摘要 ：目前现状是金属化球团主要由电炉消耗，电炉在生  产过程中会出现渣量增大、渣碱度偏低、出钢时间变长、电耗及  石墨电极上升等问题，提升金属化球团质量不仅能够降低工序 成本，且由于金属化球团含碳，可以不同程度的降低电炉冶炼 周期和能源消耗，  降低废钢熔点，  有利于促进电炉的冶炼过程。

关键词 ：转底炉 ；直接还原 ；金属化球团 ；金属化率 ；脱 锌率

钢铁企业的生产过程必然会产生具有经济价值的含铁、含  碳除尘灰， 大部分除尘灰都能够返烧结使用， 但是部分高锌灰受  高炉原料锌含量的限制，无法直接由烧结配吃。按《高炉炼铁工  艺设计规范》（GB50427-2008）要求 ：吨铁入炉原料中锌含量上  限为 150g， 对含锌量较高的粉尘、污泥在高炉流程中的循环使用  进行了限制。炉料中含锌量过高，会因锌在高炉内挥发、富集， 在高炉的炉身上半部分形成结瘤， 影响高炉的稳定顺行， 缩短高  炉使用寿命。在提倡绿色环保、循环经济钢厂的大理念前提下， 各类循环物料都不允许出厂， 高锌除尘灰再利用势在必行。目前  高锌除尘灰再利用方法有很多，包括物理法、火法、湿法以及化  学萃取法， 还可以将这几种方法联用。其中转底炉工艺在国内应  用范围比较广。转底炉处理高锌除尘灰后的产品主要是锌粉和  金属化球团， 其中锌粉可作为高锌原料出售， 金属化球团直接供  电炉配吃。但电炉在生产过程中会出现渣量增大、渣碱度偏低、 出钢时间变长、电耗及石墨电极上升等问题，所以，提升金属化  球团质量，  降低电炉使用成本是我们目前亟需解决的问题。根据  金属化球团的特点，研究金属化球团质量的影响因素主要有还  原温度、还原时间、配碳量、料量、生球质量等。

1  还原温度对金属化球团质量的影响

煤气燃烧放热是转底炉炉膛热量的主要来源，转底炉在生 产过程中主要用转炉煤气，但转炉煤气热值波动较大，炉内最 高温度（还原二段和还原三段） 一般控制在 1220℃左右。8 月 18 日， 为提升金属化球团质量， 混入热值比较稳定的焦炉煤气，  炉 内最高温度控制在 1250℃~ 1280℃之间。

混入焦炉煤气，还原温度提升后，残碳降低 0.8%，金属化 率升高 0.88%， 脱锌率升高 0.81%。

另外，如果生产过程中还原温度高，还原反应进行的快且 剧烈， 金属化球团表面就很难被再次氧化，  即便被氧化，  如果表 面的氧化层很薄，也不会影响产品的金属化率。如果还原温度 偏低， 还原速度缓慢，  等到整个球充分发生还原反应时，  表面就

会形成较厚的氧化层， 最终导致金属化率偏低。因此， 生产中想 要提高金属化球团的金属化率，防止还原过程中的再氧化，就 需要提高还原温度，在炉内不出现板结块的前提下，还原温度 越高， 反应时间越短，  金属化球团质量越好。

2  料厚对金属化球团质量的影响

根据目前生产节奏及工艺条件，经生产实际摸索，转底炉  的还原时间为 18 分 3 秒， 几乎不做调整， 但随着产量的升高， 布  料厚度势必会随之升高。料厚太高也会影响金属化球团质量， 因为转底炉的火焰仅接触料层的上层，料厚过高时，上下层反  应速度差别较大，上层还原反应刚好完成，下层还原反应肯定  不充分 ；如果下层还原反应完毕，  上层就会发生严重的再氧化。

