冶金矿粉冷固球团粘结剂项目建议书.doc

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1、冶金矿粉冷固球团粘结剂项目建议书 一、项目背景 近年来，随着我国钢铁产量不断攀升，高炉益日上大型化、现代化发展，对炉料的需求提出了更高的要求，合理的炉料结构越来越受到重视。但随着矿石资源的日趋紧张，受铁矿石资源和设备加工、粘结剂条件的制约等问题，造成球团矿质量进一步恶化， 尤其是我国普遍采用膨润土、硅酸钠、水泥作为粘结剂，大都存在着生球粉化率高、干燥速度慢、强度低，含铁品位降低严重等问题与国外产品相比有很大差距，为满足高炉生产合理炉料结构的原料要求，不得不从国外进口球团矿。另外，据统计我国钢铁年产量已达3.5亿吨，伴生的含铁二次含铁资源（如烧结除尘灰、返矿、高炉除尘灰、炼钢转炉污泥等含铁尘泥）

2、每年约产生千万吨以上，这些含铁尘泥含铁量高达45%左右，有些企业将部分含铁尘泥返回烧结厂加以利用，但由于该物料用普通粘结剂极难成型，致使成球性能、烧结矿品质、透气性都达不得高炉应用要求。只能放进废料场积存，既对环境污染严重，又浪费资源，所以，如何提高“资源利用率、优化高炉炉料结构、提高球团矿冶金性能，解决现有球团矿因粘合剂质量及含铁尘泥粉料再利用等问题、实现企业循环发展”成为行业科研部门研究的重点。 二、我国冷固球团矿粘合剂的现状 近年来，我国许多冶金科技工作者致力于研制球团粘合剂的制作和实际应用，在认真总结经验的前提下，为了解决球团粘合剂在实际应用中出现的具体质量问题，提出了多方面提高球团的

3、粘结强度、干燥速度和减低成本的配制方法。大多采用膨润土、水泥、CMC、焦油、淀粉、聚乙烯醇等作球团粘结剂。传统球团矿生产主要用膨润土、水泥作粘结剂，属含水铝硅酸盐，siO2 和Al2O3含量高达71.14，K2O、Na2O等有害杂质含量高达2.6，这一特性决定了球团矿品位的降低。目前我国球团矿生产膨润土配加量平均在 25，水泥8-10%之间，在炼铁过程中它们转化为废渣，成为废弃物。根据经验数据，利用无机物作粘结剂配加量每提高1，球团矿品位降低0.6，球团矿每降低1的品位，同时，含铁炉料每提高1SiO2 含量，相当于增加渣量814，每100Kg渣量影响高炉冶炼产量和焦比各为34，这将给炼铁厂造成

4、巨大的经济损失；采用CMC、淀粉、聚乙烯醇等作球团粘结剂，但因耐高温性能差，在焙烧过程中易失去粘性，造成粉化率提高，影响球矿质量；采用焦油作球团粘结剂，虽说球团性能好，但生产应用工艺复杂，影响生产产量。所以改善粘结剂质量，提高含铁尘泥再利用率是企业发展的重要途径之一。 三、冶金矿粉及含铁尘泥冷固球团粘结剂技术研究 球团矿的物理性能及冶金性能是球团矿质量的重要组成因素，球团矿质量的好坏，关键是配料和粘结剂，配料是高炉优质、高产、低耗的先决条件，粘结剂是加工球团矿的关键，所以粘结剂的选择与研制特别重要，尤其含铁尘泥球团再利用问题。 为此，为了达到冶金矿粉及含铁尘泥生产冷固球团用于炼铁工艺要求，我所

5、选择“冶金矿粉及含铁尘泥冷固球团粘结剂技术”为研究与开发课题。 同时我所并进行了“熔剂性球团矿、冷固结含碳球团矿、含钛护炉球团矿、直接还原和熔融还原等预还原球团矿”等品种成型的研究工作。本项目经河南省分析测试中心检测，产品的各项技术指标符合Q/KJMH001-2006标准要求，经云南昆钢技术中心试验和昆钢集团、郑州新华炉料科技有限公司等国内冶金、化工企业应用表明，成品球团强度化学成分等多项指标均可达到冶金生产需要。本冶金矿粉及尘泥球团粘结剂技术与国内现有球团粘结剂相比，可代替传统膨润土等有、无机粘结剂;具有粘结力强、改善矿粉成球性能、提高生球强度与抗磨指数、降低反矿率和球团矿焙烧温度、缩短焙烧

