高效節(jié)能改性膨潤(rùn)土粘結(jié)劑球團(tuán)生產(chǎn)實(shí)踐及經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)
孫云晶，王金剛，劉春，蔣俊杰
（遼寧鑫浩實(shí)業(yè)（集團(tuán)）有限公司 遼寧建平 122341）
摘要:以球團(tuán)替代燒結(jié)是鋼鐵工業(yè)邁向綠色制造的必由之路，改性球團(tuán)膨潤(rùn)土可以在降低粘結(jié)劑添加量的同時(shí)能最大程度的保證球團(tuán)礦質(zhì)量，是現(xiàn)階段提高球團(tuán)礦鐵品位的最有效途徑。本文通過分析遼寧鑫浩實(shí)業(yè)（集團(tuán)）有限公司高效節(jié)能改性膨潤(rùn)土粘結(jié)劑產(chǎn)品的實(shí)際使用成功經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)分析，來對(duì)我國鋼鐵冶煉行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果和效益進(jìn)行探究。
關(guān)鍵詞:膨潤(rùn)土；粘結(jié)劑；球團(tuán)；經(jīng)濟(jì)性
鋼鐵行業(yè)是能源消耗和大氣污染物排放的大戶，是我國節(jié)能減排的工作重點(diǎn)，國務(wù)院發(fā)布的《中國制造2025》中明確提出全面推行綠色制造的要求。我國鋼鐵行業(yè)面對(duì)資源環(huán)境約束不斷增強(qiáng)的壓力，綠色發(fā)展是唯一出路。鋼鐵工業(yè)是典型的流程制造業(yè)，在我國鋼鐵生產(chǎn)還需在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間以高爐流程為主的情況下，探索通過制造流程工藝變革，以球團(tuán)替代燒結(jié)，改變高爐爐料結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降低能源消耗、減少溫室氣體和污染物排放，邁向綠色制造具有重要意義[1-2]。遼寧鑫浩實(shí)業(yè)（集團(tuán)）有限公司是以當(dāng)?shù)嘏驖?rùn)土資源為優(yōu)勢(shì)，集開采、深加工和新產(chǎn)品研發(fā)為一體的獨(dú)資民營(yíng)企業(yè)。自成立以來遼寧鑫浩致力于膨潤(rùn)土傳統(tǒng)產(chǎn)品及高科技產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)，堅(jiān)持自立創(chuàng)新、穩(wěn)步發(fā)展之路，立足于開拓建平沙海豐富的礦產(chǎn)資源。以創(chuàng)品牌為基本策略，以產(chǎn)品質(zhì)量、先進(jìn)的技術(shù)和良好的服務(wù)取信于客戶，以協(xié)同創(chuàng)造價(jià)值的觀念為主導(dǎo)，以尊重客戶利益為前提，為企業(yè)創(chuàng)造更多的價(jià)值為目標(biāo)。將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，按照科技創(chuàng)新的生產(chǎn)理念、勇于開拓的營(yíng)銷精神，把公司打造成采、產(chǎn)、銷、研為一體的產(chǎn)業(yè)多元化、經(jīng)營(yíng)國際化、運(yùn)營(yíng)集團(tuán)化的企業(yè)集團(tuán)。通過對(duì)市場(chǎng)的調(diào)研和公司技術(shù)優(yōu)勢(shì)，集團(tuán)大力發(fā)展以球團(tuán)礦生產(chǎn)為主的冶金球團(tuán)粘結(jié)劑系列產(chǎn)品。冶金球團(tuán)用膨潤(rùn)土應(yīng)用于市場(chǎng)的有鈉基土、復(fù)合土、改性球團(tuán)土等多個(gè)品種的系列產(chǎn)品，該系列產(chǎn)品粘結(jié)性好、造球均勻、成球率高，能適合不同類型礦粉。本文通過分析遼寧鑫浩實(shí)業(yè)（集團(tuán)）有限公司高效節(jié)能改性膨潤(rùn)土粘結(jié)劑產(chǎn)品的實(shí)際使用成功經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)分析，來對(duì)我國鋼鐵冶煉行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果和效益進(jìn)行探究。
