首钢京唐钢铁厂转炉除尘灰冷固球团生产线工程设计特点

1、首钢京唐钢铁厂转炉除尘灰冷固球团返回转炉循环利用王欣 崔乾民 徐栋梁（北京首钢国际工程技术有限公司烧结室，北京，100043）摘 要：转炉煤气经干法除尘后产生的除尘灰主要成分为Fe和Ca，还有少量的固体C，具有粒度细、含铁量高的特点，是可回收的二次资源。通过对除尘灰进行原料分析、配料计算、采用冷固球团生产工艺，生产出符合京唐钢铁厂转炉使用要求的冷固球团。经炼钢厂现场使用证明其具有较好的冷却和化渣效果。按吨钢消耗20kg冷固球团计算，每年可回用转炉除尘灰18.55万吨，相当于每年可节约澳矿或球团矿1718万吨，大大降低了外购含铁资源的费用，经济效益和社会效益显著，符合循环经济模式。关键词：转炉；

2、除尘灰；冷固球团；循环经济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 前言循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、 资源化”为原则，以“低消耗、低排放、高效率”为基本特征，符合可持续发展理念的经济增长模式。循环经济模式是钢铁企业所寻求的理想发展模式。首钢京唐钢铁公司转炉炼钢过程中产生的烟气中含有大量含铁粉尘，京唐钢铁公司炼钢厂采用2座300t脱磷转炉+3座脱碳转炉吹炼模式，5座转炉均采用除尘效率较高的干法除尘技术。转炉煤气经干法除尘后产生的除尘灰是高温冶炼过程中产生的金属和非金属矿物微粒，80%以上的粒度为576.4m，属高细粉状态物质，其主要成分为Fe和Ca,还有少量的固

6、体C，具有粒度细、含铁量高的特点，是宝贵的二次资源。通过对除尘灰进行原料分析, 配料计算,采用冷固球团生产工艺，生产出符合京唐钢铁厂转炉使用要求的冷固球团。经炼钢厂现场使用证明其具有较好的冷却和化渣效果，首钢京唐钢铁公司一期建设规模为钢产量927.5万吨/年，按吨钢消耗20kg计算，年可回用18.55万吨，相当于每年可节约澳矿或球团矿1718万吨，大大降低了外购含铁资源的费用，同时实现了节能减排，具有显著的经济效益和社会效益，符合循环经济模式。2 原料分析首钢京唐钢铁公司炼钢厂一期转炉年产合格钢水927.5万吨，转炉炼钢采用干法除尘，除尘灰分为粗、细两种，由重力除尘分离出的粗颗粒除尘灰为一次除

7、尘灰，产量约为8.7万吨/年。由电除尘分离出的细粒度灰为二次除尘灰，产量约为11.8万吨/年。这些除尘灰主要成分为TFe、CaO、SiO2，TFe含量约为4647%。首钢京唐钢铁公司炼钢厂转炉除尘灰主要成分见表1。表1 首钢京唐钢铁公司炼钢厂转炉除尘灰主要成分表单位转炉一次除尘灰转炉二次除尘灰Fe%46474647CaO%15201520SiO2%1.21.51.21.5P%S%0.060.370.060.37产量万吨/年8.711.8密度t/m31.30.66粒度m020807.83 产品要求现代化转炉炼钢对炉料的要求较高，冷固球团作为造渣剂、冷却剂回用转炉生产时，要求其TFe50%，且具有

8、一定的强度，根据首钢京唐钢铁公司转炉炼钢的实际情况，制定出冷固球团产品的技术要求。冷固球团成品主要技术要求：成 分：TFe 5055%，CaO 1520%，SiO2 1.21.5%；外形尺寸：38 mm×26 mm×15 mm，见图1。单球强度：800N；合格率：80%。图1 冷固球团成品4 工艺方案4.1 配料设计首钢京唐钢铁公司转炉炼钢生产要求冷固球团TFe50%，单纯使用转炉除尘灰生产冷固球团，其产品含铁品味达不到转炉使用要求，需要配加一部分含铁品味较高的氧化铁皮或精矿粉（氧化铁皮供应不足时使用精矿粉）。同时为了促进在造球过程中的团结反应，还需配加一部分粘结剂。粘结剂