6、时间，提高球团矿品位、改善还原性能等特点。2006年12月有河南省科技厅组织冶金、化工领域专家、学者对该项目进行了鉴定，一致认为：“该项目原料资源丰富，生产工艺简便，使用于冶金矿粉及含铁尘泥生产冷固球团效果好，其整体技术水平达到国内先进水平，经济效益和社会效益显著，具有重要的推广应用价值”。 四、冷固球团粘结剂的机理 1、该粘结剂具有极强的水化作用，遇水后迅速高度分散成单体，填充在矿粉颗粒的空隙中，由于单体有很强的胶体性质，增强了矿粉的粘结作用，因其塑性使生球受到冲击时，不至变形破碎，提高了生球的落下强度。2、该粘结剂对矿粉有很强的亲合粘结功能，可改善混合料的亲水性，促使母球迅速生成，缩短造球

7、时间，提高生球产量。因粘结剂成分中有催化剂，可提高生球的干燥速度，缩短干燥时间，从而利于提高生球产量成品球强度。3、该粘结剂的高温可燃性，可增加球的内外透气性，使成品球的微气孔度增加，还原性改善，抑制还原迟滞现象，消除夹生球现象，从而缩短焙烧时间、提高产量、节省燃耗和电耗，使球团入炉比例增加，焦比降低，铁含量增加。五、冷固球团粘结剂性能及作用 1、解决传统球团粘结剂生球强度低、粉化率高、干燥速度慢、降低品位严重、冶金含铁粉料成型难度大、利用率低等问题；2、提高造球率和生球强度，提高球团爆裂温度，又可提高成品球团矿的强度；3、提高球团矿的还原软化温度，抑制球团矿还原时的迟滞现象；4、提高球团矿品

8、位和球团微孔隙度，改善球团矿的还原性能。5、缩短球团矿的高温焙烧时间，提高球团矿产量，降低电能消耗和总热量消耗成本。六、球团粘合剂技术创新点 本项目用于冶金矿粉或含铁尘泥（如高炉灰、轧钢皮、铁屑、沉泥、返矿、除尘布袋料、炼钢除尘灰及其它含铁粉料）生产冶金炉料冷固球团。可代替传统球团用传统膨润土、硅酸钠、水泥、焦油、CMC、淀粉、聚乙烯醇等作球团粘结剂。可解决采用上述粘结剂球团生产生球粉化率高、干燥速度慢、强度低，降低品位严重；冶金含铁粉料成型造粒难度大、利用率低等问题。具有粘结力强、改善矿粉成球性能、提高球团强度、降低反矿率和球团矿焙烧温度、缩短焙烧时间，提高球团矿品位、改善烧结产量指标、提高

9、烧结矿品质等特点。 七、应用领域 1、烧结球团：适于各种矿粉及含铁废物料成型造粒用于烧结炉料；2、高炉炼铁：适用于各种铁矿，生产自烧性、酸性和含碳球团；3、转炉炼钢：适用于轧钢铁磷、沉泥等生产冷压球团用于转炉做造渣脱磷剂和冷却剂；4、直接还原铁：铁矿含碳球团用于环形转底炉生产化铁球团或用于生产海绵铁；5、高炉冶炼高锰渣：各种锰矿制成冷压球团生产高锰渣。6、化铁炉化铁：铁矿含碳球可直接入化铁炉冶炼，用自还原球团代替 20% 左右的生铁不会对化铁炉操作产生不利影响。7、焦粉、铭矿粉、磷矿粉、铜、铅、锌等有色矿粉及耐火材料制成冷压球团用于冶炼或煅烧。 八、 冶金矿粉及含铁尘泥球团成型 冶金矿粉及含铁

