燒結(jié)返礦冷壓球團(tuán)助節(jié)能減排

據(jù)了解，國(guó)內(nèi)高爐爐料結(jié)構(gòu)中燒結(jié)礦占比為60%~85%，而燒結(jié)生產(chǎn)中有10%~30%的外返礦在循環(huán)重復(fù)燒結(jié)。目前，國(guó)內(nèi)大部分廠家是將返礦返回?zé)Y(jié)配料重新生產(chǎn)，浪費(fèi)人力、能源和資源。返礦量過多還會(huì)影響燒結(jié)過程控制，使燒結(jié)礦質(zhì)量下降，黏結(jié)相不足，強(qiáng)度變差。同時(shí)，燒結(jié)返礦倒運(yùn)會(huì)增加物流成本，造成燒結(jié)工序能耗增加，并帶來(lái)煙氣及污染物排放量的增加，最終導(dǎo)致煉鐵成本上升。

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

燒結(jié)返礦冷壓球團(tuán)工藝

燒結(jié)返礦拉至受料坑后，由皮帶上至混料機(jī)，與鐵精粉、粘結(jié)劑混合攪拌后進(jìn)入壓球機(jī)壓球，成球進(jìn)入烘干機(jī)，烘干后進(jìn)行一次篩分（10毫米左右的鐵棍篩），粉末返回?cái)嚢铏C(jī)重新攪拌成球（烘干流程的粉末率約10%~15%），成球由皮帶運(yùn)至車間的儲(chǔ)球處儲(chǔ)存，然后集中通過汽車運(yùn)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(lái)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(wú)碎裂，返礦壓球抗摔效果較好。

燒結(jié)返礦冷壓球團(tuán)理論基礎(chǔ)

理論上采用Mogador方法和三傳一反（動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、化學(xué)反應(yīng)）對(duì)高爐上部軟熔帶以上料層行為進(jìn)行計(jì)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(dá)軟熔帶，剩下30%在爐缸液體渣鐵內(nèi)部完成還原。

芬蘭奧盧大學(xué)Timo教授指導(dǎo)博士和博士后進(jìn)行“冷壓球團(tuán)在模擬高爐內(nèi)容測(cè)行為”后發(fā)現(xiàn)，冷壓球團(tuán)在還原度大于70%時(shí)，才有粉化性。這時(shí)冷壓球團(tuán)基本上在軟熔帶，因其含量少，不會(huì)對(duì)軟熔帶產(chǎn)生大的影響。瑞典LuLea科技大學(xué)在實(shí)驗(yàn)室研究基礎(chǔ)上，在MEFOS（瑞典國(guó)家冶金研究院）試驗(yàn)高爐測(cè)試?yán)鋲呵驁F(tuán)對(duì)軟熔帶透氣性的影響。他們發(fā)現(xiàn)冷壓球團(tuán)含量小于35%以下，對(duì)軟熔帶影響不大；高于50%時(shí)，軟熔帶壓差增加20千帕/米~25千帕/米。國(guó)外研究和應(yīng)用表明：只要入爐量控制在30%以下，冷壓球團(tuán)對(duì)高爐影響就很小。

因此，用粘結(jié)劑把燒結(jié)粉礦粘結(jié)在一起，冷壓球團(tuán)具有一定強(qiáng)度，顆粒之間通過范德華力、表面張力、外場(chǎng)力粘結(jié)在一起，完全滿足高爐生產(chǎn)要求。

燒結(jié)返礦冷壓球團(tuán)生產(chǎn)實(shí)踐

自2020年以來(lái)，國(guó)內(nèi)持續(xù)研究配加燒結(jié)返礦冷壓球期間高爐冶煉行程的變化，不斷改善燒結(jié)返礦冷壓球的冶金性能，燒結(jié)返礦冷壓球的冷強(qiáng)度、高溫冶金性能均得到提高；結(jié)合理論分析和國(guó)外應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，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(xué)對(duì)球團(tuán)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)軟熔性能夠滿足高爐冶煉的要求；當(dāng)球團(tuán)爆裂溫度大于500℃，爆裂指數(shù)為3.75%，平均強(qiáng)度達(dá)到2300牛，完全能滿足高爐冶煉的要求，高爐可以適當(dāng)配加進(jìn)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(jié)返礦冷壓球團(tuán)。從使用情況看，配加比例為8%~15%，對(duì)煉鐵過程未見異常影響，燒結(jié)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(jié)返礦冷壓球團(tuán)，用量配比為1%，各配加約1個(gè)星期，共使用燒結(jié)返礦冷壓球約2000噸。從2021年3月29日起，該公司高爐開始長(zhǎng)期配加，并逐步提高配比至3%，2022年5月初燒結(jié)返礦冷壓球團(tuán)配比加至4%。

