王培培

（1.西安建筑科技大學(xué)， 陜西 西安 710055；2.陜西鋼鐵集團有限公司， 陜西 西安 710018）

試（實）驗研究

燒結(jié)配加蘭炭的工業(yè)試驗研究

王培培1，2

（1.西安建筑科技大學(xué)， 陜西 西安 710055；2.陜西鋼鐵集團有限公司， 陜西 西安 710018）

為了降低燒結(jié)礦成本，陜鋼通過蘭炭替代部分焦粉作為燒結(jié)燃料的工業(yè)試驗，確保燒結(jié)礦質(zhì)量滿足煉鐵高爐使用生產(chǎn)技術(shù)要求的前提下，探索出了適宜的蘭炭配加比例，達到降低生產(chǎn)成本的目的。

燒結(jié) 蘭炭 配比

近年來，全球鋼鐵產(chǎn)能過剩，鋼鐵行業(yè)進入微利時代，降低生產(chǎn)成本，成為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的關(guān)鍵[1]。燒結(jié)礦作為高爐的主要原燃料，其成本直接影響著生鐵的成本，而原燃料費用約占生鐵成本的25%，那么降低原燃料成本對降本增效至關(guān)重要，用價格低廉的燃料替代部分價格昂貴的焦粉是降低成本行之有效的方法[1，2]。

蘭炭作為近年來發(fā)展起來的一種新型優(yōu)質(zhì)固體燃料[1]，具有固定碳高、比電阻率高、化學(xué)活性高、灰分低、硫分低、磷分低、水分低等“三高四低”的優(yōu)點，且價格約為焦炭價格的一半，若能將其用于燒結(jié)生產(chǎn)替代部分焦粉，可在一定程度上降低燒結(jié)礦成本。因此，陜西鋼鐵集團有限公司（全文簡稱陜鋼）通過燒結(jié)配加蘭炭末工業(yè)試驗，探索適宜燒結(jié)的蘭炭配比，以期為降低燒結(jié)成本、優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)提供參考。

1 試驗原、燃料條件

1.1 原料條件

本試驗采用的含鐵原料為混勻礦和返礦，溶劑為生石灰和輕燒白云石。為了確保不因原料供應(yīng)波動對本次試驗造成不穩(wěn)定因素，陜鋼根據(jù)物料庫存及進購情況，保持了相對穩(wěn)定的混勻礦及溶劑配比，其中，混勻礦是由巴西礦、大西溝礦、澳粉、塞拉利昂粉等8種含鐵原料按一定比例混勻而成，具體原料和溶劑成分見表1。

1.2 燃料條件

燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量占燒結(jié)過程所需全部

熱量的90%以上[1]。燒結(jié)過程中燃料的配加量、燃料的粒度組成、燃料的燃燒性質(zhì)直接影響燒結(jié)過程中的溫度和熱量變化，進而影響到燒結(jié)料層的溫度分布、熱量分布、燃燒帶厚度、料層透氣性、燒結(jié)氣氛、黏結(jié)相數(shù)量和質(zhì)量等，并直接影響燒結(jié)礦的生產(chǎn)質(zhì)量[1]。因此燒結(jié)生產(chǎn)對燃料質(zhì)量有著很高的要求（固定碳含量高、灰分、揮發(fā)分含量低，粒度分布合理，可燃性好）。

1.2.1 燃料基本元素（見表2）

表1 含鐵原料和溶劑化學(xué)成分 %

表2 燃料基本元素及發(fā)熱量

由表2可見，兩種燃料比較具有如下特點：

1）灰分：蘭炭末灰分為11.54%，蘭炭末比焦末的灰分低0.7%。

2）揮發(fā)分：蘭炭末的揮發(fā)份為9.47%，為焦末的5.06倍。

3）含硫量：蘭炭末中硫質(zhì)量分數(shù)為0.30%，焦末中硫質(zhì)量分數(shù)為39.47%。

4）固定碳：蘭炭末中固定碳質(zhì)量分數(shù)為77.58%，比焦末中低7.5%。

5）發(fā)熱量：蘭炭的發(fā)熱量為5 404 kJ/g，而焦末為5 733 kJ/g。

蘭炭S含量較焦末低，有利于環(huán)保。蘭炭發(fā)熱量較焦末略低，但揮發(fā)分遠高于焦末，理論上蘭炭的燃燒速度要高于焦末。

1.2.2 燃料灰分組分（見表3）

表3 燃料灰分組分 %

由上表3可見，兩種燃料比較具有如下特點：

蘭炭末灰分中Fe2O3、CaO、MgO含量高于焦末，SiO2、Al2O3含量低于焦末，有利于提升燒結(jié)礦品位，降低燒結(jié)熔劑消耗。

1.2.3 燃料灰分熔點（見表4）

表4 燃料灰分熔點 ℃

從上表4可以看出，蘭炭末的軟化溫度和流動溫度均低于焦末，灰分軟化溫度（熔點）和灰分流動溫度降低，在燒結(jié)過程中容易生成液相，有利于礦石的燒結(jié)。

2 工業(yè)試驗方案及條件

為探索適宜的蘭炭配比，設(shè)計了6組方案分別進行試驗，每組試驗為期10 d，具體見表5。

表5 試驗方案

試驗期間，為確保燒結(jié)過程工藝質(zhì)量穩(wěn)定，保持含鐵原料配比不變，燃料比在4.2%的條件下調(diào)整燃料結(jié)構(gòu)，探索最適宜的蘭炭替代焦末的比例。試驗期間燒結(jié)機料層厚度為650mm，點火溫度1 100℃±50℃。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 實驗過程

