科林斯達(dá)蘭炭燃料對燒結(jié)礦冶金性能的影響研究

亓俊杰

（萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 濟(jì)南 271100）

當(dāng)今時代工業(yè)發(fā)展迅猛，冶金行業(yè)競爭日益激烈，以鋼鐵制造為代表的冶金行業(yè)越來越重視生產(chǎn)能耗和燃料成本的降低問題。在鋼鐵制造生產(chǎn)過程中，燒結(jié)工序是非常重要的一個環(huán)節(jié)，燒結(jié)工序主要是將粉末或粉末壓坯加熱到一定溫度，然后再冷卻到室溫的過程，過程結(jié)束后，粉末聚集體轉(zhuǎn)變成晶粒的聚集體，使燒結(jié)體的強(qiáng)度大幅度增加。燒結(jié)過程用的燃料一般是焦粉或者是洗精煤，兩者的價格較為昂貴，致使燒結(jié)成本增加，此外，兩者燒結(jié)工序的能耗也比較大，所以許多企業(yè)一直在研究使用新型材料代替焦粉和洗精煤來進(jìn)行燒結(jié)礦的生產(chǎn)，以達(dá)到降低能耗和成本的目的。蘭炭是近幾年出現(xiàn)的一種新型材料，采用神府煤田的優(yōu)質(zhì)侏羅精煤燒制而成，與傳統(tǒng)的燒結(jié)燃料有許多不同之處，蘭炭具有固定碳含量高、灰分低、含硫低、含磷低的“三低一高”的特點(diǎn)，而且蘭炭的市場價格也要低于焦粉和洗精煤，所以蘭炭有著可代替?zhèn)鹘y(tǒng)燒結(jié)燃料的絕對優(yōu)勢。

1 試驗(yàn)條件與方法

1.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)采用焦粉和科林斯達(dá)蘭炭作為燒結(jié)礦燃料，試驗(yàn)前對兩種燃料的性能參數(shù)進(jìn)行檢測，本次試驗(yàn)使用的蘭炭為科林斯達(dá)蘭炭，它具有以下幾個特點(diǎn)：水分和揮發(fā)分都高于焦粉，固定碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于焦粉，但均符合燒結(jié)燃料的指標(biāo)要求，另外蘭炭的硫含量遠(yuǎn)低于焦粉中的硫含量，硫含量低更有利于燒結(jié)，可以有效減少燒結(jié)過程中對設(shè)備的腐蝕。蘭炭和焦粉的具體指標(biāo)情況如表1所示。

表1 燃料工業(yè)分析和粒度分布 %

1.2 試驗(yàn)方法

為了測試蘭炭的使用效果，本次試驗(yàn)采用燒結(jié)杯進(jìn)行試驗(yàn)，燒結(jié)杯尺寸為Φ320 mm×500 mm。首先在燒結(jié)杯底部加入1.5 kg的燒結(jié)礦作為底料；將二次混合的料采用多點(diǎn)加入法逐一加入到燒結(jié)杯中，點(diǎn)火時間為2 min，點(diǎn)火負(fù)壓為6 kPa，燒結(jié)過程中抽風(fēng)負(fù)壓為10 kPa；點(diǎn)火完成后，以廢氣溫度的最高值記作燒結(jié)終點(diǎn)；溫度下降到一定值后，通過破碎取樣檢測其性能指標(biāo)和質(zhì)量指標(biāo)。分別調(diào)整蘭炭的替代比例為0、20%、30%、40%，以驗(yàn)證不同比例下燒結(jié)礦冶金性能的變化。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

燒結(jié)杯試驗(yàn)的檢測性能指標(biāo)主要有垂直燒結(jié)速度、成品率、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、平均粒徑以及燒結(jié)礦的還原性和還原粉化率等幾個指標(biāo)。其中，垂直燒結(jié)速度是影響產(chǎn)量多少的主要指標(biāo)；轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度則反映了燒結(jié)礦的冷態(tài)機(jī)械強(qiáng)度，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度越高，燒結(jié)礦越不容易被粉化；而還原性和還原粉化率則是燒結(jié)礦冶金性能的重要指標(biāo)，還原性好的燒結(jié)礦在冶煉時具有高生產(chǎn)率和低能耗的優(yōu)點(diǎn)。

2.1 燒結(jié)杯試驗(yàn)結(jié)果

燒結(jié)杯試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 燒結(jié)杯試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，蘭炭替代比例在30%時，得到的燒結(jié)礦成品率最高達(dá)到了78.9%，繼續(xù)提升比例至40%，出現(xiàn)了成品率下降問題，這可能是因?yàn)榇怪睙Y(jié)速度過快，導(dǎo)致高溫保持時間縮短，使得燒結(jié)強(qiáng)度下降，進(jìn)而影響了成品率；此外，蘭炭替代比例在30%時的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)也是最高，得到的燒結(jié)礦不易被粉化，添加蘭炭后得到的燒結(jié)礦平均粒度均在22 mm左右，說明蘭炭的添加對燒結(jié)礦的粒度沒有影響。綜合燒結(jié)礦的成品率和轉(zhuǎn)鼓指數(shù)，蘭炭的替代比例在30%為最佳。

2.2 燒結(jié)礦的冶金性能

分別對燒結(jié)礦的還原性和低溫還原粉化率進(jìn)行了檢測，燒結(jié)礦冶金性能指標(biāo)如表3所示。

表3 燒結(jié)礦冶金性能

由表3可知，加入蘭炭后燒結(jié)礦的還原性出現(xiàn)變化，蘭炭替代比例為30%時，不管是H2還原還是CO還原，燒結(jié)礦的還原性均為最大，這可能是因?yàn)樘m炭的加入，使燒結(jié)礦中易被還原的Fe2O3含量增加，所以還原性增加，說明蘭炭的加入可以有效改善燒結(jié)礦的還原性。此外，蘭炭比例為20%和30%時，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)（+3.15 mm）迅速提高，而提高至40%的比例后，該值開始下降。綜合分析可知，蘭炭可以減少燒結(jié)礦的低溫還原粉化情況，但是蘭炭加入過多會加劇低溫還原粉化的發(fā)生。

3 結(jié)論

1）試驗(yàn)表明科林斯達(dá)蘭炭可以替代部分焦粉用作燒結(jié)礦的燃料，且當(dāng)蘭炭替代比例為30%時，使用效果最佳；

2）因?yàn)樘m炭中含有較多的CaO、MgO等礦物質(zhì)，可以有效提高燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)，從而使燒結(jié)礦的強(qiáng)度增加，且不易被粉化；

3）蘭炭可以改善燒結(jié)礦的還原性和低溫還原粉化性能，以30%替代比例為最佳，綜合來看蘭炭可以用作燒結(jié)礦的燃料，從而有效降低燒結(jié)能耗和生產(chǎn)成本。