工藝流程確定、設(shè)備設(shè)計(jì)選型、技術(shù)操作管理等方面都存在著許多經(jīng)驗(yàn)不足的地方，爐子日產(chǎn)量?jī)H維持在250～300t水平。為了進(jìn)一步提高豎爐產(chǎn)量，各廠提出了多種改進(jìn)方案。通過一邊生產(chǎn)、一邊改造、一邊總結(jié)，濟(jì)鋼提出的“爐內(nèi)短路”方案取得了成功。“爐內(nèi)短路”的實(shí)質(zhì)也就是初期的“風(fēng)帽—導(dǎo)風(fēng)墻”，由子它消除了爐子中心的生料層，氣流分布趨于合理，爐內(nèi)過程得以均勻和加快，爐子日產(chǎn)量迅速提高到400～500t水平。經(jīng)過不斷改進(jìn)，“爐內(nèi)短路”演變成現(xiàn)代的“干燥床—導(dǎo)風(fēng)墻”。當(dāng)時(shí)，豎爐球團(tuán)都采用消石灰作粘結(jié)劑，制省的生球強(qiáng)度差，爆裂溫度低，在干燥床上粉碎現(xiàn)象嚴(yán)重，成為限制豎爐產(chǎn)量進(jìn)一步提高的主要因素。70年代末期，杭鋼首先使用鈉基膨潤(rùn)土代替消石灰作為球團(tuán)粘結(jié)劑，使生球強(qiáng)度及爆裂溫度大大提高，干燥效果明顯改善，加快了排料速度，使豎爐日產(chǎn)量翻了一番達(dá)到800～1000t水平。自20世紀(jì)80年代起，中國(guó)的豎爐球團(tuán)礦生產(chǎn)走上了穩(wěn)定發(fā)展的道路。
2000年，唐山金泉冶金能源新技術(shù)開發(fā)有限公司在唐山建設(shè)了唐山地區(qū)*座標(biāo)準(zhǔn)化10㎡矩形豎爐，原設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為45萬噸，產(chǎn)量當(dāng)年年產(chǎn)量就突破了50萬噸，*高產(chǎn)量可達(dá)到年產(chǎn)55萬噸水平，平均日產(chǎn)量在1500噸以上。該公司設(shè)計(jì)承建的矩形豎爐已從8㎡發(fā)展到10㎡、12㎡、14㎡、16㎡等標(biāo)準(zhǔn)化矩形豎爐，年產(chǎn)量從已40萬噸提高到到80萬噸，2012年該公司20㎡矩形豎爐也全面設(shè)計(jì)成功。
       近二十多年來，中國(guó)豎爐球團(tuán)礦生產(chǎn)取得了巨大發(fā)展，工藝和設(shè)備已基本定型，操作和管理也日趨完善�？偨Y(jié)這幾方面的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)進(jìn)一步提高豎爐球團(tuán)的生產(chǎn)技術(shù)水平有很大意義。
    二、中國(guó)豎爐球團(tuán)生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)
   （一）加強(qiáng)對(duì)原料的準(zhǔn)備處理
    1.提高精礦粉的細(xì)度
    中國(guó)豎爐球團(tuán)使用的含鐵原料主要為磁鐵精礦粉。由于絕大多數(shù)的磁鐵精礦粉粒度較粗(粒度小于0.074mm的含量一般只占50%～70%),造球性能較差。提高精礦粉的細(xì)度，多年來在球團(tuán)廠一直不易解決。例如，南鋼球團(tuán)車間把原氧化球團(tuán)焙燒設(shè)備(鏈箅機(jī)一回轉(zhuǎn)窯)改為豎爐，焙燒酸性球團(tuán)礦，利用原有的潤(rùn)磨機(jī)處理鐵精礦粉(混合料)取得了良好效果。南鋼使用的精礦粉粒度較粗，品種也較雜；粒度小于0.074mm的平均含量只占41%,盡管在生產(chǎn)中膨潤(rùn)土配入量高達(dá)5%,成球性能仍然很差。經(jīng)過潤(rùn)磨機(jī)處理后，粒度小于0.074mm的含量達(dá)到68%,大大改善了混合料的造球性能，在膨潤(rùn)土用量降到2%以下的情況下,ф5.5m造球機(jī)的產(chǎn)量達(dá)50t/h以上，生球質(zhì)量也大幅度提高：平均抗壓在2N/單球以上，落下強(qiáng)度平均超過10次/單球。1998年8m²豎爐的產(chǎn)量達(dá)40.9萬t，居全國(guó)先進(jìn)水平，成品球的質(zhì)量也達(dá)到國(guó)家一級(jí)品要求。精礦粉經(jīng)過潤(rùn)磨機(jī)處理后，不僅提高了細(xì)度。而且還改變了顆粒形狀，增加了表面積及表面活性，有利于造球作業(yè)，更重要的是減少了膨潤(rùn)土的用量，提高了球團(tuán)礦品位。必須指出，使用潤(rùn)磨機(jī)后，電能消耗有所增加，但隨著產(chǎn)量的提高，實(shí)際電耗并沒增加多少。南鋼1998年電耗為41.34kw·h/t,居全國(guó)中游水平。如果算上因膨潤(rùn)土用量減少而引起的球團(tuán)礦鐵品位提高給煉鐵生產(chǎn)帶來的好處，則經(jīng)濟(jì)效益就更顯著了。因此，對(duì)粒度小于0.074mm含量小于60%的精礦粉，都應(yīng)該使用潤(rùn)磨機(jī)(或類似的研磨設(shè)備)進(jìn)行處理。
    2.增加精礦粉(或混合料)干燥設(shè)施
    由于受選礦廠脫水設(shè)備能力的限制，入廠的精礦粉含水量一般都高出造球時(shí)需要的適宜水分量的1%～3%。水分過大的精礦粉在造球時(shí)雖然成球速度較快但強(qiáng)度較差，在運(yùn)輸及生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生粉末。因此，必須控制精礦粉(或混合料)的水分，使其稍低于造球時(shí)適宜水分的0.5%～1.0%，然后再加水造球。對(duì)于控制精礦水分問題，各廠已有了足夠的重視。早在20世紀(jì)70年代初，杭鋼豎爐為了克服因精礦水分過大，無法造球的困難，采用一臺(tái)ф2.2m×12m的轉(zhuǎn)筒式干燥機(jī)干燥混合料，效果明顯。在以后的新建豎爐或舊豎爐改造過程中，一般都增設(shè)了精礦(或混合料)干燥設(shè)施，均取得了良好效果。常用的干燥設(shè)備為轉(zhuǎn)筒式干燥機(jī)。目前制造廠雖有定型設(shè)備系列，但多為水泥行業(yè)設(shè)計(jì)，因被處理的物料密度不同，球團(tuán)廠在選用時(shí)必須注意驗(yàn)算其傳動(dòng)功率。
    3.增加膨潤(rùn)土計(jì)量設(shè)備
    目前球團(tuán)廠配料操作中，精礦已實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)計(jì)量，而膨潤(rùn)土因其用量少，計(jì)量操作困難，仍用人工配料，往往因操作失誤而影響到球團(tuán)礦品位的波動(dòng)。為了控制膨潤(rùn)土用量，增加配料的準(zhǔn)確性，必須增加小流量計(jì)量設(shè)備。實(shí)踐證明：沖極流量計(jì)是一種合適的膨潤(rùn)土計(jì)量設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是體積小、精度高，價(jià)格低于同規(guī)格的膠帶秤。
    4.采用高效混合設(shè)備
    混合是球團(tuán)生產(chǎn)工藝中重要的一環(huán)，是決定球團(tuán)礦質(zhì)量的關(guān)鍵措施之一。目前，多數(shù)豎爐廠家采用圓筒混合(或干燥)機(jī)進(jìn)行(或代替)混合，效果不很理想。新建豎爐采用國(guó)外引進(jìn)或仿制的強(qiáng)力混合機(jī)，混合效果有所提高。根據(jù)本鋼16m²豎爐使用情況測(cè)定：一段強(qiáng)力混合機(jī)的效果相當(dāng)于二段圓筒混合機(jī)的混合效果；該混合料造成球后，入爐的粉末量由3.84%降到2.51%,豎爐的各項(xiàng)指標(biāo)均有較大提高。但是強(qiáng)力混合機(jī)在使用過程中也存在一些問題：一是耗電較高；二是耙齒磨損大，檢修頻繁，需增加一臺(tái)備用。建議在舊廠改造中，可在圓筒混合(或干燥)機(jī)后增加一段多輪式膠帶混合機(jī)。這樣，一方面可提高混合效果，另一方面還可以粉碎在前段混合過程中產(chǎn)生的小球。潤(rùn)磨機(jī)及其他研磨機(jī)兼有混勻作用，若采用此類設(shè)備處理混合料，可以代替混合設(shè)備使用。
   （二）強(qiáng)化造球過程，減少入爐生球粉末
    1.選擇大型造球機(jī)
    ф5.0m、ф5.5m、ф6.0m圓盤造球機(jī)結(jié)構(gòu)先進(jìn)、功能齊全、單位面積產(chǎn)量高，是各種規(guī)格豎爐在新設(shè)計(jì)時(shí)的首選設(shè)備，同時(shí)考慮一定的備用系數(shù)。
    2.提高料流的松散度
    為了提高料流在布料時(shí)的松散度，混合料在給入造球機(jī)前應(yīng)用松料裝置打散。
    3.提高混合料溫度
    在沒有混合料干燥措施時(shí)，可以用熱水造球提高生球的產(chǎn)量和質(zhì)量。本鋼豎爐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)證明：當(dāng)熱水溫度為70～80℃時(shí)，ф5.5m造球盤產(chǎn)量提高了5～7t/(臺(tái)·h),達(dá)到30～35t/(臺(tái)·h);生球落下強(qiáng)度平均提高3次/單球，達(dá)到7～8次/單球；生球中粒度為10～15mm者含量由80%提高到93%.
