張?zhí)靻?/p>

（銅陵市旋力特殊鋼有限公司  安徽 銅陵 244000）

摘要：燒結(jié)生產(chǎn)中焦粉粒度應選取1～3.15mm；無煙煤必須控制粒度＜1mm的比例不超過20%，代替焦粉比例不超過40%；蘭炭粒度為＜3mm控制在75%左右，同時要嚴防蘭炭過粉碎，減少蘭炭中＜1mm比例；將-1mm細粒焦粉進行外配，改變了原-3mm焦粉同時用于內(nèi)外配的燃料分加方式；鈣質(zhì)熔劑和燃料同時分加有利于生成鐵酸鈣、提高燒結(jié)成品率、降低燃耗。

關(guān)鍵詞：固體燃料的選擇；對燒結(jié)指標的影響

1 前言

在燒結(jié)過程中，固體燃料為燒結(jié)提供熱量，通過抽風燒結(jié)，這些熱量用于加熱、干燥燒結(jié)料，對燒結(jié)料中的鐵礦粉和熔劑進行焙燒，使其中的鐵礦物、脈石礦物和熔劑發(fā)生同化反應并生成液相，從而形成燒結(jié)礦。因此，燃料的特性對燒結(jié)燃料消耗、垂直燒結(jié)速度以及產(chǎn)量、質(zhì)量等指標有著顯著的影響。

2 焦粉粒度選擇及對燒結(jié)指標影響

固體燃料粒度的大小對燒結(jié)過程的影響很大，粒度過大，燃燒速度慢，燃燒帶變寬，燒結(jié)最高溫度降低，燒結(jié)過程透氣性變差，垂直燒結(jié)速度下降，燒結(jié)利用系數(shù)降低。同時，若大顆粒燃料布料時因偏析集中在料層下部，加上料層的自動蓄熱作用，使下層熱量大于上層，容易產(chǎn)生過熔，同樣影響料層透氣性。反之，粒度過小，燃燒速度快，液相反應進行得不完全，燒結(jié)礦強度變差，成品率降低，燒結(jié)機利用系數(shù)亦降低。

燒結(jié)生產(chǎn)中燃料粒度應保持合適的粒度，綜合固體燃料燃燒性和粒度對厚料層燒結(jié)影響的分析結(jié)果，應選取焦粉粒度為1～3.15mm。燃料焦粉的合理粒度應控制在＜1mm比例小于30%，1～3mm比例控制在55%左右，＞3mm比例不宜超過15%?？刂?.5mm以下的比例。燃料進行優(yōu)化后，燒結(jié)礦中鐵酸鈣數(shù)量增加，磁鐵礦和硅酸鹽含量減少，針狀鐵酸鈣明顯增多，且相互交織，形成較為致密的結(jié)構(gòu)，有利于提高燒結(jié)礦冷強度。

鞍鋼技術(shù)中心在自產(chǎn)磁鐵礦59%、富礦粉21%的配比情況下，進行焦粉粒度試驗結(jié)果顯示：為達到燒結(jié)礦最大的轉(zhuǎn)鼓強度，焦粉的粒度分布應該是-1mm占57.2%，1～3mm占25.63%，3～5mm占11.17%，+5mm的6%，燒結(jié)礦強度提高約1.5%；為達到燒結(jié)礦最大的生產(chǎn)率，焦粉的粒度分布應該是-1mm占47.22%，1～3mm占23.01%，3～5mm占28.68%，+5mm占1.00%。生產(chǎn)率可增加0.1t/㎡·h，燒結(jié)速度增加0.7mm/min，利用系數(shù)提高0.4%。

3 無煙煤對燒結(jié)指標的影響

無煙煤作為固體燃料，與焦粉相比，由于孔隙度小，反應能力和可燃性都比焦粉差，如果大量使用無煙煤代替焦粉時，會使高溫區(qū)溫度下降，高溫區(qū)厚度增加，垂直燒結(jié)速度下降而影響到燒結(jié)礦的產(chǎn)量、質(zhì)量。鑒于此，重慶大學材料科學與工程學院聯(lián)合沙鋼鋼鐵研究院，在保證配礦結(jié)構(gòu)不變的條件下，進行了不同無煙煤比例及無煙煤中＜lmm量對燒結(jié)生產(chǎn)指標影響試驗，結(jié)果如下：

（1）混合料中無煙煤的配比在2.0%時，燒結(jié)礦的各項指標均較好。無煙煤比例繼續(xù)升高時，對燒結(jié)指標的改進無顯著影響；而無煙煤進一步降低到1.7%時，燃料燃燒放熱量降低過多，會引起燒結(jié)液相生成量降低，導致燒結(jié)成品率、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)等指標惡化。因此在實驗的基礎條件下，無煙煤的配比應控制在2.0%。

（2）為保證燒結(jié)礦強度，必須控制無煙煤中＜lmm的比例不超過20%。

首鋼京唐實驗結(jié)果，由于煤價低、硫低、揮發(fā)分低，如焦粉與煤粉存在約150 元的價差，用煤粉替代40%的焦粉，可使燒結(jié)礦成本下降1.46 元/噸，對降本增效意義重大。