10、尘泥球团成型可分：造粒成型和对辊成型两种工艺：1、造粒成型工艺：原料按比例通过元盘配料机，皮带输送给造球机，按比例加入球团料、粘结剂、水，成球后过滚筒振动筛入仓，储存24小时出厂运至烧结厂焙烧。该球团粒度小，目前大部分厂烧结球团生产使用；2、对辊成型工艺；将上述搅拌好的物料通过输送机输送到对辊成型，启动辊成型机，然后将球团通过输送机输送成品场地自然干燥或用烘干即可。 该球团粒度大，适于生产熔剂性球团矿、冷固结含碳球团矿、含钛护炉球团、直接还原和熔融还原等预还原球团矿品种。九、烧结球团粘结剂的生产及用量1、固体干粉生产：采用高分子材料、催化剂、活性剂复配而成。添加量为：直接与球团物料混合造粒；添

11、加量为11.2%（根据物料性质而定）。2、液体生产：工艺简单，冷水制作30分钟出产品，无能源消耗、无污水、无有害气体排放，吨成本380元左右。生产工艺流程如下： 原料 水 助剂 常温反应 成品添加量为：根据物料性质添加液体粘结剂，添加量为8%15%。十、生产设备 反应釜（搅拌机）、粉碎机、风选机 、输送泵、成品罐、罐装、计量等用具。 十一、技术服务球团生产线工艺流程的选择 1.1 工艺流程的确定是球团生产线能否顺利达产的首要问题。1.2 球团工艺流程按粘结剂区分： （1）“原料加无机粘结剂”工艺流程，该流程比较简单，但由于无机原料灰分高，故制成的球团灰分含量高；（2）“原料加有机粘结剂”工艺流

12、程，该流程增加了有机粘结剂的制备工段，制成的球团灰分低，但热强度较差；（3）“原料加复合粘结剂”流程，该流程粘结剂制备较复杂，制成的球团冷、热强度高，灰份少，如开封洁净煤化工研究所的球团粘结剂效果特别理想。（4）“原料无粘结剂”工艺流程，该流程采用高压成型机，使原料在干粉状态下辊压成型，制成的球团初始强度好，球团密度高，但有些物料成型率低，后期没有强度；只适合部分矿粉压球。1.3 根据球团干燥与否的流程配置：（1）“原料/成品干燥”流程，原料干燥系统可控制原料水份，对后期搅拌、成型型球顺利进行，这类工艺流程适用于高产量，连续性生产线；（2）“原料干燥”流程；适用于水份过大无法成型的地区以及某些

13、对水份要求严格的有机粘结剂流程；大部采用的干燥设备为滚筒干燥；（3）成品干燥机：分立式、卧式、网带式干燥，结构简单，经济适用，热源既可以采用企业的废气余热，又可用各种燃料专门供热。1.4 根据球团生产线的地基分类：（1）钢架结构，这类流程布局简化，建设周期短；（2）立式结构，这类流程占地面积少，通过几层平台的高度，对各设备进行溜槽联结，减少了物料输送设备；（3）平行式结构，这类流程一般利用平地平行布置设备，占地面积较多，设备之间均需输送设备联接；（4）复合式结构，这类流程一般把破碎工段置放平地，然后把料仓.搅拌.压球机按一定的高度布置，占地面积较少，考虑了设备维修方便，应用较多。 2 球团生产

14、线主机的配置 目前国压球机是球团生产的把关设备，决定着生产线的实际产量。 2.1.1 如何确定压球机的实际产量。如果原料成型前物料水份为12%，单球重量50克，主轴实际转速每分钟15转，总球窝180个，则湿球小时产量=单球重*球窝数量*主轴转速*60。有的设备厂家标注年产量是3万吨，5万吨，10万吨，是不准确的，应该以每年实际运转工作时间来确定压球机的小时产量，再以小时产量的公式来规定机器实际产量，这样就可以检验设备厂家提供的压球机是否满足要求。此外：同规格压球机的球窝越大，压球机产量越大；球窝越小，压球机的产量也越小。 1.1.2 压球机的传动方式 A 电机带动硬齿面减速器，减速器低速输出为

