熱風(fēng)燒結(jié)對(duì)燒結(jié)礦FeO及碳耗影響的試驗(yàn)研究

張 英，梁 棟,何劍飛

(萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司 技術(shù)中心，山東 萊蕪 271104)

熱風(fēng)燒結(jié)對(duì)燒結(jié)礦FeO及碳耗影響的試驗(yàn)研究

張 英，梁 棟,何劍飛

(萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司 技術(shù)中心，山東 萊蕪 271104)

燒結(jié)杯試驗(yàn)時(shí)在混勻料中加入焦粉,點(diǎn)火后利用焦粉放出的化學(xué)熱促進(jìn)燒結(jié)礦液相的形成，同時(shí)，燒結(jié)機(jī)的底層用抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行抽風(fēng),所抽空氣溫度為環(huán)境溫度。將冷空氣換為熱風(fēng),相應(yīng)地變化焦粉量,熱風(fēng)溫度從基準(zhǔn)期的常溫(30 ℃) 升至試驗(yàn)熱風(fēng)期溫度(150～300 ℃),并在不同的試驗(yàn)溫度水平燒成。該試驗(yàn)擬對(duì)熱風(fēng)燒結(jié)對(duì)燒結(jié)礦的FeO及碳耗的影響做出實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證。

熱風(fēng)燒結(jié)；燒結(jié)礦；FeO及碳耗影響

熱風(fēng)燒結(jié)技術(shù)主要是利用環(huán)冷機(jī)的高溫廢氣加熱燒結(jié)料層進(jìn)行燒結(jié)，在普通厚料層燒結(jié)工藝中，自動(dòng)蓄熱作用較強(qiáng)，料層下部熱量過(guò)剩，上部熱量先天不足。熱風(fēng)燒結(jié)通過(guò)引入冷卻機(jī)上部的熱廢氣使上部料層的燒結(jié)溫度升高，從而減少上、下層的溫差；同時(shí)，還可以替代部分固體燃料的燃燒熱，降低固體燃料用量，使固體燃料在燒結(jié)料層上、下部的分布更加均勻。由此可見(jiàn)，采用熱風(fēng)燒結(jié)技術(shù)對(duì)提高燒結(jié)礦質(zhì)量和降低能耗具有重要意義。本文在燒結(jié)杯試驗(yàn)中，將冷風(fēng)改成150～300 ℃的熱風(fēng)，并在不同的試驗(yàn)溫度水平燒成，擬對(duì)熱風(fēng)燒結(jié)對(duì)燒結(jié)礦的FeO及碳耗影響做出實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證[1-4]。

1 熱風(fēng)燒結(jié)試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

試驗(yàn)所用燒結(jié)杯尺寸為φ300 mm×800 mm，熱風(fēng)來(lái)源為萊鋼3#105 m2燒結(jié)機(jī)的環(huán)冷熱廢氣，熱風(fēng)管道接至環(huán)冷機(jī)密封罩，抽風(fēng)管道接至大煙道。熱風(fēng)管道上安裝有熱風(fēng)閥及冷風(fēng)閥，以方便抽冷風(fēng)和調(diào)節(jié)熱風(fēng)溫度，靠近燒結(jié)杯體處安裝有熱風(fēng)旁通管道，以方便在裝料和換杯的過(guò)程中保持熱風(fēng)溫度。抽風(fēng)管道與大煙道連接處安裝有1個(gè)切斷閥，燒結(jié)杯體處也安裝有1個(gè)切斷閥，以方便調(diào)節(jié)抽風(fēng)風(fēng)量，靠近燒結(jié)杯體的抽風(fēng)管道設(shè)置循環(huán)水冷卻裝置；另外，在熱風(fēng)管道和抽風(fēng)管道上安裝有溫度、壓力和流量檢測(cè)裝置，以方便試驗(yàn)數(shù)據(jù)的檢測(cè)和記錄。

1.2 試驗(yàn)流程

燒結(jié)杯試驗(yàn)流程如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)流程圖

具體試驗(yàn)步驟如下所述。

1)配料?；靹蛄?0%，生石灰13%，白云石2.44%，焦粉4.56%。

減碳量公式為：

(1)