    4.篩除生球中的粉末
    為了保證爐子的透氣性，不因粉末入爐而引起結(jié)塊現(xiàn)象，必須篩除生球中6～8mm的粉末。由于在實(shí)際生產(chǎn)中大于20mm的超粒球所占比例不大，為簡(jiǎn)化工藝流程，生球篩分機(jī)可不設(shè)篩粒功能。常用的生球篩分設(shè)備為輥式篩分機(jī)，輥皮材質(zhì)為陶瓷，耐磨損，但易在制造或生產(chǎn)過程中碎裂，現(xiàn)逐漸改為聚氨酯橡膠輥皮。
    生球返料通常經(jīng)破碎后再返回到造球機(jī)前礦槽。
   （三）布料設(shè)備改進(jìn)
    豎爐布料設(shè)備實(shí)質(zhì)上是一條在爐頂做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的膠帶機(jī)。8～10m²豎爐布料機(jī)，爐內(nèi)沒有軌道，該部分為懸臂結(jié)構(gòu)。大多數(shù)布料機(jī)的膠帶傳動(dòng)裝置固定在車體架上，隨車體一起移動(dòng)。實(shí)踐證明，這種布料機(jī)易產(chǎn)生布料偏析。當(dāng)車體前進(jìn)或后退時(shí)，給到布料車膠帶上的生球量是變化的，車體越往后退，膠帶上的生料量就越多。這樣布到爐內(nèi)的料面不是水平而是傾斜的，影響了爐子的正常操作。為了糾正這個(gè)偏析，布料機(jī)不得不間斷操作：在料層薄的區(qū)域多停留一會(huì)。其結(jié)果也加大了布料工的勞動(dòng)強(qiáng)度。為了徹底克服布料偏析，提高自動(dòng)化水平，新設(shè)計(jì)的布料機(jī)應(yīng)把膠帶傳動(dòng)裝置固定在地面上。
    按布料機(jī)行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式分類，布料機(jī)有鋼繩傳動(dòng)及齒輪傳動(dòng)兩種。不管采用何種傳動(dòng)方式，都要求布料機(jī)車體部分重量輕，換向時(shí)產(chǎn)生的慣性小，便于控制及操作。
    當(dāng)布料機(jī)行程超過6.4m(即12m²豎爐的爐口長(zhǎng)度)時(shí)，因布料機(jī)前部懸臂過長(zhǎng)而引起拉桿高度增加，導(dǎo)致生球落差加大，生球破碎率也增加。在這種情況下，不再采用懸臂結(jié)構(gòu)，可在爐內(nèi)鋪設(shè)軌道。為了不影響操作及檢修，爐內(nèi)軌道可沿著布料機(jī)防塵罩兩側(cè)壁板架設(shè).
   （四）排料設(shè)備改進(jìn)
    1.齒輥破碎機(jī)組
    齒輥破碎機(jī)組由7～11根獨(dú)立工作的齒輥組成，輥間距為80～100mm,因此齒輥機(jī)組不能控制排料，其作用主要有兩個(gè)：一是活動(dòng)料柱；二是破碎大塊。齒輥在爐內(nèi)承受整個(gè)爐內(nèi)料柱的重量，同時(shí)還承受高溫含塵氣流的沖刷，工作條件惡劣。除了在輥體表面堆焊硬質(zhì)合金以外，軸中間還需通水冷卻。鑒于齒輥轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速低的工作特點(diǎn)，宜采用液壓傳動(dòng)。按其傳動(dòng)油缸形式又分為兩種：一種是活塞油缸(又分單缸及雙缸兩種)。由于活塞油缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、備件容易解決，得到了廣泛的應(yīng)用；另一種為擺動(dòng)油缸，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)先進(jìn)，操作方便，缺點(diǎn)是油缸加工精度高，成本高，備件不易解決，在多塵環(huán)境中使用易磨損。經(jīng)過多年實(shí)踐，齒輥軸端密封形式以油脂盤根密封為*好。在使用過程中應(yīng)定期加注高溫潤(rùn)滑脂。
    2.電振給料機(jī)
    豎爐排礦漏斗下面的電振給料機(jī)是控制豎爐排料的惟一設(shè)備。電振給料機(jī)的給料量可調(diào)，其操作開關(guān)由爐頂布料工掌握，在嚴(yán)格遵循“干球入爐”原則下，根據(jù)干燥床工作情況而開停。由于電振給料機(jī)所處的環(huán)境為高溫、多塵場(chǎng)合，設(shè)計(jì)該設(shè)備需要特殊考慮。
   （五）冷卻設(shè)備選擇
    球團(tuán)礦在爐內(nèi)雖然得到了部分冷卻，但是不充分，受爐子工藝條件限制，球團(tuán)礦單位冷卻風(fēng)量?jī)H為600～1000m³/t,此時(shí)球團(tuán)礦溫度尚有400～600℃左右。若用膠帶機(jī)運(yùn)輸，必須增加爐外冷卻。目前，各廠使用的爐外冷卻設(shè)備大致有以下幾種：
    (1)用鏈板機(jī)或箕斗卷?yè)P(yáng)機(jī)拉出后，卸在地上，讓其自然冷卻；
    (2)用鏈板機(jī)拉出后，接鋼網(wǎng)帶運(yùn)輸機(jī)，在運(yùn)輸過程中自然冷卻；
    (3)用豎式冷卻器冷卻；
    (4)用輕型鼓風(fēng)帶冷卻機(jī)冷卻。
    上述幾種冷卻方式，各廠可因地制宜地采用。
   （六）豎爐爐頂除塵改進(jìn)
    由于豎爐是正壓操作，大量含塵廢氣從爐口冒出不僅污染了環(huán)境，而且對(duì)操作人員也很不安全，必須將爐口封閉，對(duì)廢氣進(jìn)行除塵處理。電除塵器是理想的除塵設(shè)備，其排放廢氣中的粉塵濃度低于100mg/m³,符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。一些早期投產(chǎn)的豎爐目前仍采用旋風(fēng)除塵器，排放廢氣中的粉塵濃度遠(yuǎn)未達(dá)標(biāo)，應(yīng)盡快改為電除塵器。
    試驗(yàn)結(jié)果表明，電除塵灰物理性能接近精礦粉，可以配入混合料重新使用。但必須注意運(yùn)輸前要加水潤(rùn)濕，防止二次揚(yáng)塵。
   （七）上熟球設(shè)施
    豎爐開爐前必須要用熟球裝滿爐子，平時(shí)調(diào)節(jié)爐況(如處理塌料事故)也需用部分熟球，把熟球運(yùn)到爐頂?shù)脑O(shè)施稱為“上熟球設(shè)施”。常見的上熟球設(shè)施有下面幾種：
    (1)利用鏟車或傾斜式輕便膠帶機(jī)把熟球直接給到上豎爐的生球膠帶機(jī)上，經(jīng)布料機(jī)進(jìn)入爐內(nèi)；
    (2)設(shè)專門的運(yùn)熟球膠帶機(jī)系統(tǒng)，從成品礦槽運(yùn)到爐頂，經(jīng)布料機(jī)進(jìn)入爐內(nèi)；
    (3)設(shè)上熟球卷?yè)P(yáng)機(jī)，把熟球運(yùn)到爐頂，經(jīng)布料機(jī)進(jìn)入爐內(nèi)。
    注意事項(xiàng)：熟球不能通過生球篩分機(jī)，以免磨損篩子輥皮。
   （八）豎爐爐體改進(jìn)
    1.中國(guó)球團(tuán)豎爐的基本特點(diǎn)
    中國(guó)球團(tuán)豎爐有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
    (1)正壓操作，要求爐子各部氣密性好，
    (2)多用冶金廠提供的低質(zhì)高爐煤氣為燃料，能源利用合理；
    (3)采用“干燥床一導(dǎo)風(fēng)墻”技術(shù)，氣流分布合理，風(fēng)機(jī)壓力低于國(guó)外同類型豎爐的一半以上。
    2.燃燒室
    從理論上講，豎爐燃燒室是產(chǎn)生熱廢氣的空間。只要所產(chǎn)生的熱廢氣滿足豎爐焙燒要求(如溫度、壓力、氧含量等)即可，與燃燒室的形狀、位置無關(guān)。當(dāng)然，*經(jīng)濟(jì)、*合理的配置形式是燃燒室緊貼在爐膛兩側(cè)。其形狀可以是矩形，也可以是圓形(又可分臥式、立式兩種；而臥式圓形燃燒室又分為與爐膛平行的及與爐膛垂直的兩種)。關(guān)鍵是結(jié)構(gòu)合理，滿足正壓操作要求。燃燒室形狀決定了燒嘴數(shù)目，矩形燃燒室一側(cè)的燒嘴數(shù)量不宜太少，以3～5個(gè)為宜，太多則操作不方便，太少則影響氣氛的均勻性。而臥式圓形燃燒室一側(cè)的燒嘴數(shù)量為2～4個(gè)。
    3.干燥帶
    干燥作業(yè)是豎爐焙燒的關(guān)鍵。“干球入爐”是豎爐操作的一條重要原則，是保證爐子順行，不結(jié)塊、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的前提。影響干燥過程的因素主要有氣流溫度及氣流速度。目前，多數(shù)豎爐爐頂干燥溫度偏低，氣流速度偏小，影響了爐子能力的發(fā)揮。在保證有一定的焙燒時(shí)間條件下，縮短預(yù)熱焙燒帶的高度有利于提高干燥氣流溫度，適當(dāng)加大冷卻風(fēng)流量有利于提高干燥氣流速度。在新設(shè)計(jì)豎爐時(shí)，可以適當(dāng)加大干燥床面積，降低干燥床料層厚度，也有利于加快干燥過程。干燥床總面積與焙燒帶截面積之比在1.8～2.0左右。生球在干燥床上停留時(shí)間約10～12min.