15、双轴平行，通过齿轮联轴器带动球辊相对运转，给料方式采用螺旋推进和排气装置，适用于干粉成型。此种传动方式，压球辊转动平稳，齿轮寿命长，传动扭矩大，辊面线压力高达100KN以上，一般应用于冶金、耐火企业的干粉成型的球团生产线上。由于国电机带动减速器，减速器低速输出轴为单轴，通过联轴器带动压球辊轴上一对大齿轮相对运动，即悬挂式齿轮形式。此种传动方式为目前大多数压球机生产厂家普遍采用，由于其结构简单，价格较低，国改进型；即把悬挂式齿轮改为齿轮箱，增大了传动扭矩，提高了生产量，价格比双输出轴形式低许多，已在国内逐步推广。D 开式传动方式，即电机直接带动几档开式齿轮传动，仅限于小型试验或极低产量使用，目前

16、已在国压球机的压力调整方式 (1) 油缸形式：液压泵把油压入油缸，油缸抵住压球机浮动轴承座，通过压力表显示来控制和反馈物料成型时的实际压力。(2) 弹簧形式：采用螺旋式或碟型弹簧抵住浮动轴承座，通过调整弹簧的压缩量，控制物料成型时的实际压力。(3) 螺杆固定形式：予先设定螺杆的强度，机器运转时不能反映和控制物料的实 际压力，这种设备结构简单，制造成本低，售价便宜。 2.1.4 压球机辊套形式 (1) 无键装配形式：其中分为 A 紧配合热装法，即把带球窝的辊套加热后装到轮毂上，这种装配形式加工精度高，加工温度控制严格，更换时必须有专用装置，一般用于高压压球机；B 锥套装配法，即辊套或轮毂设计有锥

17、度，依靠中间锥套把紧，这种形式有利于辊套的拆装，应用于中低压压球机。C 螺栓紧固法，即辊套和轮毂设计有螺栓孔，用精制的高强度螺拴把紧，这种方式有利于辊套的现场拆装，湿法中低压压球机应用较多。(2) 键联结装配方式：即轴和辊套均有键槽，利用键把轴和套联接，由于轴上开有键槽和螺纹，故主轴直径比无键装配形式的轴径略粗大。(3) 辊瓦拆卸装配形式：即辊套分若干等分，依靠轮毂上面的定位销和螺栓进行紧固。在辊瓦制造过程中，采用热处理，辊瓦极易变形，将来不能顺利更换，省去热处理，辊瓦又不耐用。由于这种装配方式，辊瓦的体积小，重量轻，极利于现场的更换，因此很有推广使用价值，但是辊瓦的耐用性还需尽快提高。22

18、搅拌机是球团生产的咽喉设备，关系到球团的最终质量和压球机的顺利成型。不少球团生产线在设备选型时，等量考虑物料的搅拌，造成投产后搅拌工段供料不及时，影响整线产量。 221搅拌机按工作时间来分，有间歇式和连续式两种。A间歇式搅拌：几种物料用定量斗按比例加入搅拌机中，经3-8分钟充分混合搅拌后，卸料进入成球工段，这种搅拌方式可以不用给料机连续给料，适用于搅拌要求高的场合，如果采用多台轮流工作，可以形成连续供料。B连续式搅拌：几种物料通过各自的给料机连续不断地进入搅拌机中混合搅拌，混合均匀的物料连续不断地卸料后进入成球工段，这种搅拌方式适用于较大产量的生产线。 222搅拌机按结构来分，有卧式，立式，组

19、合式三种。 卧式有双轴，三轴螺旋搅拌机；立式有轮辗，混捏机，单轴，双轴，三轴螺旋搅拌混捏机；组合式即把两种机型加以组装改进而成。 大型生产线采用连续双轴螺旋搅拌机比较适用，中小型生产线两种搅拌方式均可采用。 23 破磨设备用于球团生产线原料制备，必须确保出料粒度和产量。破磨设备虽然属于非标准设备，但多年来各行各业应用广泛，已形成通用的机器型号，在选择使用时比较方便。球团生产采用破碎机、磨粉机，如对辊破、反击破、雷蒙磨、球磨等立式、卧式。 2.3.1立式破、磨机器有：A立式复合破碎机、立轴式破碎机，立式复合破碎机的转子上有锥形的锤板，下部设有锤盘和锤头，转子体运转时蓄能较大，入料粒度可以偏大一些