4 蘭炭作燒結(jié)燃料的措施

蘭炭是一種產(chǎn)自陜北神木縣的半焦，具有固定碳高、發(fā)熱值高和價格相對低廉的特點，如果能將其用于燒結(jié)生產(chǎn)替代焦粉，可在一定程度上降低燒結(jié)礦成本。蘭炭和焦粉的工業(yè)分析見表1和2?？梢钥闯?，蘭炭的熱值較焦粉低，揮發(fā)分較焦粉高，理論上蘭炭的燃燒速度要高于焦粉。蘭炭含硫量較焦粉低，有利于降低廢氣中SO₂含量，減少燒結(jié)煙氣脫硫的壓力。蘭炭灰分中酸性脈石(SiO₂+A1₂O₃)含量較焦粉低，堿性脈石( CaO+MgO)含量比焦粉高，因此，使用蘭炭有利于降低燒結(jié)熔劑消耗。此外，蘭炭的軟化溫度和流動溫度均低于焦粉，灰分軟化溫度(ST)比焦粉低180℃，流動溫度（FT）比焦粉低210℃，因此，蘭炭在燒結(jié)過程中更易于燒結(jié)液相的生成和粘結(jié)，有利于燒結(jié)礦質(zhì)量的提升。

表1  燃料的元素及熱值分析

表2   燃料的灰分成分及熔點

陜鋼漢鋼燒結(jié)配加蘭炭的工業(yè)試驗總結(jié)經(jīng)驗如下：

（1）燒結(jié)用焦粉粒度按＜3mm占80%控制時，適宜的蘭炭粒度為＜3mm控制在75%左右，同時要嚴防蘭炭過粉碎，減少蘭炭中＜1mm比例。

（2）燒結(jié)配加蘭炭時，應適當提高燃料配比和燒結(jié)機點火溫度，同時實施低碳厚料層燒結(jié)。

（3）蘭炭代替焦粉，替代比例在30%以內(nèi)對燒結(jié)礦產(chǎn)量、強度、粒度以及冶金性能均不會產(chǎn)生影響，替代比例為25%時經(jīng)濟效益最佳。

（4）蘭炭價格比焦粉低120元/t以上時，燒結(jié)配加蘭炭才會產(chǎn)生經(jīng)濟效益。

（5）根據(jù)燒結(jié)對燃料質(zhì)量的要求、蘭炭生產(chǎn)的干餾程度以及試驗結(jié)果，總結(jié)出了燒結(jié)用蘭炭的技術(shù)要求，如表3所示。

（6）蘭炭易破碎，且易過粉碎，須從源頭上控制蘭炭中小粒度比例，同時進廠蘭炭粒度要均勻，要求3～25mm大于80%，＜1mm部分小于10%。

表3 燒結(jié)用蘭炭的技術(shù)參考要求（%）

5 燃料分加時的粒度選擇

燃料分加技術(shù)是厚料層小球燒結(jié)技術(shù)的進一步完善，是強化小球燒結(jié)技術(shù)的必要條件。但由于固體燃料是疏水性物質(zhì)，簡單地將固體燃料外配，其粘附效果并不佳，這也是傳統(tǒng)的燃料分加技術(shù)使用后，固體燃耗并沒有明顯降低的原因。例如鞍鋼二燒進行技術(shù)改造，取消了原外配煤工藝，其原因是降燃耗不明顯。此外，相對于混合料而言，固體燃料質(zhì)量較小，未粘附在混合料小球表面的燃料不容易均勻的分布在混合料中，易造成燒結(jié)過程熱量不均勻，使內(nèi)部循環(huán)返礦增多，燒結(jié)機生產(chǎn)效率降低。因此，太鋼新建450m²燒結(jié)機在燃料分加工藝中設計了燃料分級篩分系統(tǒng)，將-1mm細粒焦粉篩出，通過氣力輸送到二段混合機后的焦粉外配倉進行外配，改變了原-3mm焦粉同時用于內(nèi)外配的燃料分加方式。

（1）在太鋼新450m²燒結(jié)機原料條件和技術(shù)裝備下，實施-1mm細粒焦粉外配技術(shù)，最佳細焦粉外配比例為50%。

（2）隨著-1mm細粒焦粉外配比例增大，燒結(jié)料中+3mm粒級減少，料層原始透氣性變差，但料球表面細粒焦粉粘附量增加，上層固定碳含量提高，解決了厚料層燒結(jié)固有的上層熱量不足，返礦率高的缺陷，改善了燃料的燃燒動力學條件，取得了降低固體燃耗，提高轉(zhuǎn)鼓強度的良好效果。

6燃料、鈣質(zhì)熔劑同時分加技術(shù)

由于單純?nèi)剂戏旨?，后加的燃料不易裹在燒結(jié)料顆粒上，易使焦粉堵塞燒結(jié)料層空隙，對燒結(jié)成品率、粒度組成、熱態(tài)透氣性等均有影響，垂直燒結(jié)速度有所降低。