    干燥床傾角不宜太大，一般在41°～42°左右。在操作中可以根據(jù)具體生產(chǎn)情況隨時(shí)調(diào)整干燥床傾角。干燥床水梁一般選用無縫鋼管，冷卻方式可以是水冷，也可以是汽化冷卻。由于汽化冷卻管道占空間較大，會(huì)增加爐子上部高度，從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)實(shí)踐來看，選水冷較合適。
    干燥箅子有單排的，也有多排組合型的，材質(zhì)均為鑄鋼。箅子縫有直排的，也有橫排的，以不堵塞箅孔為宜。為了提高箅子的抗氧化能力，材質(zhì)*好選用低合金鑄鋼。
    4.預(yù)熱焙燒帶
    從干燥床下沿水梁中心線到火道口出口中心線之間的距離稱預(yù)熱焙燒帶。其高度應(yīng)滿足球團(tuán)在該帶的*低焙燒時(shí)間要求，一般停留時(shí)間在50～60min。焙燒帶的*窄處直線段的截面積等手該豎爐的公稱面積的1/2。我國(guó)8～16m²豎爐焙燒帶單側(cè)寬度為1.5～2.1m.
    5.火道口形狀
    模型演示表明：從燃燒室火道口噴出的熱廢氣在爐膛內(nèi)的流向是呈向上拋物線形狀。這樣在火道出口處的同一水平面上，氣流的溫度及氣氛是不均勻的，會(huì)影響焙燒質(zhì)量。若噴火口向下傾斜一個(gè)角度(為防止球團(tuán)堵塞火道，傾斜的水平夾角要大于30°),氣體流向軌跡——拋物線也向下傾斜一個(gè)角度，同一水平面上氣流的均勻性就大大改善。
    噴火口呈格孔狀，噴出速度在10～15m/s范圍內(nèi)。
    6.導(dǎo)風(fēng)墻及均熱帶
    導(dǎo)風(fēng)墻是架在豎爐上部中心的一堵格狀空心墻，其作用是保證有足夠的冷卻風(fēng)(又稱墻外風(fēng)）通過焙燒帶，補(bǔ)充燃燒室廢氣中氧量的不足，從而使豎爐用高爐煤氣焙燒成為可能；其余上升的冷卻風(fēng)通過導(dǎo)風(fēng)墻直接引導(dǎo)到爐口干燥床下，參與干燥，不對(duì)焙燒帶產(chǎn)生干擾。由于導(dǎo)風(fēng)墻的存在，使?fàn)t內(nèi)的各工藝過程(干燥、預(yù)熱焙燒、均熱、冷卻)更為明顯、更趨于平衡，為豎爐的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供了條件。不同的原料(含F(xiàn)eO量不同),不同的燃料(燃燒室廢氣中含氧量不同)要求有不同數(shù)量的墻外風(fēng)通過焙燒帶，導(dǎo)風(fēng)墻的參數(shù)(高度及寬度)也不相同。
    從火道口中心線至導(dǎo)風(fēng)墻下沿之間的距離稱均熱帶，其作用是使球團(tuán)礦氧化更充分，質(zhì)量更均勻。為防止卡大塊物料，均熱帶靠爐膛一側(cè)的爐墻應(yīng)保持垂直。
    導(dǎo)風(fēng)墻及其水梁（由兩排無縫鋼管組合梁構(gòu)成）壽命低(一般只有1a左右）是目前豎爐存在的一個(gè)主要問題。分析其原因，主要是結(jié)構(gòu)不合理：
    (1)導(dǎo)風(fēng)墻壁較薄，只有半塊磚厚(116mm).這是當(dāng)初老式的8m2豎爐改造。既要增加導(dǎo)風(fēng)墻而又不過多減少焙燒帶截面積，不得已而為之。新設(shè)計(jì)豎爐的導(dǎo)風(fēng)墻壁應(yīng)適當(dāng)加厚，至少保持一塊磚厚(232mm);
    (2)水梁截面剛度不夠。導(dǎo)風(fēng)墻水梁為平行兩排，中間的連接構(gòu)件的強(qiáng)度很關(guān)鍵。在1000℃左右的高溫下，如果不通水冷卻，任何耐熱鋼構(gòu)件都將被燒壞，失去了聯(lián)系的兩排水梁在兩側(cè)爐料的側(cè)壓力下，很快失去穩(wěn)定性。建議把連接板改為通水冷卻的鋼管，水梁的整體剛度就大大增加，水梁壽命提高了，導(dǎo)風(fēng)墻整體壽命也隨之提高。這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)風(fēng)墻壽命可以保持3～4年。
    7.冷卻帶
    從冷卻風(fēng)進(jìn)口到導(dǎo)風(fēng)墻水梁下沿的距離稱為冷卻帶。從爐內(nèi)各帶的平衡角度考慮，鼓入爐內(nèi)的冷風(fēng)量是有限的，一般在800m³/t左右，排礦溫度為500℃左右，冷卻帶計(jì)算高度為3～3.5m,停留時(shí)間2～3h。冷風(fēng)口也同樣應(yīng)向下傾斜一個(gè)角度，兩側(cè)的冷風(fēng)口*好錯(cuò)開布置。
   （九）豎爐操作的主要原則
    1.干球入爐，爐底消除結(jié)塊事故所謂“干球入爐”,就是布料工仔細(xì)觀察干燥床上生球干燥情況。當(dāng)干燥床下半部(至少是至1/3處)生球已充分干燥（這時(shí)生球呈灰白色）時(shí)，方可啟動(dòng)排料電振的開關(guān)，開始排料。由于干燥過程的限制，在實(shí)際生產(chǎn)中排料操作是不連續(xù)的。貫徹“干球入爐”原則后，豎爐操作中的頑癥———“爐內(nèi)結(jié)塊”現(xiàn)象，被徹底消除。隨著生產(chǎn)管理水平的提高，過去所謂的“礦粉焙燒溫度區(qū)間大于200℃才能建豎爐”的禁區(qū)不復(fù)存在。
    2.控制焙燒帶溫度，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)
    由手磁鐵礦球團(tuán)在氧化焙燒過程中放出大量的熱量，因此燃燒室溫度通常要低于焙燒帶氣氛溫度。根據(jù)原料種類不同，這個(gè)差值在150～250℃左右，這個(gè)溫度在原料、燃料條件不變時(shí)，幾乎是恒定的。由于焙燒帶中心溫度無法用熱電偶測(cè)得，大多數(shù)豎爐操作者把燃燒室溫度作為豎爐操作的一個(gè)重要參數(shù)來進(jìn)行控制。但是生產(chǎn)實(shí)踐證明，單純根據(jù)燃燒室溫度高低來進(jìn)行操作，容易造成球團(tuán)質(zhì)量波動(dòng)。這里引入一個(gè)“ 焙燒帶溫度”（又稱側(cè)墻火道口溫度）的概念，它更能準(zhǔn)確地反映爐子的焙燒情況。這是因?yàn)槿紵�室溫度是煤氣燃燒后在燃燒室這個(gè)空間內(nèi)的溫度體現(xiàn)，它只與燃料種類、空煤氣流量比例及燃燒室的結(jié)構(gòu)有關(guān)；而焙燒帶溫度除了上述因素以外還與球團(tuán)礦原料種類、料流變化、氣流在料層內(nèi)的分布等因素有關(guān)，必須指出，在實(shí)際生產(chǎn)中，由于受熱電偶插入深度的限制，焙燒帶溫度顯示的不是真正的料層中的氣體溫度，而是邊緣料層中的氣體溫度，兩者有一定誤差。往往有這樣情況：在一段時(shí)間內(nèi)焙燒帶溫度高于燃燒室溫度，而在另一段時(shí)間內(nèi)，焙燒帶溫度低于燃燒室溫度；若前者焙燒出來的球團(tuán)礦質(zhì)量合格，那么后者的情況就明顯欠燒，質(zhì)量有所下降。以上事實(shí)說明：?jiǎn)渭冇扇紵�室溫度來控制豎爐操作是不全面，而控制焙燒帶溫度并結(jié)合控制燃燒室溫度是豎爐操作的正確措施。
    三、中國(guó)豎爐球團(tuán)礦生產(chǎn)存在的問題及發(fā)展方向
   （一）存在問題
    (1)隨著豎爐生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，操作管理水平的提高，球團(tuán)豎爐的產(chǎn)量達(dá)到了新的水平，一座8m²豎爐年產(chǎn)40萬t球團(tuán)礦已不是一件難事；
    (2)球團(tuán)礦質(zhì)量良好，基本滿足本廠高爐的冶煉要求；
    (3)各廠豎爐主要指標(biāo)相差很大，除原料原因外，在操作管理方面還存在不少薄弱環(huán)節(jié)。
    1.膨潤(rùn)土用量大大超標(biāo)
    按照慣例，生產(chǎn)酸性球團(tuán)礦時(shí)，膨潤(rùn)土添加量在2%以下，也就是每噸球團(tuán)礦膨潤(rùn)土的*大消耗量為20kg左右，而1998年全國(guó)豎爐的膨潤(rùn)土平均消耗量高達(dá)40kg/t,這是一個(gè)很大的浪費(fèi)！由于膨潤(rùn)土配入量的增加，直接導(dǎo)致鐵品位下降，引起高爐“減鐵增焦”的嚴(yán)重后果。膨潤(rùn)土超標(biāo)的原因?yàn)?(1)精礦質(zhì)量差（粒度粗、水分高）,為了提高生球的產(chǎn)量和質(zhì)量，大量加入膨潤(rùn)土;(2)膨潤(rùn)土質(zhì)量差;(3)膨潤(rùn)土配料設(shè)備不精確、誤差大；