1 球團(tuán)粘結(jié)劑使用現(xiàn)狀
球團(tuán)粘結(jié)劑作為球團(tuán)礦生產(chǎn)的重要輔料，對(duì)球團(tuán)礦的制備過程和質(zhì)量有著重要影響。選擇優(yōu)良的粘結(jié)劑是優(yōu)化球團(tuán)制備工藝參數(shù)、提高質(zhì)量和降低能耗的重要措施之一[3]。粘結(jié)劑的主要作用有：一是促使鐵精礦顆粒之間的粘結(jié)；二是調(diào)節(jié)水分，穩(wěn)定操作。按照其組分的差異可分為無機(jī)粘結(jié)劑、有機(jī)粘結(jié)劑和復(fù)合粘結(jié)劑。膨潤(rùn)土是目前鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的無機(jī)粘結(jié)劑，具有廉價(jià)易得、資源充足、成球和抗爆裂性能好等特點(diǎn)，但其會(huì)降低球團(tuán)礦鐵品位，使煉鐵渣量多，且能耗高，污染環(huán)境，而且雜質(zhì)會(huì)使產(chǎn)品冶金性能變差，造成環(huán)境污染。有機(jī)粘結(jié)劑具有用量少、雜質(zhì)少、提高球團(tuán)礦鐵品位等優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)榇嬖谔砑蛹盎旌侠щy、成球性能差、生球熱性能差、生產(chǎn)成本高等問題，影響了其廣泛應(yīng)用[4]。改性球團(tuán)膨潤(rùn)土同時(shí)具備有機(jī)粘結(jié)劑和無機(jī)粘結(jié)劑的雙重優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)階段提高球團(tuán)礦品位的有效途徑。目前在生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的是膨潤(rùn)土和有機(jī)粘結(jié)劑制備的改性球團(tuán)膨潤(rùn)土，改性球團(tuán)膨潤(rùn)土可以在降低粘結(jié)劑添加量的同時(shí)能最大程度的保證球團(tuán)礦質(zhì)量，是現(xiàn)階段提高球團(tuán)礦鐵品位的最有效途徑[5]。
2 新型粘結(jié)劑的生產(chǎn)
我公司精選優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土原料，經(jīng)濕法擠壓鈉化、烘干、改型、潤(rùn)磨、包裝得到球團(tuán)粘結(jié)劑產(chǎn)品。開發(fā)研制多種新型輔助材料，其主要用于改善球團(tuán)礦還原性，提高生球強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及干燥時(shí)爆裂溫度的防爆劑；提高球團(tuán)強(qiáng)度及成球率，增加球團(tuán)礦的微孔隙度，改善球團(tuán)礦的還原性，增強(qiáng)燃料氧化氣氛的增稠劑；增強(qiáng)燃料反應(yīng)活性、增加焙燒帶氧化氣氛，提高球團(tuán)礦的還原軟化溫度，縮短焙燒時(shí)間的增氧劑；優(yōu)化球團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)，控制玻璃相生成量，抑制不合理晶格轉(zhuǎn)換、還原異常膨脹和還原遲滯等現(xiàn)象的助溶劑；能調(diào)劑原料水分，使礦粉成球均勻，能與鈉基土結(jié)合吸附礦粉中多余水分，穩(wěn)定造球作業(yè)，防止生球在運(yùn)輸過程中相互粘結(jié)的分散劑；能調(diào)整改性膨潤(rùn)土中各成份之間的穩(wěn)定性也能抑制球團(tuán)礦中Fe2O3的高溫分解和結(jié)晶，實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)量降低能耗。
3 新型粘結(jié)劑經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)