9、有很多种类，如水玻璃、水泥、糖浆、淀粉、聚乙烯醇等，考虑到使用淀粉作为粘结剂，具有价格低廉，工艺简单，不含对转炉炼钢有害杂质的特点，本工程最终采用淀粉作为冷固球团生产的粘结剂。另外，转炉除尘灰属于高细干粉料，含有1520%的活性CaO，工艺控制的关键点就是控制成型水分，水分过少则物料消化不足、无塑性，且缺乏足够的固结反应水；水分过多则会造成物料表面水膜增厚、空隙增加，影响粘结效果，而且不易脱模，经过实验室对比实验以及工业性试验验证, 最终确定了冷固球团生产线配料方案, 具体见表2。表2 首钢京唐钢铁公司转炉除尘灰冷固球团配料方案转炉除尘灰氧化铁皮或精矿粉淀粉粘结剂水所占比例 %60701015

10、81012154.2 总图位置及运输首钢京唐钢铁公司转炉除尘灰冷固球团生产线位于炼钢厂炼钢主厂房西南角处，其北侧为炼钢厂废钢路，南侧为套筒窑石灰通廊，东侧为套筒窑成品输送通廊及炼钢厂干法除尘设施，西侧紧靠炼钢西路。该工程主要由原料灰仓、消化仓、造球车间、成品仓、环境除尘、配电室及综合楼等设施组成。该工程占地面积约5000，工艺布置紧凑、合理，具体总图布置详见图2。京唐钢铁公司转炉除尘灰，一种为重力除尘分离出的粗颗粒，另一种则是电除尘产生的细粒度灰，两种除尘灰均采用密闭罐车输送的形式分别送入造球车间粗灰仓和细灰仓。成品冷固球团采用自卸式汽车运至炼钢厂地下散料仓，再经过带式输送机转运至炼钢厂转炉高

11、位料仓。 图2 首钢京唐钢铁公司转炉除尘灰冷固球团生产线工程总图布置4.3 工艺生产过程简介转炉除尘灰中活性CaO含量较高，可达到1520%，在造球前必须经加湿浸润、充分消化，否则成品冷压球极易粉化，影响造球强度，甚至无法成球。在转炉除尘灰原料仓底部设置双轴搅拌加湿机，将转炉灰在输送环节中边搅拌边加湿，需要配加的氧化铁皮或精矿粉也在输送环节中加入，最终这些物料被送入2个有效容积为200m3的消化仓内，混合料在消化仓内完成消化过程。混合料中的活性CaO与H2O反应生成Ca(OH)2，为防止消化过程腐蚀仓壁，消化仓上半部分设计为混凝土结构，下半部分设计为钢结构，在消化仓内壁设置衬板，外壁设置保温材

12、料，有效的解决仓体耐腐蚀和冬季生产防冻问题。混合料在消化仓内停留约1224小时，充分消化后经输送设备送入混碾机上方的中间仓，造球车间内设置3台混碾机，单台机组的生产能力为12m3/h，中间仓下方的星型卸灰阀定时定量的将混合料喂入混碾机内，与此同时按一定的配比将粘合剂加入混碾机内，在混碾机内混合料与粘合剂进行充分的混合搅拌。此时应设置一个合理的搅拌时间，搅拌时间过短，会造成物料混合均匀性差、密实度不够，下一步造球不易成型，搅拌时间过长则会造成物料密实度不断增加的同时，泌水也不断增加, 最终造成物料偏湿，而且也会造成能耗增加、生产率下降。根据生产试验证实，合理的搅拌时间应控制在6分钟左右。完成混碾