    (4)混合設(shè)備效果差。多數(shù)豎爐廠家采用圓筒混合(或干燥)機(jī)進(jìn)行混合，膨潤(rùn)土用量都較高；而南鋼采用潤(rùn)磨機(jī)處理混合料，除了有良好的研磨作用外，混合料得到了充分的混合，從而降低了膨潤(rùn)土的用量(年平均耗量?jī)H為17.7kg/t).此外尋找高效且廉價(jià)的有機(jī)粘結(jié)劑或復(fù)合粘結(jié)劑也是今后努力的方向。
    2.少數(shù)豎爐球團(tuán)礦中FeO含量超標(biāo)
    全國(guó)大部分豎爐球團(tuán)礦中FeO含量小于2%，而個(gè)別豎爐產(chǎn)品中FeO含量卻高達(dá)2%～4%,這是不應(yīng)該的。分析其原因大致有兩種情況：一種是焙燒溫度不夠，氧化不充分，球團(tuán)礦強(qiáng)度不高；另一種是燃燒室廢氣中含氧量過低，或逋過焙燒帶的墻外冷卻風(fēng)偏少也造成氧化不充分。
   3.豎爐球團(tuán)礦的鐵品位偏低
   進(jìn)口球團(tuán)礦的鐵品位一般都在65%以上，而我國(guó)豎爐球團(tuán)的鐵品位大多在60%左右，*高也不過64.30%,*低值在56.16%，差距很大。分析其原因歸根結(jié)底在于精礦粉性能太差、鐵品位低、SiO₂含量高、粒度粗、水分大，導(dǎo)致膨潤(rùn)土配比高，也是造成球團(tuán)礦鐵品位低的原因。
   （二）發(fā)展方向
    經(jīng)過三十多年的努力，中國(guó)的豎爐球團(tuán)礦生產(chǎn)技術(shù)已達(dá)到了世界先進(jìn)水平，但從發(fā)展的眼光來看，仍有許多工作要做：
   (1)大力發(fā)展大型球團(tuán)豎爐。經(jīng)過多年來的不斷努力，中國(guó)*大的16m²球團(tuán)豎爐的年產(chǎn)量已經(jīng)超過了原設(shè)計(jì)水平，預(yù)計(jì)可達(dá)70萬t以上，產(chǎn)品質(zhì)量及消耗指標(biāo)也保持在國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，當(dāng)年國(guó)家下達(dá)的大型豎爐的科研攻關(guān)任務(wù)已圓滿完成。今后有條件的企業(yè)在建設(shè)中可以優(yōu)先選擇16m²豎爐。在建設(shè)規(guī)模相同條件下，建設(shè)一座16m²豎爐比建設(shè)兩座8m²豎爐基建投資節(jié)省30%左右；
   (2)研究開發(fā)新型高效、廉價(jià)的粘結(jié)劑,取代或部分取代膨潤(rùn)土,力求把各廠豎爐的粘結(jié)劑用量降到20kg/t以下；
   (3)研究開發(fā)用煤作燃料的球團(tuán)豎爐，為在礦山建設(shè)豎爐創(chuàng)造條件；
   (4)改善原料條件，提高精礦粉鐵品位，降低SiO₂含量。開發(fā)研制潤(rùn)(研)磨機(jī)系列，解決普遍存在的豎爐原料粒度偏粗的問題，提高豎爐的產(chǎn)、質(zhì)量；
   (5)研制導(dǎo)風(fēng)墻及其水梁的新材質(zhì)，新結(jié)構(gòu)，保證其使用壽命在’ 年以上；
   (6)加強(qiáng)數(shù)學(xué)模型研究，建立導(dǎo)風(fēng)墻有關(guān)參數(shù)與其各影響因素間的定量經(jīng)驗(yàn)公式，更好地為設(shè)計(jì)、生產(chǎn)服務(wù)。
四、近年國(guó)內(nèi)外煉鐵球團(tuán)礦發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)
(一)、 增加球團(tuán)礦用量是國(guó)內(nèi)外煉鐵高爐爐料結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)
1、國(guó)外高爐爐料結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
從世界先進(jìn)的高爐煉鐵爐料結(jié)構(gòu)看，球團(tuán)礦的比例不斷增加，一般已增加到30－50％。
當(dāng)今世界*先進(jìn)的高爐煉鐵在西歐，西歐高爐煉鐵球團(tuán)礦用量已發(fā)展到30－70%。*典型的阿姆斯特丹、霍戈文公司艾莫依登廠的爐料結(jié)構(gòu)是50%球團(tuán)礦+50%燒結(jié)礦。高爐冶煉焦比為234kg/t，噴煤212kg/t，利用系數(shù)平均為2.8t/m3.d，*高達(dá)3.1t/m3.d。
日本高爐傳統(tǒng)上采用燒結(jié)礦為主、不用或較少使用球團(tuán)礦的爐料結(jié)構(gòu)。據(jù)*新報(bào)道，日本鋼鐵工業(yè)巨頭神戶制鋼3＃高爐采用“全球團(tuán)礦”原料方案。該公司原來高爐爐料的組成為80％燒結(jié)礦和20％的塊礦。1999年6月關(guān)閉了燒結(jié)廠后，神戶制鋼發(fā)現(xiàn)，使用燒結(jié)礦的成本是高的。2000年上半年?duì)t料結(jié)構(gòu)演變成49％燒結(jié)礦、25％塊礦和26％的球團(tuán)礦�，F(xiàn)在，已不用燒結(jié)礦，高爐的爐料結(jié)構(gòu)為73％球團(tuán)和27％的塊礦。日本其它鋼鐵廠的球團(tuán)礦用量也有所增加。韓國(guó)（浦項(xiàng)為主）為了增加球團(tuán)礦的用量和保證供應(yīng)，在巴西合資興建了400萬t/a的球團(tuán)廠。
2、近年國(guó)內(nèi)煉鐵球團(tuán)礦發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)
精料和合理的爐料結(jié)構(gòu)一直是國(guó)內(nèi)煉鐵界努力探索的課題。球團(tuán)礦作為良好的高爐爐料，不僅有品位高、強(qiáng)度好、易還原、粒度均勻等優(yōu)點(diǎn)，而且酸性球團(tuán)礦與高堿度燒結(jié)礦搭配，可以構(gòu)成高爐合理的爐料結(jié)構(gòu)，使得高爐達(dá)到增產(chǎn)節(jié)焦、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的，因而近年來國(guó)內(nèi)煉鐵球團(tuán)礦產(chǎn)量和用量大幅增加，不僅中小型高爐普遍使用，大型高爐如馬鋼2500M3高爐、昆鋼2000 M3高爐、寶鋼、攀鋼等也加大了球團(tuán)礦的配料比例。大力發(fā)展球團(tuán)礦已成為有關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)、學(xué)術(shù)會(huì)議及生產(chǎn)廠家關(guān)注的焦點(diǎn)和共識(shí)，國(guó)內(nèi)目前已形成一股球團(tuán)礦“熱”。
2、1、近年來我國(guó)球團(tuán)礦生產(chǎn)及使用情況
2、1．1近幾年我國(guó)球團(tuán)礦生產(chǎn)量增加迅速
1999年1197萬t/a；2001年1769萬t/a，1999～2001年增長(zhǎng)24%。目前國(guó)內(nèi)球團(tuán)礦的年產(chǎn)能大約在2500萬噸左右，預(yù)計(jì)“十五”末將可達(dá)到5000萬t/a。
2、1、2．2001年部分鋼鐵企業(yè)球團(tuán)礦配比
寶鋼8%、首鋼9.13%、鞍鋼27%、馬鋼20.13% 、濟(jì)鋼20%以上、宣鋼20.21%。
2、1、3．馬鋼使用情況：馬鋼球團(tuán)礦配比，從1998年的0增加到2001年的20%，爐料結(jié)構(gòu)從85%燒結(jié)礦+15%塊礦，調(diào)整到74～77%燒結(jié)礦+20～24%球團(tuán)礦(豎爐)+2～3%塊礦，馬鋼認(rèn)為：配用球團(tuán)礦起到了改善高爐冶煉過程、提高高爐利用系數(shù)、降低冶煉消耗的作用，隨著球團(tuán)礦用量增加，入爐品位的逐步提高，2500m3高爐利用系數(shù)由1.87t/m3.d提高到2.400t/m3.d; 入爐焦比由431kg/t降低到353kg/t,煤比由87kg/t升到128.6kg/t；渣量由363 kg/t降低到328kg/t。
