硕士学位论文开题报告论文题目：包钢不同工艺球团性能的优化研究学号：201102103姓名：廖凯专业名称：钢铁冶金指导教师：邬虎林2012年12月28日内蒙古科技大学硕士论文开题报告申请表III目录1文献综述 (1)1.1 高炉炉料结构发展现状 (1)1.2球团矿概述 (2)1.2.1球团矿的概念 (2)1.2.2 球团矿工艺的发展 (3)1.2.3 球团矿在钢铁生产中的作用 (4)1.3 球团矿焙烧 (6)1.3.1 球团矿焙烧方法 (6)1.3.2球团矿的固结机理 (9)1.3.3 影响球团矿焙烧固结的因素 (9)1.4包钢球团矿生产 (12)1.4.1包钢含氟铁精矿的特性 (12)1.4.2球团焙烧过程氟和硫的脱除 (13)2选题的背景和意义 (14)2.1选题背景 (14)2.2选题意义 (15)3研究方案及进度安排 (16)3.1研究内容 (16)3.2研究方案 (16)3.2.1原料条件 (16)3.2.2研究路线 (17)3.3进度安排 (17)参考文献 (20)1文献综述1.1 高炉炉料结构发展现状在现代工业化的炼铁生产中，无论是广泛采用的高炉炼铁工艺、还是直接还原炼铁工艺或熔融还原炼铁工艺，其含铁原料必须使用一定规格的块状炉料，主要包括块矿、烧结矿和球团矿，也包括少部分符合入炉要求的原矿。
早期的炼铁炉料采用块矿，随着炼铁技术的进步和铁矿资源的制约，细颗粒铁矿资源越来越多地应用于炼铁生产，铁矿粉造块成为钢铁生产流程中的重要环节。
而且随着世界钢铁产量的连年攀升，现代钢铁联合企业的可持续发展越来越受到原料因素的严重制约，特别是近几年来铁矿石的价格的成倍上涨及高位震荡，使得铁前降本成为钢铁企业必须首要考虑的问题。
而炼铁系统的能耗占钢铁生产总能耗的70%以上（有的高达74%）。
因而，合理的炉料结构和精料仍然是今天炼铁工作者重要的工作核心[1-4]。
配加酸性炉料的高碱度烧结矿炉料结构模式得到了世界各钢厂的普遍认可，各国根据各自资源条件、经济技术水平、技术条件等现实情况，发展着各自的烧结矿、球团矿等高炉炉料。
鉴于细精矿特色矿源，北美长久以来一直使用酸性氧化球团配以大量炉内熔剂进行高炉炼铁生产，但这种模式的操作指标十分落后，难以适应当下冶炼现状，现正广泛推广超高碱度烧结矿配以原有的酸性氧化球团的炉料结构。
欧盟高标准的环保要求严格限制了本地区烧结厂的生产和建设，但高炉炼铁指标仍需要进一步改善，这就使得在高炉炼铁中具有优越冶金性能的球团矿成为首选炉料。
如上所述球团矿已经成为国外高炉炼铁炉料结构的主体，无论是熔剂型球团还是酸性球团在炉料配比中都占有很高的比例。
如墨西AHMSA 公司Monclova厂5号高炉熔剂球团矿比例为93%，美国AK Steel 公司Ashland．KY厂Amanda高炉熔剂球团矿比例为90%以上；另一部分高炉以酸性球团矿为主，如西欧诸国高炉炼铁酸性球团的配比一般在70%以上[5,6]。
世界产钢大国主要聚集在亚洲地区，无独有偶各产钢大国均铁矿资源不足或几乎没有铁矿资源[7]，均需从澳洲或南美等地进口矿石。
以粉矿为主的进口矿无疑使烧结矿成为亚洲高炉炼铁炉料结构的主体，部分地区甚至高达70%左右。
烧结矿在日本炉料结构中的比例一直都比较高且配比水平比较平（71.3%~76.9%），但球团矿比例达到14%的高峰后呈现逐年下降趋势，目前已在10%以下了。
典型的如新日铁4号高炉的炉料结构，烧结矿占70%，球团矿占10%，和歌山4号高炉使用75%~80%的烧结矿，巴西块矿占20%；只有神户制钢厂由于烧结机老化报废后，才开始改变炉料结构采用高比例的球团矿，其配比达70%以上。