式中，Δm是每杯燒結(jié)混勻料的減碳量，單位為kg/杯；V是熱風(fēng)風(fēng)量，單位為m2/h；T是熱風(fēng)溫度，單位為℃；CT是T溫度時(shí)的空氣熱容，單位為kJ/m3·℃；t是燒結(jié)時(shí)間，單位為h；Q是焦粉熱值，單位為kJ/kg。

2)混料。人工混合時(shí)配水，然后將混合料加入圓筒混料機(jī)，人工混料時(shí)間約為4 min，機(jī)械混料時(shí)間約為5 min，每杯實(shí)際配水量穩(wěn)定于5.5%～6.5%。

3)點(diǎn)火。給3個(gè)液化氣罐各配灶頭，引燃后同時(shí)置于杯口高約5 cm處，引燃表層引然煤粉(0.5 kg/杯)，點(diǎn)火時(shí)間嚴(yán)格控制為90 s，鋪底料1.5 kg/杯。

4)熱風(fēng)燒結(jié)。點(diǎn)火結(jié)束后，迅速合攏熱風(fēng)罩，密封杯口及縫合處，開(kāi)始燒結(jié)，燒結(jié)過(guò)程中穩(wěn)定熱風(fēng)溫度至試驗(yàn)設(shè)計(jì)溫度±10 ℃，以抽風(fēng)廢氣溫度最高點(diǎn)為燒結(jié)終點(diǎn)。

5)抽風(fēng)冷卻。燒結(jié)至終點(diǎn)后，關(guān)閉熱風(fēng)閥，混風(fēng)閥全部開(kāi)起，冷卻至廢氣溫度<100 ℃后關(guān)閉抽風(fēng)閥，打開(kāi)熱風(fēng)罩，倒出燒結(jié)礦。

6)篩分。對(duì)大塊燒結(jié)礦進(jìn)行人工破碎，然后全部倒入振動(dòng)篩分機(jī)直至燒結(jié)礦全部篩出，將燒結(jié)礦篩分成>40、25～40、10～25、5～10和<5 mm等5個(gè)粒度等級(jí)，并對(duì)每個(gè)粒度等級(jí)的燒結(jié)礦進(jìn)行稱(chēng)量，計(jì)算粒度分布和成品率。

7)轉(zhuǎn)鼓。首先，將>5 mm的燒結(jié)礦置于直徑為1.0 m，寬為0.65 m的轉(zhuǎn)鼓中，以25 r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)4 min；然后，用5 mm的方孔篩往復(fù)擺動(dòng)進(jìn)行篩分；最后，進(jìn)行稱(chēng)量，計(jì)算燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)。

試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

減碳量說(shuō)明，根據(jù)減碳量公式計(jì)算相應(yīng)熱風(fēng)溫度和流量下燒結(jié)混勻料的理論配碳量，并進(jìn)行熱風(fēng)燒結(jié)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)燒結(jié)礦成品率及轉(zhuǎn)鼓指數(shù)進(jìn)行檢測(cè)計(jì)算，并與基準(zhǔn)試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)質(zhì)量好于基準(zhǔn)試驗(yàn)時(shí)，繼續(xù)減碳，直至成品率及轉(zhuǎn)鼓指數(shù)與基準(zhǔn)試驗(yàn)相近。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 FeO影響分析

圖2 配碳量和熱風(fēng)溫度對(duì)FeO含量的影響

不同熱風(fēng)溫度減碳條件下的FeO含量檢測(cè)如圖2所示，其中“150 ℃+4.11%C”組FeO含量出現(xiàn)異常偏高點(diǎn)(可能為檢測(cè)及試驗(yàn)操作條件的偏差所致)，配碳量在3.92%～4.56%時(shí)，F(xiàn)eO含量在8%～9.5%波動(dòng)；配碳量在3.0%～3.63%時(shí)，F(xiàn)eO含量在6%～7.5%波動(dòng)。300 ℃時(shí)，2.8%的配碳量下，F(xiàn)eO含量為5.6%，明顯偏低，這主要由于配碳量大幅下降，還原氛圍不足所致。