2、1、4．武鋼使用情況：武鋼煉鐵廠5#高爐在本年7月份為了進(jìn)一步改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，滿足公司對(duì)生鐵產(chǎn)量、質(zhì)量的更高要求，進(jìn)行了加大球團(tuán)礦用量的冶煉探索，當(dāng)球團(tuán)礦的配比由19%增加至23%時(shí)生產(chǎn)實(shí)踐表明，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提高明顯。高爐利用系數(shù)由2.245t/m3.d提高到2.437t/m3.d; 焦比由379.6kg/t降低到368kg/t, 均刷新了歷史記錄，生鐵成本下降了13.944元/t 。8月初球團(tuán)礦使用量已增加到25%以上，其它高爐使用量也有不同程度的增加。
2、2、國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)正在興建的球團(tuán)廠
2、2、1．首鋼球團(tuán)礦情況，首鋼現(xiàn)有一條100萬t/a回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線，實(shí)際生產(chǎn)能力可達(dá)120萬t/a，一條30萬t/a豎爐球團(tuán)礦生產(chǎn)線, 首鋼目前已開始了遷安球團(tuán)廠二期（200萬t/a）的建設(shè)。到時(shí)首鋼礦業(yè)公司將形成350萬t/a以上的球團(tuán)礦生產(chǎn)能力，球團(tuán)礦將占高爐爐料用量的35%以上。
2、2、2．鞍鋼球團(tuán)礦情況，鞍鋼現(xiàn)有一條引進(jìn)200萬t/a帶式焙燒機(jī)生產(chǎn)線, 鞍鋼弓長(zhǎng)嶺礦正在建設(shè)240萬t/a（實(shí)際規(guī)模25萬t/a）的鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)礦生產(chǎn)廠，第二條240萬噸／年生產(chǎn)線明年底投產(chǎn)，到時(shí)鞍鋼將具備700萬t/a以上球團(tuán)礦的生產(chǎn)能力，在高爐煉鐵中球團(tuán)礦的用量也將達(dá)到30%以上。鞍鋼1990年高堿度燒結(jié)礦配加酸性球團(tuán)礦的工業(yè)試驗(yàn)表明，大型高爐采用75%-70%的堿度為1.85左右的燒結(jié)礦與25%-30%的酸性球團(tuán)礦是合理的爐料結(jié)構(gòu)。
2、2、3．武鋼程潮鐵礦正在新建120萬t/a球團(tuán)廠，建成后武鋼將有200萬t/a的球團(tuán)礦生產(chǎn)能力，自產(chǎn)球團(tuán)礦占高爐爐料量的12.5%。
2、2、4．柳鋼120萬t/a鏈篦機(jī)生產(chǎn)線已開始建設(shè)。
2、3、國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)擬建及規(guī)劃建設(shè)球團(tuán)廠情況
2、3、1．?dāng)M建的有：
昆鋼200萬t/a球團(tuán)廠；邯邢礦山局120萬t/a球團(tuán)廠；邯鋼200萬t/a球團(tuán)廠，廣西北海市500萬t/a商品球團(tuán)廠。
2、3、2．規(guī)劃建設(shè)的有：
馬鋼100～120萬t/a球團(tuán)廠；南京鋼廠200萬t/a球團(tuán)廠；山東石臼所港400萬t/a球團(tuán)廠；本溪200萬t/a球團(tuán)廠；張家港200萬t/a球團(tuán)廠；沙鋼200萬t/a球團(tuán)廠；寶鋼正在進(jìn)行燒結(jié)改造還是新建球團(tuán)廠的比較。
2、4、國(guó)內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu)*專家和學(xué)術(shù)會(huì)議關(guān)于發(fā)展球團(tuán)礦的評(píng)述
2、4、1．國(guó)內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu)的要求
2、4、1、1 由原冶金部規(guī)劃發(fā)展司、中國(guó)金屬學(xué)會(huì)和冶金科技發(fā)展中心共同編制了《2010-2015年冶金科技發(fā)展指南》�！吨改稀分赋�“要從選礦、燒結(jié)、球團(tuán)、煉焦各方面采取措施，提高高爐精料水平，特別是要進(jìn)一步提高入爐礦品位。在大量噴煤，降低焦比的情況下，高爐料柱透氣性惡化，為了保持爐況順行，必須大幅度提高入爐品位，降低渣量。要大力發(fā)展球團(tuán)生產(chǎn)，建立商品球團(tuán)生產(chǎn)基地，提高熟料中球團(tuán)的配比。球團(tuán)礦配比要從目前不足20%提高到30～40%。
2、4、1、2國(guó)家計(jì)委和經(jīng)貿(mào)委2000年9月1日公布的《當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)》7號(hào)令中指出的“要發(fā)展氧化球團(tuán)的生產(chǎn)，提高球團(tuán)礦的使用比例，以改善高爐爐料結(jié)構(gòu)”。
2、4、2．發(fā)展球團(tuán)礦，成為近幾年全國(guó)煉鐵生產(chǎn)技術(shù)工作會(huì)議、鋼鐵原料持續(xù)發(fā)展會(huì)議的討論熱點(diǎn)，實(shí)踐已經(jīng)證明增加高爐球團(tuán)礦使用量，對(duì)實(shí)現(xiàn)精料方針，優(yōu)化高爐用料結(jié)構(gòu)，提高經(jīng)濟(jì)效益是十分有益的。
2、4、2、1球團(tuán)礦具有規(guī)則的形狀、均勻的粒度、高的強(qiáng)度（抗壓和抗磨），能進(jìn)一步改善高爐的透氣性和爐內(nèi)煤氣的均勻分布;球團(tuán)礦FeO含量低，有較好的還原性（充分焙燒后，有發(fā)達(dá)的微孔）更有利于高爐內(nèi)還原反應(yīng)的進(jìn)行。因此，球團(tuán)礦在我國(guó)高爐操作者的心目中稱之為“順氣丸”，其冶金性能好，非其它熟料所能比。
2、4、2、2國(guó)內(nèi)大量的理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明，高堿度燒結(jié)礦與酸性爐料搭配有一個(gè)合適的配比。大型高爐采用75% ~70%堿度為1.85左右的燒結(jié)礦與25% ~ 30%的酸性球團(tuán)礦是合理的爐料結(jié)構(gòu)。當(dāng)酸性球團(tuán)配入比例為25% ~ 30%時(shí)，其在爐內(nèi)軟熔區(qū)間的*大壓差值*小，也就是按此比例搭配效果*佳。
2、4、2、3在上述合適的范圍內(nèi)，在高爐正常運(yùn)行情況下，球團(tuán)礦入爐配比的高低是由其質(zhì)量決定的。高質(zhì)量的球團(tuán)礦應(yīng)具有的指標(biāo)為：TFe≥65%;  FeO≤1.0%;  SiO2≤3.0%;  S≤0.04%;  球團(tuán)礦粒度8—16mm占95%以上；轉(zhuǎn)鼓指數(shù)（ISO）≥96%，抗壓強(qiáng)度≥2500N/個(gè)球。目前，我國(guó)冶金企業(yè)生產(chǎn)的球團(tuán)礦，特別是豎爐球團(tuán)礦與高質(zhì)量球團(tuán)礦及進(jìn)口球團(tuán)礦相比，普遍存在著相當(dāng)?shù)牟罹唷?br /> 2、4、3．發(fā)展球團(tuán)礦具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效應(yīng)。
2、4、3、1發(fā)展球團(tuán)礦是我國(guó)今后煉鐵系統(tǒng)節(jié)能降耗的重要途徑。增加球團(tuán)礦使用量不僅是滿足高爐爐料結(jié)構(gòu)合理化的需要，也是節(jié)能和環(huán)境保護(hù)的重要措施。生產(chǎn)每噸球團(tuán)礦的能耗大約只是燒結(jié)礦的一半，對(duì)煉鐵系統(tǒng)節(jié)能降耗是十分必要的。