基于此原因，北京科技大學吳勝利教授團隊提出了將鈣質(zhì)熔劑和燃料同時分加方案，使外裹燃料更好地粘結(jié)在燒結(jié)混合料表面，同時鈣質(zhì)熔劑對焦粉燃燒有催化作用，從而可加快混合料表面的焦粉燃燒速度，使垂直燒結(jié)速度增加，燒結(jié)礦產(chǎn)量提高。另外，在堿度較高時，鈣質(zhì)熔劑分加有利于燒結(jié)料表層生成更多的鐵酸鈣，從而有利于提高燒結(jié)成品率。因此，熔劑燃料分加燒結(jié)的燒結(jié)礦成品率和粒度組成最好，熱態(tài)透氣性較好，固體燃耗最低。

日本鋼管株式會社曾研究過燃料和生石灰分加技術(shù)對小球燒結(jié)指標的影響，具體做法是將混合料制粒后，在小球表面外滾3.5%的焦粉和0.5%～1.0%的生石灰（一般生石灰可內(nèi)配2%～4%，外配2%），再將小球布到燒結(jié)機上，當生產(chǎn)R=1.0～2.5的小球燒結(jié)時，采用生石灰分加技術(shù)與生石灰全部內(nèi)配相比，成品率由69.1%提高到77.9%，利用系數(shù)由1.23t/m²·h提高到1.55 t/m²·h；當生產(chǎn)低堿度（R=0.6）小球燒結(jié)礦時，生石灰分加后，利用系數(shù)由1.48t/m²·h提高到1.64t/m²·h。由此可見，采用生石灰分加技術(shù)，增產(chǎn)效果是相當顯著的，生石灰和石灰石分加對燒結(jié)技術(shù)指標的影響見表4。

表4 生石灰和石灰石分加對燒結(jié)技術(shù)指標的影響

生石灰分加技術(shù)對小球燒結(jié)的影響：（1）生石灰分加可使外滾燃料粘附在小球表面，改善混合料的透氣性和強化垂直燒結(jié)速度；（2）CaO對焦粉（煤粉）燃燒有催化作用，加速小球表層燃料的燃燒，提高重直燒結(jié)速度；（3）在生產(chǎn)高堿度小球燒結(jié)礦時，生石灰分加技術(shù)有利于小球表面生成以鐵酸鈣為主要粘結(jié)相的礦物結(jié)構(gòu)，有利于改善燒結(jié)礦的質(zhì)量。

7 結(jié)論

（1）燒結(jié)生產(chǎn)中焦粉粒度應選取1～3.15mm；

（2）無煙煤粒度必須控制＜lmm的比例不超過20%，代替焦粉比例不超過40%；

（3）蘭炭粒度為＜3mm控制在75%，同時要嚴防蘭炭過粉碎，減少蘭炭中＜1mm比例；

（4）將-1mm細粒焦粉進行外配，改變原-3mm焦粉同時用于內(nèi)外配的燃料分加方式，解決了厚料層燒結(jié)固有的上層熱量不足，返礦率高的缺陷，改善了燃料的燃燒動力學條件，取得了降低固體燃耗，提高轉(zhuǎn)鼓強度的良好效果；

（5）鈣質(zhì)熔劑和燃料同時分加有利于生成鐵酸鈣、提高燒結(jié)成品率、降低燃耗。

參考文獻

［1］韓宏亮，馮根生，段東平，等.燒結(jié)燃科特性及其對燒結(jié)產(chǎn)質(zhì)量指標的影響［C］//第十二屆全國煉鐵原料學術(shù)會議論文集，2011：79～83.

［2］吳勝利，趙成顯，馮根生等.燃料優(yōu)化配置對提高厚料層燒結(jié)利用系數(shù)的效果研究［C］//第十一屆全國煉鐵原料學術(shù)會議論文集，2009：47～51.

［3］翟立偉，周明順，韓淑峰，等.焦粉粒度分布對鐵礦石燒結(jié)指標的影響［C］//第十五屆全國煉鐵原料學術(shù)會議論文集，2017：127～135.

［4］王永紅，謝兵，劉建波，等.無煙煤對燒結(jié)指標的影響研究［C］//第十五屆全國煉鐵原料學術(shù)會議論文集，2017：177～183.

［5］王同賓，樊統(tǒng)云，史鳳奎，等.首鋼京唐公司燒結(jié)以煤代焦實踐［C］//全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會暨煉鐵學術(shù)年會文集，2016：108～111.

［6］于韜，張建良，王喆，等. 蘭炭作燒結(jié)燃料對燒結(jié)礦質(zhì)量的影響［J］.燒結(jié)球團，2014，39（5）：10～13.

［7］王建鵬，張穎，惠宏智，等.陜鋼集團燒結(jié)配加蘭炭的工業(yè)試驗［J］.燒結(jié)球團，2015，40（5）：10～13.

［8］李強.燒結(jié)細粒燃料分加技術(shù)研究［J］.燒結(jié)球團，2012，37（2）：9～11.

［9］姜鑫，鄭海燕，王琳，等.三種燒結(jié)新技術(shù)的理論與應用前景分析［C］全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會暨煉鐵學術(shù)年會論文集，2014：321～323.