試驗期間，各方案過程參數(shù)見表6。

表6 試驗階段燒結(jié)過程參數(shù)

3.2 試驗結(jié)果（見表7，表8，表9）

表7 燒結(jié)礦化學(xué)成分及堿度

表8 燒結(jié)礦粒度組成及強度

表9 燒結(jié)礦冶金性能及成本

3.3 試驗結(jié)果分析

針對試驗過程和結(jié)果數(shù)據(jù)，同時結(jié)合實際生產(chǎn)過程，燒結(jié)系統(tǒng)配加蘭炭后主要表現(xiàn)為：

1）從表6可以看出，隨著蘭炭配加量的增高，點火溫度逐漸升高，這是因為蘭炭與焦末相比其干餾不充分，孔隙度比焦末小，因此其燃燒性能沒有焦粉好[1]。但是配加蘭炭后燒結(jié)機速度和煙道壓力并沒有出現(xiàn)明顯變化，說明蘭炭的實際燃燒性能比較好，甚至比焦末還要好（燃燒帶紅層變薄）。

2）從表7所示，不同比例的蘭炭配加對燒結(jié)礦的品位影響不大，因為燒結(jié)礦的品位主要與原料中各含鐵原料的品位有關(guān)，所以改變?nèi)剂戏N類對燒結(jié)礦品位影響不大。另外，從表7可發(fā)現(xiàn)，方案4中蘭炭配比30%時，燒結(jié)礦中FeO的含量較低，這對燒結(jié)礦還原性有利。

3）表8給出了落下試驗后的燒結(jié)礦粒度分布組成，可以看出∶蘭炭的配加比例在0～40%時雖然導(dǎo)致了燒結(jié)礦粒度組成有所變化，但粒度分布的差別不大，小于5mm的粉末均在6%左右，5～25mm燒結(jié)礦比例也都在70%以上。所以，用蘭炭替代部分焦末燃料可以保證燒結(jié)礦有較好的轉(zhuǎn)鼓強度。

4）從表9可見，蘭炭配比從0～40%時，燒結(jié)礦冶金性能沒有明顯差別，當(dāng)蘭炭配比為50%時，燒結(jié)礦低溫還原粉化性能明顯變差。

5）從表9看出，燒結(jié)配加蘭炭末后，燃料單耗增加。原因是蘭炭的固定碳含量較焦末低，為了保證燃料帶的高溫區(qū)有足夠的溫度，必須通過增加燃料的用量來彌補替代燃料的發(fā)熱量不足，因此呈現(xiàn)出燃料單耗上升的現(xiàn)象。但同時由于蘭炭價格低、性價比較高以及易磨碎、利用率高，故燃料總體成本呈下降趨勢[3]。從表9數(shù)據(jù)可以看出，蘭炭配比為30%時，燃料成本最低。

4 結(jié)論

1）在一定條件下，蘭炭替代部分焦末作為燒結(jié)燃料是可行的，但應(yīng)適當(dāng)提高燃料配比和燒結(jié)機點火溫度。

2）蘭炭替代部分焦末作為燒結(jié)燃料，蘭炭的配加比例不大于40%時，對燒結(jié)礦的品位、粒度、轉(zhuǎn)鼓強度以及冶金性能均不會產(chǎn)生太大影響。蘭炭配加比例為30%時，燒結(jié)礦的強度和還原性相對較好。

3）蘭炭配比為30%時，經(jīng)濟效益最佳。蘭炭和焦末的差價越大，經(jīng)濟效益越顯著。

[1] 付林林，孫濤，方俊杰，等.燒結(jié)過程用蘭炭作為燃料替代焦粉的生產(chǎn)試驗[J].河南冶金，2012，20（4）：6-8.

[2] 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.

[3] 張海龍，郭清海，許崇德，等.燒結(jié)配加蘭炭末工業(yè)試驗研究[J].陜西冶金，2014，37（5）：21-23.

Industrial Test of Sintering Proportioning of Sem i-coke

W ang Peipei1,2
（1.Xi'an University of Architecture and Technology,Xi'an Shaanxi 710055;2.Shaanxi Iron and Steel(Group)Co.,Ltd.,Xi'an Shaanxi710018）

In order to reduce the cost of sintering,through the partial replacement of coke power by semi-coke as sintering fuel in the industrial test,and ensure the sintering quality meet the requirement of production technology of blast furnace,Shaanxi Steel Group explores a suitable coal adding proportion to reduce the costof production.

sintering;coke ratio;matching

TF046.4

A

1672-1152（2017）05-0028-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.05.11

2017-08-28

王培培（1985—），女，工程師，大學(xué)本科，畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)，現(xiàn)在西安建筑科技大學(xué)讀工程碩士，從事專業(yè)為鋼鐵冶金。

（編輯：苗運平）