2、4、3、2發(fā)展球團(tuán)礦是減少大中城市污染的有郊途徑。一些發(fā)達(dá)國(guó)家的鋼鐵企業(yè)從六十年代逐步將高污染工序遷往偏遠(yuǎn)地區(qū)，首鋼正將燒結(jié)廠、焦化廠遷移至所屬的礦山所在地。我國(guó)鋼鐵企業(yè)基本建在大、中城市，球團(tuán)礦可以遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，在礦山、港口發(fā)展球團(tuán)礦，可以避免污染城市，而且節(jié)省運(yùn)輸力。
有關(guān)專家預(yù)測(cè)，近幾年我國(guó)煉鐵球團(tuán)礦必將有較大的發(fā)展，從而必將促進(jìn)煉鐵的技術(shù)進(jìn)步。
總之，增加球團(tuán)礦用量是世界高爐爐料技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)大型高爐的合理爐料結(jié)構(gòu)是高堿度燒結(jié)礦加25－30％的酸性球團(tuán)。目前，我國(guó)許多高爐的爐料結(jié)構(gòu)與合理爐料結(jié)構(gòu)有很大差距，因此，我國(guó)《冶金發(fā)展指南（2002－2005年）》以及國(guó)家計(jì)委和經(jīng)貿(mào)委公布的“當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)” 7號(hào)令中指出：“要發(fā)展氧化球團(tuán)的生產(chǎn)，提高球團(tuán)礦的使用比例，以改善高爐爐料結(jié)構(gòu)”。近幾年來，象首鋼、鞍鋼、馬鋼等許多鋼鐵公司充分認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，加大了球團(tuán)使用比例和球團(tuán)廠的建設(shè)力度。
縱觀國(guó)內(nèi)外先進(jìn)高爐煉鐵經(jīng)驗(yàn)，在原料供應(yīng)可能的情況下，合理的爐料結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)是：
a）高爐少吃或不吃生料；   b）增加高爐球團(tuán)礦的用量；
c）減少燒結(jié)礦的用量（即提高燒結(jié)礦的品位，應(yīng)當(dāng)相應(yīng)提高燒結(jié)礦的堿度，否則燒結(jié)礦的強(qiáng)度、冶金性能將會(huì)有較大的下降。而堿度提高后為了滿足高爐渣堿度的平衡，必將減少燒結(jié)礦的用量）、
（二）、我國(guó)球團(tuán)礦生產(chǎn)發(fā)展的現(xiàn)狀和建議
球團(tuán)礦具有強(qiáng)度好、粒度均勻、形狀規(guī)則、含鐵品位高、還原性好等優(yōu)點(diǎn)，在高爐冶煉中可起到增產(chǎn)節(jié)焦、改善煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、降低生鐵成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的作用。為適應(yīng)鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展、高爐精料技術(shù)和合理爐料結(jié)構(gòu)的要求，近年來，球團(tuán)礦作為優(yōu)質(zhì)原料得到青睞和高度重視，一些鋼鐵廠正在積極籌建或擴(kuò)大球團(tuán)礦產(chǎn)能。
球團(tuán)礦是含鐵爐料發(fā)展*快的原料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在世界爐料的新增產(chǎn)能中，球團(tuán)礦產(chǎn)能明顯提高。目前，我國(guó)年產(chǎn)球團(tuán)礦5000萬噸左右，占高爐爐料比例13％左右，球團(tuán)礦使用比例未達(dá)到高爐綜合爐料優(yōu)化的比例。我國(guó)有37家企業(yè)63座豎爐生產(chǎn)球團(tuán)礦(絕大多數(shù)為8m2豎爐，*小4m2，*大16m2)，總?cè)莘e566．5 m2，產(chǎn)量3170萬噸左右。
  目前，我國(guó)豎爐球團(tuán)工藝占65％左右，為中小型企業(yè)球團(tuán)礦生產(chǎn)的主體工藝，這符合我國(guó)資源和企業(yè)規(guī)模偏小特點(diǎn)。中小企業(yè)及地方骨干企業(yè)規(guī)模多為100～300萬噸，建2～3座豎爐即可滿足高爐合理爐料結(jié)構(gòu)的要求，此外建豎爐具有投資省、周期短、見效快等特點(diǎn)，還可充分利用自產(chǎn)富余的高爐煤氣。
    目前，我國(guó)球團(tuán)礦生產(chǎn)能力及產(chǎn)量尚未達(dá)到滿足市場(chǎng)需求的水平，為滿足高爐生產(chǎn)合理爐料結(jié)構(gòu)的原料要求，不得不從國(guó)外進(jìn)口球團(tuán)礦。近年來，盡管進(jìn)口球團(tuán)礦價(jià)格上揚(yáng)，但進(jìn)口球團(tuán)礦量呈快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，2002年進(jìn)口1103萬噸，2003年進(jìn)口1635萬噸，2004年進(jìn)口2029萬噸，2005年進(jìn)口2355萬噸。
  合理球團(tuán)礦比例是高爐節(jié)能降耗的有效辦法。據(jù)有關(guān)資料表明，生產(chǎn)球團(tuán)礦工序能耗比燒結(jié)工序能耗指標(biāo)低得多，燒結(jié)工序能耗60kg標(biāo)準(zhǔn)煤／t左右為較先進(jìn)的技術(shù)指標(biāo)，球團(tuán)工序能耗僅為30kg標(biāo)準(zhǔn)煤／t左右，還有降低的可能。球團(tuán)工序能耗約為燒結(jié)工序能耗的1／2～2／3，降低鋼鐵噸鋼工序能耗作用非常顯著。這對(duì)我國(guó)倡導(dǎo)的鋼鐵工業(yè)科學(xué)發(fā)展觀有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
對(duì)我國(guó)球團(tuán)生產(chǎn)發(fā)展的幾點(diǎn)建議：
  (1)生產(chǎn)球團(tuán)礦的原料主要為自產(chǎn)或進(jìn)口鐵精礦，進(jìn)口鐵精礦經(jīng)濟(jì)上是否合理需要考慮國(guó)際市場(chǎng)上球團(tuán)礦價(jià)格的變化等風(fēng)險(xiǎn)，球團(tuán)礦價(jià)格受運(yùn)輸費(fèi)用和國(guó)際油價(jià)的影響，應(yīng)落實(shí)好鐵精礦的產(chǎn)地、質(zhì)量、價(jià)格、供應(yīng)量、運(yùn)輸可靠性等，以保證原料供應(yīng)的穩(wěn)定性。
  (2)生產(chǎn)球團(tuán)礦對(duì)原料和工藝都有特定的要求，對(duì)球團(tuán)廠的建設(shè)必須進(jìn)行慎重的研究。球團(tuán)焙燒有豎爐、帶式焙燒機(jī)和鏈箅機(jī)—回轉(zhuǎn)窯三種工藝，各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)原燃料條件、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模、裝備水平和投資等因素綜合考慮，并充分考慮到球團(tuán)大型化的要求。
  (3)進(jìn)口鐵精礦品位要求TFe≥68％，細(xì)磨精粉粒度-200目≥85％，精礦水分應(yīng)控制在8.0％～8.5％有利于造球。在工藝設(shè)備方面，應(yīng)增加潤(rùn)磨設(shè)備，新建球團(tuán)廠應(yīng)設(shè)原料混勻料場(chǎng)，保證精礦成分穩(wěn)定；設(shè)置強(qiáng)力混合機(jī)，使鐵精礦與膨潤(rùn)土充分混合，有利于造球。加強(qiáng)對(duì)粘合劑的研究，使用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土。目前，國(guó)外球團(tuán)礦膨潤(rùn)土的添加量≤l％。按照每增加1％的膨潤(rùn)土，球團(tuán)礦品位降低O.6％的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如果球團(tuán)礦膨潤(rùn)土的使用量降到1.5％～2.0％，則將對(duì)高爐產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。改善膨潤(rùn)土質(zhì)量，研究開發(fā)、選用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土是降低其用量的重要途徑之一。