在增加燒結(jié)返礦冷壓球配比期間，該公司高爐同時(shí)強(qiáng)化冶煉。從高爐操作參數(shù)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)看，該公司高爐穩(wěn)定順行，各項(xiàng)指標(biāo)持續(xù)進(jìn)步，配加燒結(jié)返礦冷壓球沒有影響高爐強(qiáng)化冶煉的進(jìn)程。

燒結(jié)返礦冷壓球團(tuán)使用效果和碳減排分析

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

一是可以降低燃料消耗。燒結(jié)返礦冷壓球團(tuán)直接入爐生產(chǎn)，可以避免返礦在燒結(jié)系統(tǒng)的循環(huán)復(fù)燒，降低能源消耗，使燒結(jié)能力得到釋放，緩解燒結(jié)生產(chǎn)壓力。

二是可以降低能耗，減少碳排放。燒結(jié)返礦冷壓球噸球耗電14千瓦時(shí)~20千瓦時(shí)，折合為1.721千克標(biāo)準(zhǔn)煤~2.458千克標(biāo)準(zhǔn)煤，噸球高爐煤氣用量為80立方米（或焦?fàn)t煤氣用量為12立方米），折合為8.568千克標(biāo)準(zhǔn)煤（或6.857千克標(biāo)準(zhǔn)煤），共計(jì)9.315千克標(biāo)準(zhǔn)煤~10.289千克標(biāo)準(zhǔn)煤（如果用高爐熱風(fēng)廢氣或燒結(jié)、軋鋼余熱廢氣等，則能耗僅為1.72千克標(biāo)準(zhǔn)煤~2.50千克標(biāo)準(zhǔn)煤左右）。與2021年重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)單位燒結(jié)生產(chǎn)能耗為48.37千克標(biāo)準(zhǔn)煤相比，能耗大幅降低，可減少碳排放。

燒結(jié)返礦冷壓球團(tuán)噸碳排放0.076噸左右，與燒結(jié)礦噸碳排放0.16噸左右相比，燒結(jié)返礦冷壓球團(tuán)可降低碳排放50%以上，從源頭和爐料結(jié)構(gòu)上實(shí)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(jié)返礦冷壓球團(tuán)可以替代部分球團(tuán)礦和燒結(jié)礦，提高高爐熟料比，有利于高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定順行。由于冷壓球團(tuán)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(jié)構(gòu)優(yōu)化。通過調(diào)整原料的配比，可以對(duì)燒結(jié)返礦冷壓球團(tuán)的堿度進(jìn)行調(diào)整，有利于高爐的配料調(diào)整和爐料結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

目前，已投產(chǎn)的燒結(jié)返礦冷壓球團(tuán)生產(chǎn)線有：榆鋼年產(chǎn)20萬(wàn)噸、漢鋼年產(chǎn)15萬(wàn)噸、印尼德信鋼鐵15萬(wàn)噸、略鋼25萬(wàn)噸高爐等。同時(shí)，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(tuán)等有意向建設(shè)燒結(jié)返礦冷壓球團(tuán)生產(chǎn)線，預(yù)計(jì)“十四五”期間，總產(chǎn)能可達(dá)300萬(wàn)噸以上。

預(yù)計(jì)“十四五”時(shí)期，新增100臺(tái)套（按50萬(wàn)噸/套）燒結(jié)返礦冷壓球團(tuán)項(xiàng)目，可降低能耗約190萬(wàn)噸左右（折合標(biāo)準(zhǔn)煤），減少碳排放695萬(wàn)噸左右。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。