燒結返礦冷壓球團助節(jié)能減排

據(jù)了解，國內高爐爐料結構中燒結礦占比為60%~85%，而燒結生產中有10%~30%的外返礦在循環(huán)重復燒結。目前，國內大部分廠家是將返礦返回燒結配料重新生產，浪費人力、能源和資源。返礦量過多還會影響燒結過程控制，使燒結礦質量下降，黏結相不足，強度變差。同時，燒結返礦倒運會增加物流成本，造成燒結工序能耗增加，并帶來煙氣及污染物排放量的增加，最終導致煉鐵成本上升。

燒結返礦冷壓球團創(chuàng)新技術可避免燒結返礦“大循環(huán)”，使燒結返礦得到有效利用，降低人力、能源和資源消耗。

燒結返礦冷壓球團工藝

燒結返礦拉至受料坑后，由皮帶上至混料機，與鐵精粉、粘結劑混合攪拌后進入壓球機壓球，成球進入烘干機，烘干后進行一次篩分（10毫米左右的鐵棍篩），粉末返回攪拌機重新攪拌成球（烘干流程的粉末率約10%~15%），成球由皮帶運至車間的儲球處儲存，然后集中通過汽車運輸至高爐上料皮帶受料槽后入爐。

從上料到入爐壓球外觀變化來看，上料過程中壓球四邊棱角有一定磨損，在槽下篩分后基本呈不規(guī)則圓形，其粉末主要是四邊棱角磨損所致，且其入爐前高爐槽下基本無碎裂，返礦壓球抗摔效果較好。

燒結返礦冷壓球團理論基礎

理論上采用Mogador方法和三傳一反（動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞、化學反應）對高爐上部軟熔帶以上料層行為進行計算，發(fā)現(xiàn)軟熔帶可以承受的還原度區(qū)間在70%~100%，即含鐵原料在70%以上還原度，均可以到達軟熔帶，剩下30%在爐缸液體渣鐵內部完成還原。

芬蘭奧盧大學Timo教授指導博士和博士后進行“冷壓球團在模擬高爐內容測行為”后發(fā)現(xiàn)，冷壓球團在還原度大于70%時，才有粉化性。這時冷壓球團基本上在軟熔帶，因其含量少，不會對軟熔帶產生大的影響。瑞典LuLea科技大學在實驗室研究基礎上，在MEFOS（瑞典國家冶金研究院）試驗高爐測試冷壓球團對軟熔帶透氣性的影響。他們發(fā)現(xiàn)冷壓球團含量小于35%以下，對軟熔帶影響不大；高于50%時，軟熔帶壓差增加20千帕/米~25千帕/米。國外研究和應用表明：只要入爐量控制在30%以下，冷壓球團對高爐影響就很小。

因此，用粘結劑把燒結粉礦粘結在一起，冷壓球團具有一定強度，顆粒之間通過范德華力、表面張力、外場力粘結在一起，完全滿足高爐生產要求。

燒結返礦冷壓球團生產實踐

自2020年以來，國內持續(xù)研究配加燒結返礦冷壓球期間高爐冶煉行程的變化，不斷改善燒結返礦冷壓球的冶金性能，燒結返礦冷壓球的冷強度、高溫冶金性能均得到提高；結合理論分析和國外應用經(jīng)驗，已經(jīng)完全具備大高爐配加的條件。

2018年1月份，西安建筑科技大學對球團進行檢測，發(fā)現(xiàn)軟熔性能夠滿足高爐冶煉的要求；當球團爆裂溫度大于500℃，爆裂指數(shù)為3.75%，平均強度達到2300牛，完全能滿足高爐冶煉的要求，高爐可以適當配加進行冶煉。

漢鋼煉鐵廠450立方米高爐從2017年11月份起一直在使用燒結返礦冷壓球團。從使用情況看，配加比例為8%~15%，對煉鐵過程未見異常影響，燒結返礦冷壓球目前在高爐正常使用。

2020年11月份和2021年1月份，榆鋼2800立方米高爐兩次配加燒結返礦冷壓球團，用量配比為1%，各配加約1個星期，共使用燒結返礦冷壓球約2000噸。從2021年3月29日起，該公司高爐開始長期配加，并逐步提高配比至3%，2022年5月初燒結返礦冷壓球團配比加至4%。

在增加燒結返礦冷壓球配比期間，該公司高爐同時強化冶煉。從高爐操作參數(shù)及技術經(jīng)濟指標看，該公司高爐穩(wěn)定順行，各項指標持續(xù)進步，配加燒結返礦冷壓球沒有影響高爐強化冶煉的進程。

燒結返礦冷壓球團使用效果和碳減排分析

目前，燒結返礦冷壓球團分別在漢鋼450立方米高爐和榆鋼2800立方米高爐使用，燒結返礦冷壓球團使用效果如下：

一是可以降低燃料消耗。燒結返礦冷壓球團直接入爐生產，可以避免返礦在燒結系統(tǒng)的循環(huán)復燒，降低能源消耗，使燒結能力得到釋放，緩解燒結生產壓力。

二是可以降低能耗，減少碳排放。燒結返礦冷壓球噸球耗電14千瓦時~20千瓦時，折合為1.721千克標準煤~2.458千克標準煤，噸球高爐煤氣用量為80立方米（或焦爐煤氣用量為12立方米），折合為8.568千克標準煤（或6.857千克標準煤），共計9.315千克標準煤~10.289千克標準煤（如果用高爐熱風廢氣或燒結、軋鋼余熱廢氣等，則能耗僅為1.72千克標準煤~2.50千克標準煤左右）。與2021年重點統(tǒng)計單位燒結生產能耗為48.37千克標準煤相比，能耗大幅降低，可減少碳排放。

燒結返礦冷壓球團噸碳排放0.076噸左右，與燒結礦噸碳排放0.16噸左右相比，燒結返礦冷壓球團可降低碳排放50%以上，從源頭和爐料結構上實現(xiàn)高爐煉鐵減碳和綠色發(fā)展。

三是可以改善高爐透氣性。燒結返礦冷壓球團可以替代部分球團礦和燒結礦，提高高爐熟料比，有利于高爐生產的穩(wěn)定順行。由于冷壓球團粒度均勻、水分低、粉末少，有利于改善料柱的透氣性。

四是有利于爐料結構優(yōu)化。通過調整原料的配比，可以對燒結返礦冷壓球團的堿度進行調整，有利于高爐的配料調整和爐料結構優(yōu)化。

目前，已投產的燒結返礦冷壓球團生產線有：榆鋼年產20萬噸、漢鋼年產15萬噸、印尼德信鋼鐵15萬噸、略鋼25萬噸高爐等。同時，首鋼遷鋼、首鋼京唐、南京鋼鐵、四川德勝鋼鐵、廣西北港新材料公司、唐山唐銀、文豐鋼鐵、山西建邦鋼鐵、山西高義鋼鐵和建龍集團等有意向建設燒結返礦冷壓球團生產線，預計“十四五”期間，總產能可達300萬噸以上。

預計“十四五”時期，新增100臺套（按50萬噸/套）燒結返礦冷壓球團項目，可降低能耗約190萬噸左右（折合標準煤），減少碳排放695萬噸左右。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。