  (4)進(jìn)行球團(tuán)余熱回收利用，有利于節(jié)能降耗，提高球團(tuán)礦質(zhì)量。
  (5)加強(qiáng)熔劑性球團(tuán)礦、冷固結(jié)含碳球團(tuán)礦、含鈦?zhàn)o(hù)爐球團(tuán)礦、直接還原和熔融還原等預(yù)還原球團(tuán)礦品種的研究開發(fā)工作。
  (6)重視球團(tuán)環(huán)境保護(hù)問題和提高自動(dòng)控制水平。近年來，國(guó)家對(duì)粉塵污染、SO2和CO2排放等提出了更為嚴(yán)格的環(huán)保要求。
五、近年國(guó)內(nèi)大型氧化球團(tuán)豎爐與還原焙燒豎爐的技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展
目前球團(tuán)礦生產(chǎn)的主要工藝方法主要有有帶式焙燒法、鏈箅機(jī)一回轉(zhuǎn)窯法、豎爐法三種。以前由于帶式焙燒機(jī)和鏈箅機(jī)一回轉(zhuǎn)窯建設(shè)投資和制造要求相對(duì)較高，一般都適宜于生產(chǎn)規(guī)模較大的鋼鐵企業(yè)或礦山，而對(duì)于生產(chǎn)規(guī)模適中的中小型企業(yè)來講，則采用豎爐法生產(chǎn)球團(tuán)礦。
但目前隨著豎爐大型化技術(shù)的突破，豎爐法球團(tuán)生產(chǎn)將會(huì)是主要的球團(tuán)生產(chǎn)方式，國(guó)內(nèi)大型鋼鐵廠已經(jīng)逐步認(rèn)識(shí)到大型豎爐技術(shù)應(yīng)用與普及的時(shí)代已經(jīng)來臨。隨著高爐精料技術(shù)的發(fā)展，具有較好綜合指標(biāo)的球團(tuán)礦將會(huì)得到更多的使用。作為一種多快好省的球團(tuán)礦生產(chǎn)方法一球團(tuán)豎爐將仍有其應(yīng)有的地位。如何揚(yáng)長(zhǎng)避短，吸取其他球團(tuán)生產(chǎn)方法和工藝中的優(yōu)點(diǎn)，將設(shè)備向大型化生產(chǎn)方向發(fā)展，不斷提高球團(tuán)礦質(zhì)量的穩(wěn)定性，總結(jié)好各種鐵精粉原料使用的工藝改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，球團(tuán)豎爐會(huì)進(jìn)一步發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。豎爐的明顯低投資、節(jié)能性和球團(tuán)質(zhì)量能滿足生產(chǎn)要求的特點(diǎn)決定其在一定時(shí)期內(nèi)仍有很大的發(fā)展?jié)摿Α４笮突�豎爐的出現(xiàn)和能滿足生產(chǎn)要求的球團(tuán)質(zhì)量會(huì)給豎爐法球團(tuán)生產(chǎn)提供進(jìn)一步的發(fā)展天地。
隨著濟(jì)鋼、南鋼等大型鋼鐵公司14㎡、16㎡矩形球團(tuán)豎爐的成功應(yīng)用，唐山金泉冶金能源新技術(shù)開發(fā)有限公司吸取了國(guó)內(nèi)許多單位多年來在豎爐球團(tuán)生產(chǎn)中所積累的寶貴經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合了當(dāng)前球團(tuán)礦生產(chǎn)的具體客觀條件，始終致力于該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，該公司在此技術(shù)基礎(chǔ)上又繼續(xù)研發(fā)應(yīng)用了一系列新技術(shù)，并對(duì)爐型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了再創(chuàng)新，在氧化球團(tuán)矩形豎爐大型化基礎(chǔ)上成功設(shè)計(jì)應(yīng)用了多項(xiàng)還原焙燒技術(shù)，使該項(xiàng)技術(shù)具有氧化和還原兩種功能，在鎳鐵還原焙燒技術(shù)上取得了一些具有自主知產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)、新發(fā)明。實(shí)踐表明，該類豎爐在氧化球團(tuán)焙燒生產(chǎn)上利用系數(shù)已達(dá)到9．0 t／(m2．h)，球團(tuán)礦產(chǎn)、質(zhì)量大幅度提高，已成為國(guó)內(nèi)球團(tuán)礦單爐產(chǎn)量*大的氧化球團(tuán)豎爐。大型多功能矩形球團(tuán)豎爐的設(shè)計(jì)成功，為適合中國(guó)國(guó)情的豎爐向大型化、多功能化、高效化發(fā)展做出了貢獻(xiàn)，為“十二五’’期間全面普及單爐年產(chǎn)球團(tuán)礦100萬t的豎爐設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
豎爐是*早用來進(jìn)行鐵礦球團(tuán)生產(chǎn)的工藝設(shè)備，目前國(guó)內(nèi)已建有近200座年生產(chǎn)能力35萬t～70萬t球團(tuán)礦的各種球團(tuán)豎爐，豎爐生產(chǎn)的球團(tuán)礦仍占國(guó)內(nèi)總球團(tuán)礦產(chǎn)量的80％以上。為高爐煉鐵生產(chǎn)的節(jié)能降耗作出了巨大的貢獻(xiàn)。
豎爐法生產(chǎn)球團(tuán)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造材質(zhì)無特殊要求、基建投資少、熱效率高、操作維修方便等特點(diǎn)。盡管過去豎爐也有單爐生產(chǎn)能力小、對(duì)原料適應(yīng)性差等缺點(diǎn)而使其在應(yīng)用和發(fā)展上受到了一定限制，但在中國(guó)近30多年來的豎爐法球團(tuán)生產(chǎn)過程中，通過持續(xù)改革和對(duì)生產(chǎn)工藝、設(shè)備的完善，以及不斷改進(jìn)生產(chǎn)操作方法，業(yè)已形成具有典型中國(guó)特色的豎爐球團(tuán)技術(shù)，并已超過國(guó)外同類豎爐的生產(chǎn)技術(shù)水平。正因?yàn)槿绱�，�?guó)內(nèi)豎爐法球團(tuán)的生產(chǎn)近年來仍能得到較大的發(fā)展。這除了跟中國(guó)有為數(shù)較多的中小型鋼鐵企業(yè)和礦山這一現(xiàn)狀外，還同國(guó)內(nèi)豎爐近年來單爐年生產(chǎn)能力已超過70萬t，豎爐向大型化方向發(fā)展并已逐步成熟這一原因有關(guān)。實(shí)際上出現(xiàn)100萬t／a生產(chǎn)能力的豎爐已為期不遠(yuǎn)，豎爐使用高比例赤鐵精粉甚至褐鐵精粉生產(chǎn)球團(tuán)礦都已有成功的經(jīng)驗(yàn)。近年來建設(shè)的許多豎爐在生產(chǎn)工藝流程的完善程度上，工藝設(shè)備和自動(dòng)化控制裝備的先進(jìn)程度上都已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)水平。在國(guó)內(nèi)豎爐技術(shù)不斷得到快速發(fā)展的同時(shí)，豎爐法球團(tuán)生產(chǎn)的缺點(diǎn)也在不斷克服，工藝不斷地得到完善，有些方面已取得了關(guān)鍵性的進(jìn)展。