2.2 經(jīng)濟(jì)參數(shù)與強(qiáng)度質(zhì)量綜合考慮下的最大減碳量分析

與基準(zhǔn)試驗(yàn)相比，以轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度與利用系數(shù)較近的試驗(yàn)組為各溫度下極限配碳量具有下述特點(diǎn)(見(jiàn)圖3)：1)以室溫基準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)鼓指數(shù)以及利用系數(shù)為準(zhǔn)繩，隨著溫度的升高，極限減燃量逐步增加，試驗(yàn)條件下，在各溫度極限配碳量下，利用系數(shù)與轉(zhuǎn)鼓指數(shù)相比基準(zhǔn)試驗(yàn)都有所提升； 2)極限減燃增幅與溫度并非簡(jiǎn)單線(xiàn)性關(guān)系，150 ℃時(shí)極限減燃量與基準(zhǔn)相比由實(shí)際配燃量4.56%下降至4.11%，減燃幅度為9.87%，200 ℃熱風(fēng)下極限減燃量由于試驗(yàn)條件控制的規(guī)律并未得出，但可以判斷其<4.18%，與基準(zhǔn)相比，其減燃幅度>8.33%，300 ℃下極限配燃量降至3.63%，減燃幅度為20.39%；3)在強(qiáng)度及利用系數(shù)保證與基準(zhǔn)基本一致的前提下，與理論計(jì)算最低配碳量相比，實(shí)際最低配碳量不同程度低于按照對(duì)比發(fā)熱計(jì)算值，其中，150 ℃熱風(fēng)下<4.18%，300 ℃下大幅降低，幅度達(dá)到8.56%。

圖3 配碳量和熱風(fēng)溫度對(duì)于燒結(jié)礦質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)參數(shù)影響

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到下述結(jié)論。

1)FeO含量波動(dòng)規(guī)律與生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)較為吻合，隨著配碳量的降低呈降低趨勢(shì)， FeO含量與配碳量及風(fēng)中氧含量緊密相關(guān)，試驗(yàn)條件下，從環(huán)冷引熱風(fēng)進(jìn)行燒結(jié)，對(duì)于過(guò)程中氧含量的影響應(yīng)遠(yuǎn)小于配碳量對(duì)于燒結(jié)氣氛的影響，這可以從300 ℃減碳系列數(shù)據(jù)得到驗(yàn)證。在配碳量3.94%的情況下，F(xiàn)eO含量仍與基準(zhǔn)值較為接近，說(shuō)明熱風(fēng)中的氧含量是充足的。

2)在以室溫基準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)鼓指數(shù)以及利用系數(shù)為基準(zhǔn)的前提下，隨著熱風(fēng)溫度的升高，燒結(jié)過(guò)程所需的燃料逐步降低；同時(shí)，在各溫度極限配碳量下，利用系數(shù)與轉(zhuǎn)鼓指數(shù)相比基準(zhǔn)試驗(yàn)都有所提升。

[1] 毛愛(ài)香，周企逵. 韶鋼不同煤焦比的燒結(jié)杯試驗(yàn)研究[J]. 南方金屬, 2010(6):28-31.

[2] 鄒琳江, 李洪福, 段鋒, 等. 濟(jì)鋼熱風(fēng)燒結(jié)節(jié)能技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究[J].工業(yè)爐, 2007, 29(4):43.

[3] 馬若非. 熱風(fēng)燒結(jié)技術(shù)在長(zhǎng)鋼4號(hào)200 燒結(jié)機(jī)上的應(yīng)用[J]. 山西冶金, 2010,33(4):21.

[4] 劉竹林. 燒結(jié)礦FeO 含量的影響因素探討[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào), 2005,7(4):74.

責(zé)任編輯李思文

ExperimentalResearchonEffectsofHotAirSinteringtoSinterFeOandCarbonConsumption

ZHANG Ying, LIANG Dong，HE Jianfei

(The Technology Center, Laiwu Iron and Steel Group Corporation, Laiwu 271104, China)

In the sintering experiment on mixing with coke powder, coke powder after ignition using chemical heat was released, which promoted the formation of sintered ore and sintering machine, the bottom exhaust blower for ventilation, the temperature of the air extraction is natural temperature. The cold air into hot air, the corresponding change of coke blast capacity, hot air temperature from room temperature (30 ℃) reference period to the hot air temperature from 150 to 300 ℃, firing in the experimental temperature of different levels, the paper concluded effects of FeO and carbon hot air sintering in laboratory.

hot air sintering, sinter, FeO and carbon consumption impact

TF 046

：A

張英(1980-)，男，工程師，主要從事鐵前工藝技術(shù)研發(fā)等方面的研究。

2014-06-12