韩国高炉炉料结构与日本相似均，以烧结矿为主球团矿为辅，如浦项光阳厂的高炉炉料结构中烧结矿为74%，球团矿为11.84%。
中国幅员辽阔钢铁企业众多，各钢铁生产厂的炉料来源、结构迥异，高炉炉料球团矿配比各不相同。
其中宝钢高炉的炉料来源和炉料结构与日、韩差别不大，该企业的炉料配比为：烧结矿74.5%，球团矿8.5%，块矿17%。
从世界高炉炉料结构的现状来看，随着原料条件的变化，球团矿的产量及其入炉比例正在不断增加。
发展球团矿生产是铁矿资源紧缺的必然趋势，也是高炉炉料结构合理化的需要，有着十分广阔的发展前景。
1.2球团矿概述球团矿作为良好的高炉炉料，具有品位高、强度好、粒度均匀等优点。
酸性球团矿与高碱度烧结矿搭配可以减少高炉渣量，构成合理的高炉炉料结构，使高炉炼铁达到增产节焦，提高经济效益[8]。
1.2.1球团矿的概念烧结和团矿是两种人造富矿的生产方式。
其中根据加工机理的不同，团矿又有压团和球团之分。
粒度较粗的富矿粉宜采用烧结方式造块，而粒度极细的铁精矿则适宜团矿生产。
外加一定的机械压力使铁精矿具有一定的物理外形，再通过高温焙烧进一步提高其机械强度、热稳定性以满足高炉冶炼的性能要求，这样的造块方式称为压团。
然而由于压团的生产效率低下，且物理性能也不利于高炉冶炼，所以这种生产方式被逐渐淘汰，取而代之的是球团人造富矿。
球团，指的是铁精矿粉依靠滚动成球，再经过高温焙烧使其具有足够的机械强度进而保证良好的冶金性能和满足长途运输、存储的需要。
其成品的粒度十分均匀稳定。
而且球团的固结机理不同于烧结机理，它对原料的SiO2含量没有严格的要求，可以使用品位很高的铁精矿，极大的开阔了高炉渣量降低的空间；另外物料在球团过程中，其密度、孔隙度、形状大小和机械强度等物理性质都发生了改变，更重要的是在该过程中其化学组成、还原性、膨胀性、高温还原软化性、低温还原、熔融性等化学性质也发生了改变，这使得物料的冶金性能得到极大的提升[9,10]。
此外，球团的基本应用除了利用精矿和粉矿制成球状为高炉提供冶炼原料外，还可用于生产直接还原的金属化球团矿，这在综合利用回收有用金属方面有着极为乐观的前景。
球团矿的分类方式很多。
例如以固结温度和气氛的不同来分类，球团矿可分为高温固结型（氧化焙烧球团矿，金属化球团矿等）和常温固结型（一般称为冷固球团）；又如按照球团矿的碱度来划分，一般分为酸性球团矿和熔剂性球团矿。
就当下钢铁企业的生产现状而言，酸性球团矿占据主导地位，它与烧结矿一起己经成为铁精矿造块的主要产品，为现代高炉提供高品质的炉料。
另外含MgO酸性球团矿或熔剂性球团矿配合烧结矿是一种正在发展、很有前途的新兴炉料结构[11，12] 。
1.2.2 球团矿工艺的发展由于高品位铁矿资源的日益短缺，贫铁矿资源就逐渐受到了重视。
其经过选矿工艺后产生了大量小于0.074mm（-200m）的铁精粉。
烧结工艺若使用这么细的铁精粉进行造块，生产中料层透气性变差，产量明显下降，烧结作业环境严重恶化，而且成品烧结矿强度差，含粉率、FeO 含量、还原粉化指数均超出烧结矿质量标准范围[13]。
为了合理的利用这种铁精粉，1912 年瑞典人安德逊就提出了用精矿粉生产球团，当时这种造块方法实用价值并不大，未引起人们的重视[5]。
上世纪30 年代初美、德、苏联等国先后开始对铁精矿球团人工富矿方式进行深入研究，特别是二战后期（1944~1946 年期间）美国发布了一系列很有价值的研究成果，自此世界上许多国家都认识到这一研究方向的重要性，纷纷进行实验研究，这进一步推动了球团理论、实践的蓬勃发展。
