高效節能改性膨潤土粘結劑球團生產實踐及經濟性評價
孫云晶，王金剛，劉春，蔣俊杰
（遼寧鑫浩實業（集團）有限公司 遼寧建平 122341）
摘要:以球團替代燒結是鋼鐵工業邁向綠色制造的必由之路，改性球團膨潤土可以在降低粘結劑添加量的同時能最大程度的保證球團礦質量，是現階段提高球團礦鐵品位的最有效途徑。本文通過分析遼寧鑫浩實業（集團）有限公司高效節能改性膨潤土粘結劑產品的實際使用成功經驗和經濟性評價分析，來對我國鋼鐵冶煉行業實現節能減排的效果和效益進行探究。
關鍵詞:膨潤土；粘結劑；球團；經濟性
鋼鐵行業是能源消耗和大氣污染物排放的大戶，是我國節能減排的工作重點，國務院發布的《中國制造2025》中明確提出全面推行綠色制造的要求。我國鋼鐵行業面對資源環境約束不斷增強的壓力，綠色發展是唯一出路。鋼鐵工業是典型的流程制造業，在我國鋼鐵生產還需在相當長的一段時間以高爐流程為主的情況下，探索通過制造流程工藝變革，以球團替代燒結，改變高爐爐料結構，實現進一步降低能源消耗、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]。遼寧鑫浩實業（集團）有限公司是以當地膨潤土資源為優勢，集開采、深加工和新產品研發為一體的獨資民營企業。自成立以來遼寧鑫浩致力于膨潤土傳統產品及高科技產品的研發生產，堅持自立創新、穩步發展之路，立足于開拓建平沙海豐富的礦產資源。以創品牌為基本策略，以產品質量、先進的技術和良好的服務取信于客戶，以協同創造價值的觀念為主導，以尊重客戶利益為前提，為企業創造更多的價值為目標。將資源優勢轉化為經濟優勢，按照科技創新的生產理念、勇于開拓的營銷精神，把公司打造成采、產、銷、研為一體的產業多元化、經營國際化、運營集團化的企業集團。通過對市場的調研和公司技術優勢，集團大力發展以球團礦生產為主的冶金球團粘結劑系列產品。冶金球團用膨潤土應用于市場的有鈉基土、復合土、改性球團土等多個品種的系列產品，該系列產品粘結性好、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業（集團）有限公司高效節能改性膨潤土粘結劑產品的實際使用成功經驗和經濟性評價分析，來對我國鋼鐵冶煉行業實現節能減排的效果和效益進行探究。
1 球團粘結劑使用現狀
球團粘結劑作為球團礦生產的重要輔料，對球團礦的制備過程和質量有著重要影響。選擇優良的粘結劑是優化球團制備工藝參數、提高質量和降低能耗的重要措施之一[3]。粘結劑的主要作用有：一是促使鐵精礦顆粒之間的粘結；二是調節水分，穩定操作。按照其組分的差異可分為無機粘結劑、有機粘結劑和復合粘結劑。膨潤土是目前鋼鐵企業生產中應用最廣泛的無機粘結劑，具有廉價易得、資源充足、成球和抗爆裂性能好等特點，但其會降低球團礦鐵品位，使煉鐵渣量多，且能耗高，污染環境，而且雜質會使產品冶金性能變差，造成環境污染。有機粘結劑具有用量少、雜質少、提高球團礦鐵品位等優點，但因為存在添加及混合困難、成球性能差、生球熱性能差、生產成本高等問題，影響了其廣泛應用[4]。改性球團膨潤土同時具備有機粘結劑和無機粘結劑的雙重優點，是現階段提高球團礦品位的有效途徑。目前在生產中應用最廣泛的是膨潤土和有機粘結劑制備的改性球團膨潤土，改性球團膨潤土可以在降低粘結劑添加量的同時能最大程度的保證球團礦質量，是現階段提高球團礦鐵品位的最有效途徑[5]。
2 新型粘結劑的生產
我公司精選優質膨潤土原料，經濕法擠壓鈉化、烘干、改型、潤磨、包裝得到球團粘結劑產品。開發研制多種新型輔助材料，其主要用于改善球團礦還原性，提高生球強度、熱穩定性及干燥時爆裂溫度的防爆劑；提高球團強度及成球率，增加球團礦的微孔隙度，改善球團礦的還原性，增強燃料氧化氣氛的增稠劑；增強燃料反應活性、增加焙燒帶氧化氣氛，提高球團礦的還原軟化溫度，縮短焙燒時間的增氧劑；優化球團的微觀結構，控制玻璃相生成量，抑制不合理晶格轉換、還原異常膨脹和還原遲滯等現象的助溶劑；能調劑原料水分，使礦粉成球均勻，能與鈉基土結合吸附礦粉中多余水分，穩定造球作業，防止生球在運輸過程中相互粘結的分散劑；能調整改性膨潤土中各成份之間的穩定性也能抑制球團礦中Fe2O3的高溫分解和結晶，實現提高產量降低能耗。
3 新型粘結劑經濟性評價
根據我們的生產經驗，添加我公司的改性膨潤土粘結劑球團礦品位升高明顯、焦比降低、產量增加。因此以新型改性球團膨潤土替代傳統膨潤土來提高球團礦鐵品位是球團粘結劑發展的重要應用方向。以某家球團生產線實際使用生產為例，結果表明：在保證球團質量的前提下，我公司改性膨潤土配比在1.5-1.8%時即可達到其他公司常規鈉基膨潤土2.5-3.5%配比的使用效果，即配加改性膨潤土可明顯提高生球強度、改善生球熱穩定性、降低膨潤土配比、降低返礦率和提高球團礦鐵品位。依據現有球團工藝及生產流程，我公司配加改性膨潤土代替原有鈉基膨潤土后膨潤土配比從原有的約3.2%降低至約1.8%以下，綜合效益顯著。具體經濟效益分析指標整理見表1。
根據上述改性膨潤土粘結劑添加量與成品球指標預測結果，改性膨潤土代替原有鈉基膨潤土后膨潤土配比從現在的約3.2%降低至約1.8%以下可以實現的綜合經濟效益約為10.5元/噸球（10.2元+0.3元），按滿負荷年產240萬噸球團計算，為企業節約2520萬元，經濟效益生態效益均十分可觀。
4 結語
從產品實際應用上來看我公司改性膨潤土粘結劑的使用具有以下優點：一是增強分散性、熱穩定性，提高物料成核率；二是增強生球強度和防爆裂性能；三是調解原料水分，提高球團礦還原軟化溫度，改善球團礦的還原性，穩定造球作業；四是降低了帶入球團礦中SiO2、Al2O3含量；五是縮短球團礦高溫焙燒時間，提高球團礦產量，降低能耗；六是減少膨潤土用量，提高球團礦品位，降低硅含量，實現節能減排降耗，生態效益十分顯著。
參考文獻
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[2]葉匡吾，馮根生．我國球團礦的發展及應用——高爐煉鐵節能、減排最重要的技術措施[C]．全國煉鐵生產技術會議暨煉鐵學術年會，北京，2010.
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[5]李一峰．球團粘結劑標準節能減排效果分析［J］．標準科學，2014，6(1)：39－41．