固體燃料和熔劑粒度對燒結生產(chǎn)影響的試驗研究

呂殿明

摘 要：為了弄清固體燃料和熔劑粒度對燒結生產(chǎn)的影響，確定最佳的粒度控制指標，邯鋼公司鐵前工藝室采用燒結杯試驗，對不同固體燃料和熔劑粒度對燒結生產(chǎn)技術指標的影響進行了試驗和分析。

關鍵詞：固體燃料;熔劑;粒度;燒結

燒結是高爐煉鐵前最為重要的生產(chǎn)準備工序，主要作用是造塊和脫硫，通過燒結設備將各種粉狀含鐵原料，配入適量的燃料和熔劑，使之在一定時間和溫度條件下，發(fā)生一系列物理化學變化燒結成塊，從而為高爐煉鐵提供高質量的生產(chǎn)原料。燒結礦產(chǎn)的各項質量指標不僅與含鐵原料配料有關，而且與燒結所使用固體燃料和熔劑粒度大小有關，兩者會從燒結燃燒帶、高溫保持時間、液相生成等方面對燒結成品率、燒結塊轉鼓強度、固體燃耗、生產(chǎn)率等技術指標帶來不同程度的影響。為了弄清固體燃料和熔劑粒度對燒結生產(chǎn)的影響，確定最佳的粒度控制指標，邯鋼公司鐵前工藝室采用燒結杯試驗，對不同固體燃料和熔劑粒度對燒結生產(chǎn)技術指標的影響進行了試驗和分析。

一、試驗的基本原理

燒結生產(chǎn)是通過燒結設備將各種粉狀含鐵原料，配入適量的燃料和熔劑，使之在一定時間和溫度條件下，由粉末狀物質燒結成為致密的多晶塊狀材料。在這個過程中，固體燃料和熔劑為反應的液相生成、顆粒黏結和再結晶過程提供了必要的熱量和氣氛條件，對燒結礦產(chǎn)各項質量技術指標有很大的影響。這個影響在很大程度上取決于固體燃料和熔劑的粒度。這是因為在其他條件一定情況下，固體燃料和熔劑的粒度大小決定了其與含鐵原料的混合情況，決定了其與外界氧氣的接觸情況，繼而對燒結過程中的碳氧反應和燃燒擴散帶來影響。如果燃料和熔劑粒度過細的話，碳氧充分接觸，燃燒速度就會加快。繼而使燃燒層變薄，不利于液相產(chǎn)生，導致出礦率降低，產(chǎn)品轉鼓強度不足，且燃料消耗也大;反之，過大的粒度則不利于碳氧反應和燃燒擴大，影響生產(chǎn)率。由此可見，適當增大燃料和熔劑粒度可以提高液相產(chǎn)生量，改善燒結礦強度和節(jié)省燃料。為了弄清固定的燒結原料條件下，不同粒度固體燃料和熔劑對燒結礦產(chǎn)質量的影響，我們采用燒結杯模擬燒結生產(chǎn)過程進行了相關的試驗。

二、試驗材料的準備及方案說明

1、試驗材料的準備

燒結原料鐵礦粉取樣自邯鋼燒結生產(chǎn)線一次料場;固體燃料為焦粉，取樣自燒結機配料室;生石灰、復合鎂粉同樣取自燒結機配料室。本次試驗采用傳統(tǒng)的燒結杯模擬燒結機生產(chǎn)環(huán)境，試驗條件如下：

鋪底料層1Kg（粒度10～16mm）;壓料厚度10mm;燒結杯直徑200mm;壓料后料層高度（包括鋪底料）800mm;點火溫度1050±50℃;點火時間1.5min;點火負壓6kPa;抽風機負壓14kPa;冷卻負壓6kPa;篩分粒級分別為：40、25、16、10、6.3mm;返礦粒度-6.3mm。燒結礦轉鼓強度試驗執(zhí)行ISO3271測定標準。

2、試驗方案

試驗材料采用邯鋼生產(chǎn)中實際配比方案，燒結原料、燃料和熔劑等也全部取樣自實際生產(chǎn)現(xiàn)場，以確保試驗數(shù)據(jù)的可靠性和可參考性。根據(jù)粉體破碎理論，采用“平均粒度”（M.S）參數(shù)對固體燃料和熔劑粒度組成進行表征。試驗以3mm粒級作為篩分標準，通過增加或減少物料中大于等于該粒級的比例來改變燃料和熔劑平均粒度，以觀察燃料和熔劑在不同平均粒度下對燒結礦產(chǎn)各項技術參數(shù)指標的影響。熔劑中石灰石粒度采用聯(lián)動調節(jié)的方式，用于調節(jié)燒結礦二元堿度;燒結杯試驗混合料水分控制在6.5%±0.2%。試驗時，首先按照燒結混合料配比對配料進行準確稱量，進行干濕混合;預先將鋪底料平鋪到爐蓖條上，并將待試樣品燒結料裝入燒結杯，刮平料面后點火。試驗參數(shù)為：點火溫度1100℃、點火負壓6kPa、燒結負壓12kPa、點火時間2.5min。

三、試驗結果分析

1、燒結固體燃料粒度對燒結主要技術指標的影響

試驗發(fā)現(xiàn)，隨著燃料焦粉中<1mm粒級所占比例的減少，垂直燃燒速度加快，燒結利用系數(shù)隨之呈升高。強度檢驗發(fā)現(xiàn)，燒結礦轉鼓強度顯著提高。分析原因認為，粗顆粒焦粉燃燒時間較長，可保持較長時間的燒結高溫帶，從而有利于燒結礦液相生成;此外，粒級較大的焦粉顆粒受風流影響較小，有利于料層的穩(wěn)定和燃燒熱值的提高。再者，燒結礦成品率也隨著焦粉中<1mm粒級的減少，呈現(xiàn)出升高的趨勢。由于高溫保持時間較長使成礦時間延長，致使燒結礦中<5mm的小粒級礦粒明顯減少，大粒級部分明顯增多，使燒結礦粒度和強度指標得到改善。在良好的加熱條件下，加速改善了燒結礦粒度組成，因此從這個角度來看，燒結固體燃料消耗也有所降低。

2、熔劑粒度對燒結主要技術指標的影響

從試驗結果來看，隨著熔劑平均粒度的增加，轉鼓強度和固體燃料都呈先增加后降低的趨勢，生產(chǎn)率顯著上升。因此，熔劑平均粒度過大或過小都會對燒結主要技術指標產(chǎn)生不利的影響。分析其原因，當熔劑平均粒度較大時，熔劑會更多地分布到料層下部，導致料層上部與下部二元堿度偏析增大，影響燒結礦成分及質量的穩(wěn)定性;而熔劑平均粒度較小時，熔劑又會過多地分布在溫度相對偏低的料層中、上部，不利于液相生成，繼而影響其強度等指標。

四、試驗結論及建議

由試驗結果可知，適當?shù)靥岣吖腆w燃料和熔劑粒度有利于改善燒結礦產(chǎn)成品率、燒結塊轉鼓強度、固體燃耗、生產(chǎn)率等技術指標。通過對不同固體燃料和熔劑粒度下試驗數(shù)據(jù)的對比認為，當燒結固體燃料平均粒度在1.81mm，熔劑平均粒度為1.68mm時，上述技術指標可達到較為理想的平衡。在今后的生產(chǎn)中可根據(jù)此試驗數(shù)據(jù)進一步調整固體燃料和熔劑粒度，以提高產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效益。

參考文獻：

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