​钒钛磁铁矿带式焙烧机工艺研究及工程设计

依托攀钢西昌300万t/a钒钛磁铁矿球团带式焙烧机项目，通过钒钛磁铁矿球团带式焙烧机模拟试验研究，找到了钒钛磁铁矿球团的焙烧特点。结合国内外带式焙烧机工艺发展的先进技术，提出一些钒钛磁铁矿带式焙烧机工程设计的新思路、新手段，如先进布料技术、厚料层焙烧技术、抽干段布风板优化技术、CFD流场模拟技术、先进燃烧技术、烟气氧含量降低技术、鼓干段SO2及NOx降低技术、干式结构梁及风冷梁新技术和三维工程设计技术等。生产实践表明，攀钢西昌钒钛磁铁矿球团带式焙烧机生产线月作业率达98.13%，日产量不低于9100t，成品球团矿FeO质量分数为0.6%~1.5%，平均抗压强度不低于2000N/P，碱度为自然碱度；排放指标为，烟气中烟尘质量浓度2.53mg/m3、SO2质量浓度3.15mg/m3、NOx质量浓度42.42mg/m3、基准氧体积分数17.34%，均满足排放标准。本项目为国内第1条生产钒钛矿球团的带式焙烧机生产线，应用前景广阔。

1、引言

球团矿具有强度高、粒度均匀、含铁品位高、还原性好等特点，在高炉冶炼中可起到增产、节焦、改善炼铁技术经济指标和降低生铁成本的作用。钒钛磁铁矿焙烧时对温度和时间不敏感，可控温度带窄，被业内公认为“呆矿”。目前，钒钛磁铁矿造块主要有烧结工艺和链箅机-回转窑-环冷机(简称链-回-环)工艺，应用新兴带式焙烧机工艺的稀少。钒钛磁铁矿烧结生产工艺缺点有：1)工序能耗高。烧结工序能耗约46kg/t，为球团工艺的2倍多。2)污染大，治理成本高。烧结工艺烟气量约为球团工艺的1.4~1.7倍，环境治理成本高。3)烟气成分复杂，难以处理。烟气主要成分为H2O、CO、CO2、CH4、SO2、SO3、NOx、二噁英等，目前二噁英还没有办法处理脱除。4)需要配加固体燃料。烧结工艺需要配加煤粉、焦粉等固体燃料，对环境污染大。5)品位低。烧结矿碱度要求高，一般为1.8~2.3，在配料工序需要配加石灰石等辅料，导致烧结矿品位低，一般为49%~57%，造成高炉冶炼利用系数低。钒钛磁铁矿链-回-环生产工艺缺点有：1)成本高。链-回-环工艺的干燥、预热、焙烧、冷却由3大设备组成，设备运行成本、维护成本、人工成本、能耗成本、备品备件成本等均较高。2)烟气显热利用率低。3大设备跨度大，风系统管道距离长，系统热量损失大，利用率低。3)回转窑结圈问题处理难度大。目前国内外均无较好的处理方式，处理回转窑结圈问题时需要停机，造成设备作业率低，一般不高于94%。4)原料适应性差。赤铁矿、褐铁矿等黏度大的精矿通常不宜选择链-回-环工艺。5)成品单一。链-回-环工艺只适用于生产酸性球团矿，生产自熔性、镁质、碱性、含钛球团矿效果不佳。钒钛磁铁矿带式焙烧机工艺生产特点为：带式焙烧机将球团干燥、预热、焙烧、冷却过程集成在1台设备上完成。带式焙烧机工艺有诸多优点，如热效率高、可靠耐用性强、原料适应性强、废气粉尘少、成品率高、保温效果好、使用寿命长、热耗低、作业率高等。依托攀钢西昌高炉炉料结构优化节能减排项目年产300万t球团矿带式焙烧机工程，笔者主要研究钒钛磁铁矿带式焙烧机工艺的特点及工程设计。该项目是国内钒钛磁铁矿第1条带式焙烧机工艺生产线，为带式焙烧机工艺在国内的发展创造了一个良好开端。

2、精选图表

3、结论1)钒钛磁铁矿原料化学成分表明，原料中TiO2、Al2O3、MgO和S含量较高，不利于球团矿的焙烧，氧化预热时间较长。原料粒度较细、比表面积较大，容易分层，导致外层氧化快，内部氧化困难。2)钒钛磁铁矿带式焙烧机模拟试验结果表明，钒钛磁铁矿球团不易爆裂，可以提高干燥温度，加快干燥速度，缩短带式焙烧机干燥段长度；钒钛磁铁矿球团外层氧化快，内部氧化困难，预热时间要求较长；钒钛磁铁矿球团焙烧可控温度带窄，操作困难；钒钛磁铁矿球团焙烧的抗压强度总体不高，在合理的工艺制度条件下，平均抗压强度不低于2000N/P，能够满足2000m3以下高炉使用。3)先进技术的应用，解决了球团质量不均匀问题，提高设备产能约25%~32%，增强了干燥效果，增加了烧嘴控制的灵活性，大幅降低了烟气中NOx含量、降低烟气基准氧体积分数至17.34%，并保证了鼓干段烟气SO2质量浓度不高于20mg/m3、NOx质量浓度不高于30mg/m3。4)生产实践表明，该项成