瑞典于1947年建成了日产球团矿7t的试验设置[14]，随1950至1952年建成投产日产200t 的工厂。
高炉冶炼试验证明球团矿具有良好的冶金性能，故此美国于50 年代初开始了大型球团矿厂的建设，1947 年美国伊利矿业公司建成投产了世界上第一座用于工业生产的球团竖炉。
鉴于竖炉设备简单的特点，在1955 年以前它成为焙烧球团矿的主要设备，但随着球团冶炼工艺的成熟、普及应用，球团需求量日益增加，而竖炉生产能力小的缺陷严重限制了它的使用，因此在1955年后竖炉逐渐被生产能力更大的带式焙烧机所取代退出了工业生产现场的历史舞台[15]。
现在带式焙烧机和链篦机—回转窑是球团生产的主要工艺设备。
世界上最早生产的就是酸性球团矿。
迄今为止，它仍在全世界球团矿生产中占主导地位。
球团工艺发展以来，为进一步提高球团质量，高炉工作者做了很多的研究，并达到了预期的效果。
例如，在球团配料中添加1%左右的膨润土或有机粘结剂改善成球性；配加焦粉提高气孔度和降低热耗；配加MgO 提高各项冶金性能；增加润磨工艺改善铁精粉粒度；完善各种生产工艺提高生产效率等[16]。
随着人们对球团的生产工艺和使用过程的认识不断深入，球团综合质量不断提高，同时随着高炉炉料结构的优化，球团矿的需求量也呈逐年递增的趋势。
1.2.3 球团矿在钢铁生产中的作用与烧结矿相比，球团矿作为高炉炉料更具有优越性。
球团工业生产不仅使钢铁企业最大限度地满足了冶炼的要求，而且极大地强化了冶炼过程，已成为当今世界钢铁工业中不可或缺的重要组成部分。
生产实践证明，球团的作用主要表现在以下几个方面[17-19]：1）含铁品位高，冶金性能良好。
用于球团生产的铁料是经细磨和精选的细精矿，有害杂质含量极少，含铁品位远高于生产烧结矿的粉矿。
资源条件和选矿工艺极大地影响着铁矿粉的含铁品位，球团矿生产需要的铁料必须是高品位的。
球团矿铁品位高，国外球团矿的品位都在65%以上，国内球团矿含铁品位也在62%~64%，高于烧结矿，有利于提高综合入炉品位，对减少渣量起着根本性的作用。
根据经验：入炉料铁品位提高1%，高炉渣量减少30kg/t铁水，焦比下降0.8%-1.2%，产量增加1.2%-1.6%，增加喷煤量15kg/t。
这一效果对我国这样一个产铁大国来说是十分惊人的，对企业的经济效益也是十分可观的。
高品位入炉料有利于改善冶炼的各项技术经济指标，例如降低渣量、显著降低燃料比等，它已成为入炉料质量指标十分强调的新概念。
球团矿粒度均匀，一般在8mm-16mm，其中8mm-12mm的占85%以上，优于其它入炉矿。
有利于改善高炉上部料层的透气性及还原气流分布的均匀和合理性，有利于发展间接还原，提高煤气利用率，降低能耗。
铁矿物在高温氧化性气氛下，再结晶焙烧固结得到的球团矿，含铁矿物为赤铁矿，FeO的含量很低，一般可达1.0%以下，远低于精矿烧结9%-11%的水平。
不仅对铁矿石在高炉内的间接还原十分有利，对降低焦比也十分有利。
包钢球团矿的二级品FeO 含量≤2%，一级品FeO 含量≤1%，减少高炉内直接还原，具有更好的冶金性能。
球团矿转鼓指数要求＞88%，小于5mm的粉末比例一般不超过3%，最好达到不超过1.5%。
这对获得优良的冶炼指标十分重要。
粉末是十分有害的东西，对炉、窑的冶金工艺操作，粉末量增加必然会给炉（窑）况带来不利的影响，极易诱发各种事故，对企业的设备作业率、产品的产量和质量指标造成严重、甚至是恶劣的影响，必须将其含量降到最低的程度。