金属化球团产量升高 90.39t，粉率升高 5.68%，金属化率降 低趋势， 电炉磁盘吸入量降低 0.7t 左右。

3  配碳量

2020 年 4 月 18 日～ 5 月 18 日低煤气热值生产摸索期间，试 验增加配碳量，混煤配吃比例由 6% 逐步增至 10%, 配碳量由 14% 增至 17%，金属化率稍有上升，但粉率逐渐升高，最高粉率 42.79%。通过反复摸索，金属化球团在生产过程中，碳最终以 气体形式排出，金属化球团的特点是低配碳量和高孔隙率，转 鼓强度会随着配碳量的增加而降低，金属化率会随着配碳量的 增大而增大。所以如果配碳量高，直接导致粉率上升，因此，生 产过程中需要逐步摸索合理的配碳量，目前配碳量一般稳定在 13% ～ 14% 之间， 能够满足转底炉还原过程所需要的配碳量。

4  料量及生球质量

转底炉在实际生产过程中，由于各类尘泥本身成分、来料  量不稳定的特点，料量及生球质量波动较大，造成后续焙烧过  程调整困难， 影响金属化球团质量。生产组织过程中， 从源头抓  起，尽可能稳定原料配比，减少变料次数 ；工艺上要求混合料  水分控制在 6% ～ 8% 之间，生球水分控制在 10% ～ 12% ；重  粒灰、布袋灰碳含量波动较大，为稳定还原反应所需的配碳量，

碳粉粒级与其它除尘灰相比偏粗，但碳粉的碳含量比较稳 定， 少量配吃并不影响混合料的成球性，  相反， 能够提升混合料 配碳的稳定性，提升生球质量，为后续操作过程的稳定创造有 利条件。

5  硅含量降低对金属化球团品位的影响

5.1   配吃高品位精粉提品

进入 8 月以来，不断摸索降低金属化球团硅含量，提升金属  化球团品位， 先后吃入氧化铁皮、澳洲精粉、精选秘鲁粉等高品  位矿粉，但均表现为母球形成速度慢，生球粒度大且球量不好  控制，最后试验申风国内粉，配吃效果较好，金属化球团品位、 硅含量均有明显改善。

配吃申风国内粉 25%，金属化球团品位提升 1.75%，硅降低 1.96%。

5.2   有机粘结剂代替皂土能够在一定程度上降低硅含量提升 金属化球团品位

经过生产实践摸索，观察粘结剂配比由 2% 逐步降至 0.8% 过程中生球质量的变化，粘结剂配比 2%、1.5% 及 0.8% 时生球

均表现为粒度不均，呈周期性波动 ；粘结剂配比 1% 时，生球成 球性较好，  粒度较均匀，  表面较光滑。

配吃粘结剂后，较配吃皂土时 TFe 升高 7.4%、MFe 升高 9.52%、SiO2 降低 4.2%、金属化率升高 5.44%， 粉率升高 2%。

粘结剂代替皂土能够明显的降低硅含量提升金属化球团品 位，但粘结剂对原料的适应性偏差，成品金属化球团粉率呈上 升趋势。

电炉吃入情况。

高品金属化球团电炉吃入过程，磁盘吸上量每盘上升 0.4t， 吃入 1t 时（折合吨钢 7.69kg/t），高品较低品提效 2 元 /t 钢。实  际渣料消耗不变的情况下，增加了高品球吃入量，同比炉内渣  样变化 ：全铁上升 1.25% ～ 4.10%， 二氧化硅下降 -0.42% ～ -  0.98%， 碱度上升 0.02 ～ 0.27。

同时，电炉及时调整金属化球团加入时机在冶炼前、中期， 利于前期脱氧和快速成渣，较好的改善了埋弧操作，供电缩短、 护炉效果提高、终点控制稳定， 铁元素回收率提高明显。

5.3   配吃烘干辊磨卡粉降低皂土配吃比例

技术部组织球团厂对 -4mm 卡粉进行烘干、选矿厂用高压辊 磨对烘干后卡粉进行细磨生产试验，最后磨后卡粉在转底炉工 序配吃。

经球团厂对北区 2# 竖炉烘干进行出料系统改造，对卡粉进 行烘干，烘干温度控制在 710℃~ 750℃之间，烘干后水分平均 4.3%， 较原矿下降 3.6%， 小时产量 50t。