13、后混合料由输送设备送入下道工序。为提高混合料的密度，从混碾机出来的混合料经输送设备喂入ø1000x650中压对辊压密机（80m3/h）进行压实处理，以获得较高密度（1.82.0t/m3）的混合料。压实后的物料经输送设备送入高压球机上方的中间仓内，造球车间内设置3台GY750-320高压球机，单台机组的生产能力为12m3/h，混合料经中间仓下方的卸灰阀及溜槽喂入高压球机顶部的可调速预压机内，然后再由预压机连续加压喂入高压球机，在高压下挤压成球。成型后的球团经筛分后送入成品仓，成品仓有效容积为180m3。此时的成品球中含有大量的Ca(OH)2，且强度较低，考虑到本生产线位于首钢京唐钢铁公

14、司3#套筒窑附近，可以对套筒窑废气加以利用。套筒窑废气的主要成分为CO2气体，成品球中的Ca(OH)2与CO2气体反应生成CaCO3，可以起到提高成品球表面硬度的作用，同时套筒窑废气温度约为80，还有一定的余热可以用于成品球的干燥。在成品仓附近设置1台废气引风机，把套筒窑废气引入成品仓，引风机型号：926NO.5，压力：50006000Pa，风量：40006000m3/h。套筒窑废气由3#套筒窑除尘系统引出，引出位置设在窑顶除尘风机后，管道直径DN400，沿套筒窑成品皮带通廊引入造球车间成品仓。成品仓底部设有筛分设施，成品球经筛分后，小于10mm的筛下物经转运返回造粒生产线重新作为造球的原料，

15、大于10mm的筛上物经带式输送机装车，送往炼钢车间的地下料仓，带式输送机上设置皮带秤，实现成品计量。具体工艺流程详见图3。图3 首钢京唐钢铁公司转炉除尘灰冷固球团生产线工艺流程图4.4 技术经济指标首钢京唐钢铁公司转炉除尘灰冷固球团生产线主要经济技术指标见表3。表3 主要经济技术指标表序号项目名称单位指标备 注1造球生产线生产能力万吨/年252水m3/h5.00.1MPa3无油无水压缩空气m3/h300.60.7MPa4工艺设备总装机容量kW9564.5 冷固球团作为转炉炼钢冷却剂、造渣剂的应用首钢京唐钢铁公司转炉除尘灰冷固球团生产线于2009年11月开工，2010年8月生产出第一批冷固球团，

16、经首钢京唐钢铁公司炼钢厂转炉使用，实践证明冷固球团作为转炉炼钢的冷却剂、造渣剂具有以下优点：（1）加快成渣。冷固球团的加入，在转炉炼钢过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，改善了冶炼过程中的脱P、脱S效果。（2）冷却效果较好,改善渣料结构。由于渣中分批加入冷固球团，其熔解吸热可相应减少其他渣料的投入。冷固球团加入转炉后，石灰熔化率的提高加上冷固球团带入的一部分CaO可减少石灰的消耗； （3）简化炉前操作，因冷固球团良好的起渣、化渣效果，可以减少甚至不加萤石，代替了铁皮、矿石、萤石，大大简化了炉前操作。（4）加入冷固球团可使转炉炼钢初期炉渣碱度的提高，使MgO在渣中的溶解度降低，减少炉衬侵蚀，有利于提高转炉炉龄。（5）提高金属收得率，冷固球团中TFe含量在5055，使转炉除尘灰中的金属得到有效回收。（6）减轻了环境污染，冷固球团生产线使转炉炼钢干法除尘灰得到了有效处理。4.6 先进性与技术创新（1） 首钢京唐钢铁公司转炉除尘灰冷固球团生产线集转炉干法除尘灰在线消化、在线混碾、在线造球为一体，工艺顺畅，流程短。（2） 转炉干法除尘灰采用密闭罐车运输，减少二次污染，降低了工人劳动强度，改善了工作条件和环境。（3） 在混碾过程中添加的粘合剂，其主要成分为