唐山金泉冶金能源新技術(shù)開發(fā)有限公司近年開發(fā)的具有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的GDL-3型高效復(fù)合內(nèi)燃式氧化球團(tuán)豎爐，更在豎爐技術(shù)上有了關(guān)鍵性的改進(jìn)，為今后豎爐技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了更大的技術(shù)空間。 GDL-3型豎爐針對(duì)工程的一次性投資、設(shè)備的大型化發(fā)展、能源消耗以及豎爐原料的適應(yīng)度、產(chǎn)品質(zhì)量、豎爐工藝操作的簡(jiǎn)單穩(wěn)定和手段靈活多變性等方面都實(shí)現(xiàn)了重要改進(jìn)，使GDL-3型豎爐比以前任何一種豎爐具有更多而無法比擬的優(yōu)勢(shì)。GDL-3型豎爐的設(shè)計(jì)發(fā)明人旨在通過該技術(shù)的推廣使用，使豎爐技術(shù)不斷地進(jìn)行改進(jìn)完善，為我國(guó)的豎爐技術(shù)能夠在今后的球團(tuán)礦生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用作一積極嘗試，同時(shí)也為適應(yīng)中國(guó)國(guó)情的豎爐向更大型化、高效化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
新型GDL-3型高效復(fù)合內(nèi)燃式氧化球團(tuán)豎爐工藝設(shè)計(jì)介紹：
1、工藝流程介紹
（1）配料系統(tǒng)
設(shè)計(jì)應(yīng)用了適用各種鐵精礦原料和二次資源(包括除塵灰、氧化鐵皮和污泥等)的預(yù)混合配料技術(shù)，通過新型結(jié)構(gòu)的圓盤給料機(jī)和配套的電子皮帶秤在配料室進(jìn)行預(yù)配料并完成添加膨潤(rùn)土的精配料操作，膨潤(rùn)土配加應(yīng)用了由真空輸送裝置新技術(shù)，整個(gè)配料系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)來自動(dòng)控制配料量，配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)精度±0．5％。
(2)混料烘干潤(rùn)磨系統(tǒng)
鐵精礦原料、二次資源和膨潤(rùn)土配料后的混合料用新型強(qiáng)力多級(jí)圓筒烘干機(jī)進(jìn)行混勻、烘干，采用紅外水分儀對(duì)烘干后混合料水分的在線檢測(cè)結(jié)果來判斷和控制烘干效果，從而完成對(duì)混合料的混勻、烘干和提高料溫的任務(wù)。設(shè)計(jì)應(yīng)用的大型新型潤(rùn)磨機(jī)潤(rùn)磨、混勻、加熱，使物料顆粒變細(xì)、比表面積和表面活性能增加，為下一工藝環(huán)節(jié)提供粒度和水分合適、物化性能均勻的物料，以保證造球過程中物料的成球性好、生球強(qiáng)度高、膨潤(rùn)土用量低及成品率高。
(3)造球、篩分系統(tǒng)
根據(jù)大型豎爐對(duì)生球質(zhì)量的要求，新設(shè)計(jì)的Ø7．5 m圓盤造球機(jī)采用了新型回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)，同時(shí)設(shè)計(jì)采用了入爐生球多級(jí)再造篩分工藝，增加生球顆粒間的密實(shí)度，可使生球中含粉物料全部篩下，達(dá)到入爐料粒度更均勻的目的，同時(shí)生球在圓輥篩上作多級(jí)滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)中也進(jìn)一步提高了生球強(qiáng)度，保證了生球粒度潔凈、均勻、穩(wěn)定。
（5）布料及烘干床的技術(shù)革新：
設(shè)計(jì)應(yīng)用梭式有軌勻量電動(dòng)布料車均勻布料，消除了豎爐布料“跳、擺、推料”現(xiàn)象，使布料更均勻，保證了大型豎爐布料均勻，爐內(nèi)的透氣性好及熱交換效率高。傳統(tǒng)布料車只有單方向直線運(yùn)行，烘干床兩側(cè)布料不均時(shí)使生球的烘干效果、烘干時(shí)間、預(yù)熱時(shí)間產(chǎn)生差異，使導(dǎo)風(fēng)墻水梁兩側(cè)煅燒帶溫度出現(xiàn)煅燒不均現(xiàn)象，新型布料車具有左右調(diào)整布料量的新功能，有效解決了傳統(tǒng)豎爐布料車布料時(shí)不可以調(diào)整烘干床兩側(cè)布料量的缺陷。
傳統(tǒng)矩形豎爐由于爐內(nèi)換熱后的高溫空氣溫度較高，將其直接用于生球烘干溫度明顯偏高。生球在布到干燥床的上部時(shí)，由于干燥床下部的熱廢氣溫度較高，熱交換非常劇烈，生球在脫除物理水的過程中極易產(chǎn)生爆裂現(xiàn)象，導(dǎo)致爐內(nèi)粉末增加，降低爐內(nèi)透氣性，*終影響焙燒的均勻性，產(chǎn)生部分未燒透、抗壓強(qiáng)度低的球團(tuán)礦。另外，受到干燥床面積及熱氣流流量的限制，豎爐的生產(chǎn)能力也受到了限制。
新型豎爐在烘干床下設(shè)計(jì)增加了可調(diào)節(jié)的低壓常溫空氣混風(fēng)管，既可直接控制烘干床下的空氣溫度，又加大了烘干風(fēng)量，提高了生球烘干效果，使整個(gè)烘干床面上可得到對(duì)生球烘干工藝過程較為理想的床面氣流溫度分布。
(6)新型豎爐爐體結(jié)構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用
新型豎爐在爐型設(shè)計(jì)上改變傳統(tǒng)的準(zhǔn)矩形結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)改變了豎爐內(nèi)部形狀，將豎爐內(nèi)部形狀由四周直角形改為四周圓弧形過渡，以消除矩形豎爐爐內(nèi)掛料及死角處氣流分配不合理的現(xiàn)象；增加了豎爐內(nèi)部有效高度高，改變了傳統(tǒng)豎爐的干燥帶、預(yù)熱帶、均熱帶的結(jié)構(gòu)，有效容積同時(shí)增大，能滿足豎爐大型化后各帶物化反應(yīng)所需時(shí)間；
(7)新型焙燒方式的技術(shù)應(yīng)用
焙燒方式采用了高氧位低壓焙燒技術(shù)，新設(shè)計(jì)的燃燒室和氣流分配室，燃燒介質(zhì)可為為高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣、高溫風(fēng)等，燃燒室采用正壓操作，可以采用混合煤氣，通過提高熱值，配加富氧空氣，增加分配室氧氣濃度，營(yíng)造強(qiáng)氧化氣氛，保證球團(tuán)礦在強(qiáng)氧化性氣氛中進(jìn)行低壓焙燒，使燃燒廢氣含氧達(dá)到8％以上，達(dá)到了高效生產(chǎn)的目的。
煅燒帶設(shè)計(jì)開發(fā)豎爐雙層火道焙燒新技術(shù)，該技術(shù)能增加球團(tuán)礦焙燒的均勻性和提高焙燒效率；采用了多級(jí)可調(diào)式新型配風(fēng)冷卻方式，增加了二次冷卻技術(shù)及余熱利用技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)高效的氣固熱交換；排料方式設(shè)計(jì)為雙層雙流臥式排料技術(shù)，由四個(gè)排料點(diǎn)組成，該技術(shù)能保證豎爐爐料均勻下降，排料設(shè)置密封閥，有利于氣流的合理分布，同時(shí)又能有效抑制下行風(fēng)、爐下漏風(fēng)現(xiàn)象。
新型豎爐生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相對(duì)傳統(tǒng)豎爐有了突破性進(jìn)展：利用系數(shù)達(dá)到了9．0 t／(m2•h)；成品球團(tuán)礦TFe≥64．2％，F(xiàn)e0<0．8％，抗壓強(qiáng)度達(dá)到3050N／個(gè)，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)( 6．3 mm)達(dá)到91．75％。
該技術(shù)的成功應(yīng)用，為單爐實(shí)現(xiàn)100萬t／a的球團(tuán)廠設(shè)計(jì)創(chuàng)造了有利條件。
 
                                                     北方爐窯協(xié)會(huì)                                
                                                                                                       搜集 整理 編輯