20、；立轴式破碎机采用二排或三排上下布列的锤盘和锤头，适用于粒度小于30mm的物料破碎；立式破碎机的锤头磨损后，调整比较困难，大多采用更换锤头的方法。B立式磨粉机、搅拌磨机，加工的物料粒径细小，粒度均允，均是国球团生产线的安装调试 3.1 球团生产线各种设备的安装：首先，要选择对工艺流程和机器结构比较熟悉的人员，这样，可以避免因不熟悉情况而出现的失误；其次，要合理确定各设备的联结角度，严格检测各安装部位是否按图施工，尺寸位置是否准确无误；最后，要及时调整、处理安装中发生的机、电、构件、基础、连接件的问题，不得推诿扯皮，影响安装工作顺利进行。32球团生产线的调试 3.2.1机器调试：第一步，单机进行

21、空载试车，顺序是由后面的设备逐台进行，检验电机运转方向是否正确，各主机运转是否正常，轴承温升是否过高，润滑油脂添加是否适量，如果异常，停车查清故障，排除后方可再次启动试车。第二步，整线负荷试车，顺序是由后面的设备逐台启动，整线机器运转正常后投料运行。物料的添加先少量，逐步到正常，检查各机器是否闷车，电流是否过大，溜槽是否排料顺畅，如发生异常，由前往后逐台停车，进行检查，排除异常后再开车运行。第三步，整线试生产，一般要连续运转4-8个小时，不得有任何异常情况发生，如有发生，由前往后逐台停车，排除故障后重新运转，时间重新计算。3.2.2原料水分的调试：在球团生产过程中，物料水分要严格控制，控制位置

22、一般在搅拌机处。物料太干，压球时，容易出现两半球和碎球现象；物料太湿，压球时容易造成压球机球窝粘满物料不出球和闷车现象。一般压球机成球时水份：粘结剂采用石灰和粘土成型时水份为18-20%；粘结剂采用纸浆或腐植酸成型时水份为10-12%；采用复合型粘结剂成型时水份为11-13%；粘结剂采用沥青成型时水分为2-4%；无粘结剂年青褐煤成型时水份为12-18%；无粘结剂风化无烟煤挤压成型时水份为15-18%；无粘结剂干粉成型时水分小于2%。 球团生产线的调试过程，既是对工艺流程、机器设备的调整试验，更是操作、维修人员培训、实习、锻炼过程，因此要充分利用生产线调试阶段，选配生产指挥人员，组建操作队伍，培

23、养队伍、锻炼队伍，熟悉工艺流程，掌握设备操作规程和操作技术，从而使生产线早日正式投产，发挥更大的经济效益。4 球团生产线的清洁生产 目前，球团生产现场大都粉尘大，既不利于操作工人的身体健康，又不符合环境保护要求，今后要逐步做到球团生产线的清洁生产，改善劳动环境，创建清洁文明球团生产厂。 4.1 球团生产线设计时，要按建设清洁工厂去考虑方案，这里既有硬件的要求，又有软件的要求，只要真正重视并实际去做，球团的清洁生产会实现的。4.2 对球团生产厂不清洁源头采取措施： （1）破、磨工段最脏，粉尘污染最大。治本寻源,在设备选型时尽量采用破、磨时风量较小，或有风量减弱装置的机型；安装时把破、磨设备单独置

24、放在密闭的房间或地下；输送设备尽量采取封闭式的机型。 （2）混料工段污染也很严重，采取封闭式搅拌机，给料机采用封闭式机型，尽量减少粉尘的泄漏。 （3）各设备的接口采取密封式结构，厂房 结论 冶金企业把粉状物料压成球团，回炉冶炼，扩大了物料的使用范围；耐火材料企业把粉料压成球团，煅烧后提高了物料的纯度；化肥企业利用粉煤压成球团制造气型煤，达到降耗增收；这些都是各类企业利用球团技术的范例。因此，球团生产牵扯方方面面，哪个环节不到位，处理不好，都会影响企业的经济效益。因此在建设球团生产线的同时，多掌握一些实际情况，提高判断能力与处理能力，大大加强球团生产线的改进和完善，从而实现球团生产线顺利运转达产，是十分有益的。