根據(jù)我們的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，添加我公司的改性膨潤(rùn)土粘結(jié)劑球團(tuán)礦品位升高明顯、焦比降低、產(chǎn)量增加。因此以新型改性球團(tuán)膨潤(rùn)土替代傳統(tǒng)膨潤(rùn)土來提高球團(tuán)礦鐵品位是球團(tuán)粘結(jié)劑發(fā)展的重要應(yīng)用方向。以某家球團(tuán)生產(chǎn)線實(shí)際使用生產(chǎn)為例，結(jié)果表明：在保證球團(tuán)質(zhì)量的前提下，我公司改性膨潤(rùn)土配比在1.5-1.8%時(shí)即可達(dá)到其他公司常規(guī)鈉基膨潤(rùn)土2.5-3.5%配比的使用效果，即配加改性膨潤(rùn)土可明顯提高生球強(qiáng)度、改善生球熱穩(wěn)定性、降低膨潤(rùn)土配比、降低返礦率和提高球團(tuán)礦鐵品位。依據(jù)現(xiàn)有球團(tuán)工藝及生產(chǎn)流程，我公司配加改性膨潤(rùn)土代替原有鈉基膨潤(rùn)土后膨潤(rùn)土配比從原有的約3.2%降低至約1.8%以下，綜合效益顯著。具體經(jīng)濟(jì)效益分析指標(biāo)整理見表1。
根據(jù)上述改性膨潤(rùn)土粘結(jié)劑添加量與成品球指標(biāo)預(yù)測(cè)結(jié)果，改性膨潤(rùn)土代替原有鈉基膨潤(rùn)土后膨潤(rùn)土配比從現(xiàn)在的約3.2%降低至約1.8%以下可以實(shí)現(xiàn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益約為10.5元/噸球（10.2元+0.3元），按滿負(fù)荷年產(chǎn)240萬噸球團(tuán)計(jì)算，為企業(yè)節(jié)約2520萬元，經(jīng)濟(jì)效益生態(tài)效益均十分可觀。
4 結(jié)語
從產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用上來看我公司改性膨潤(rùn)土粘結(jié)劑的使用具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是增強(qiáng)分散性、熱穩(wěn)定性，提高物料成核率；二是增強(qiáng)生球強(qiáng)度和防爆裂性能；三是調(diào)解原料水分，提高球團(tuán)礦還原軟化溫度，改善球團(tuán)礦的還原性，穩(wěn)定造球作業(yè)；四是降低了帶入球團(tuán)礦中SiO2、Al2O3含量；五是縮短球團(tuán)礦高溫焙燒時(shí)間，提高球團(tuán)礦產(chǎn)量，降低能耗；六是減少膨潤(rùn)土用量，提高球團(tuán)礦品位，降低硅含量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排降耗，生態(tài)效益十分顯著。
參考文獻(xiàn)
[1]楊曉東，張丁辰，劉錕，等．球團(tuán)替代燒結(jié)——鐵前節(jié)能低碳污染減排的重要途徑［J］．工程研究——跨學(xué)科視野中的工程，2017，9(1)：44－52．
[2]葉匡吾，馮根生．我國球團(tuán)礦的發(fā)展及應(yīng)用——高爐煉鐵節(jié)能、減排最重要的技術(shù)措施[C]．全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會(huì)議暨煉鐵學(xué)術(shù)年會(huì)，北京，2010.
[3]李金蓮，劉萬山，任偉，等．配加高鐵赤泥降低球團(tuán)礦膨潤(rùn)土用量的研究［J］．燒結(jié)球團(tuán)，2012，37(3)：31－34．
[4]魏國良，付國偉，呂志義，等．包鋼球團(tuán)配加復(fù)合粘結(jié)劑替代膨潤(rùn)土研究［J］．包鋼科技，2020，46(3)：19－22．
[5]李一峰．球團(tuán)粘結(jié)劑標(biāo)準(zhǔn)節(jié)能減排效果分析［J］．標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)，2014，6(1)：39－41．