分析烘干卡粉单独研磨试验数据，五次研磨细度 65.15%， 参照试验生产时间及研磨五次计算，产量约 700 吨 / 天 ；因烘干  卡粉水分 5.5% 较低，生产过程中扬尘较为严重，且卡粉黏度较  高，第 3 次辊磨后结块较多，隔渣筛下料不畅。考虑四次研磨细  度达到 64.3%，能够满足转底炉生产需求，所以要求生产上细磨  四遍后就拉往转底炉进行配吃。

转底炉吃入细磨卡粉情况。

配吃细磨卡粉 10% 后， 日产量降低 14.09t， 粉率上升 2.59%， 皂土单耗下降 59.66kg/t。皂土成本下降 22.96 元。

试验开始配吃 15% 细磨卡粉，皂土由 4.5% 逐步降至 2%，生球  成球慢，干燥后生球水分偏高，较之前干燥后生球强度降低，落下  强度 2 次以下占 30%，链斗机成品球碎渣、面子较多，粉率 30.46%， 通过生产实践摸索， 逐步将卡粉配比降至10%， 粉率下降明显。

针对生产中实际存在的问题，从配料到造球、再到烘干主要 采取的措施 ：①将皂土仓子由 9 号仓调至 7 号仓，7 号仓是拖拉皮 带秤，量程比螺旋下料秤小，精准皂土下料。②由于散装布袋灰 水分大、有硬块，影响下料，所以要求停配散装布袋灰。③强力 混通入蒸汽，提升混合料料温。④强力混预见性调整进水量，混 料水分 7.5% ～ 8.2%，提升混合料水分，降低球盘加水量。⑤在 线清理干燥机网带糊堵，提升烘干效果。⑥稳定造球粒度，提升 8mm ～ 12mm 粒径占比 85% 以上，改变加水方式及热水造球模 式，有效减少生球表面粘附粗颗粒现象。⑦生球入炉量控制 25t/h 以上，调整干燥机入口烟气温度 320℃~ 350℃, 干燥后生球水分 <2%，落下强度两次以上。⑧本体温度控制，根据热值合理调整 焦炉转炉煤气量还原二、三区温度控制 1280℃~ 1290℃, 使炉内 焙烧均匀稳定。随后要求转底炉固化原料配比， 定配料方案。

通过 一 系列整改，转底炉细磨卡粉配比控制在 10%，皂  土配比稳定在 2%，转底炉本体还原二、三区温度控制在  1280℃~ 1290℃, 使炉内焙烧均匀稳定。通过试验卡粉的配加， 在整体工序生产中对降皂、成品降硅起到了明显效果， 粉率稳定  在 25% 左右， 金属化球团品位 TFe70.26%， SiO28.62%， S0.63%。

6  总结

（1）通过现有转底炉实际生产工艺条件，改变原料配吃、还 原温度和布料厚度，稳定配碳量及料量，研究不同还原条件对 金属化率、脱锌率的影响。研究表明， 金属化球团是内配碳的直 接还原反应，在还原温度控制在 1250℃~ 1280℃之间，日产量 在 700t 左右时，金属化率可达 75%，脱锌率可达 90%，电炉磁盘 吸入量最高可达 3t ～ 4t。

（2）转底炉用有机粘结剂代替皂土，金属化球团品位能够达 到 71%，硅能够降至 7%，有助于电炉降低电耗及渣料消耗，降低 成本， 但是在生产实践中应继续摸索降低粉率， 稳定原料条件。

（3）还可以结合皂土厂家提升皂土质量，降低皂土消耗，也  能够很好的达到金属化球团降硅提品的目的。皂土的硅含量在  65% 左右，目前皂土配比 5%，金属化球团硅含量在 11% 左右， 理论计算皂土配比降低 1%，金属化球团硅含量能够降低 0.78%， 品位能够升高 0.89%， 还应在生产实践中逐步摸索。

（4）卡粉有一定的粘性，经过细磨后由转底炉配吃也能够 降低皂土消耗，经过生产实践，皂土配比能从 4.5% 降至 2%，能 够达到降低金属化球团硅含量及提升品位的目的。但必须严格 控制好细磨卡粉的配吃比例，  配吃比例过高，  炉内爆裂严重，  直 接导致成品球粉率上升。