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        鏡鐵山鐵礦石還原焙燒豎爐燃燒控制分析研究

        2021-04-08 03:25:16李廣文劉長東
        現(xiàn)代礦業(yè) 2021年2期
        關鍵詞:煙氣

        李廣文 劉長東

        (酒鋼集團選燒廠)

        酒鋼鏡鐵山鐵礦為一大型火山沉積變質(zhì)熱液迭加成因的鐵礦床,由于后期構造運動,使礦體分成樺樹溝和黑溝礦區(qū)2 部分[1]。鏡鐵山鐵礦礦石結構構造有不規(guī)則條帶狀、塊狀、浸染狀等。主要有用礦物有鏡鐵礦、褐鐵礦、鎂菱鐵礦,磁鐵礦、黃鐵礦少量;脈石礦物主要有石英、碧玉、重晶石及少量鐵白云石,圍巖為千枚巖[2]。鏡鐵山鐵礦石屬于典型難選鐵礦石,塊礦采用豎爐進行還原磁化焙燒,焙燒礦通過弱磁選工藝進行選別,可有效提高金屬回收率[3],但是塊礦磁化焙燒豎爐工藝能耗較高,特別是煤氣消耗量較大,有效提高煤氣利用效率可降低鐵礦石的加工成本。

        1 礦石及煤氣

        1.1 礦 石

        還原磁化焙燒原料為鏡鐵山鏡鐵礦石,各礦體礦物組成見表1。

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        從表1 可以看出,礦石中主要礦物為鏡鐵礦,還有部分菱鐵礦和褐鐵礦,脈石礦物有碧玉、石英、千枚巖、重晶石、鐵白云石等,屬于典型的難選鐵礦石。

        1.2 煤 氣

        用于還原磁化焙燒的煤氣由自產(chǎn)高爐煤氣和焦爐煤氣按照一定比例混合而成。

        從表2 可以看出:高爐煤氣主要有效成分為CO及少量的H2和CH4;焦爐煤氣主要有效成分為H2,其次為CH4和CO。

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        2 不同磁化焙燒條件下廢氣成分變化情況

        通過對廢氣中CO 含量的測定,進行加熱煤氣量、還原煤氣量、空煤比、燃燒室溫度、還原帶溫度、入爐物料粒級、搬出制度、臺時處理量等工藝參數(shù)優(yōu)化研究,確定最佳工藝制度,達到提高煤氣利用率,降低廢氣CO含量,節(jié)能降耗的目標。

        2.1 搬出對煙氣CO含量的影響

        從豎爐搬出機停止運行開始檢測廢氣中的CO含量,每2 min記錄1次數(shù)據(jù),考查豎爐搬出機停止運行后廢氣中CO 含量的變化情況。試驗條件:加熱煤氣量3 900 m3/h、空煤比1.1、還原煤氣量1 100 m3/h,試驗結果見圖1。

        從圖1 可以看出,豎爐搬出機停止運行后,廢氣中CO 含量持續(xù)降低,搬出機停止運行18 min 后,豎爐廢氣中CO含量趨于平穩(wěn)。

        由于鎂菱鐵礦的存在,反應釋放CO,豎爐在搬出狀態(tài)時,礦石在豎爐內(nèi)運動,礦石間縫隙增加,反應釋放的CO 快速進入廢氣系統(tǒng)。當豎爐停止搬出時,礦石堆積,礦石間縫隙變小,反應釋放的CO 緩慢進入廢氣系統(tǒng),導致廢氣中CO 含量隨豎爐搬出狀態(tài)而變化。

        豎爐搬出為間歇性搬出,南北兩側搬出機交替運行,10 min 為一個周期,豎爐廢氣成分含量檢測采取10 min連續(xù)檢測取平均值的方式。

        2.2 加熱煤氣量對煙氣CO含量的影響

        通過調(diào)整加熱煤氣用量,考察不同加熱煤氣量對煙氣CO含量的影響,試驗條件:還原煤氣量1 100 m3/h、空煤比1.1,試驗結果見圖2。

        從圖2 可以看出,隨著加熱煤氣用量的增加,廢氣中的CO 含量呈上升趨勢,降低加熱煤氣用量可以減少廢氣中的CO 含量,但是焙燒礦質(zhì)量下降,所以不宜通過降低加熱煤氣用量的方法減少廢氣中的CO含量。

        2.3 還原煤氣量對煙氣CO含量的影響

        通過調(diào)整還原煤氣用量,考察不同還原煤氣量對煙氣中CO 含量的影響,試驗條件:加熱煤氣量3 900 m3/h、空煤比1.1,試驗結果見圖3。

        從圖3可以看出,降低還原煤氣用量可以降低廢氣中CO 含量,表明增加還原煤氣用量導致未發(fā)生還原反應的煤氣進入廢氣系統(tǒng),造成廢氣中的CO 含量上升。增加還原煤氣用量,廢氣中CO 含量呈上升趨勢,焙燒礦質(zhì)量先上升后下降,表明還原煤氣用量不易過剩,還原煤氣過剩既不利于焙燒礦質(zhì)量,同時也不利于提高煤氣利用效率。

        2.4 空煤比對煙氣CO含量的影響

        通過調(diào)整空煤比,考察空煤比對煙氣中CO 含量的影響,試驗條件:加熱煤氣量3 900 m3/h、還原煤氣量1 100 m3/h,試驗結果見圖4。

        從圖4 可以看出,空煤比對豎爐廢氣中CO 含量影響明顯,空煤比降低,廢氣中CO 含量明顯增加;隨空煤比上升,煙氣中CO 含量下降,焙燒礦質(zhì)量呈先上升后下降的趨勢,表明空煤比應當控制在合理范圍內(nèi),既有利于提高焙燒礦質(zhì)量,同時也有利于提高煤氣利用效率。

        3 總 結

        (1)由于礦石中含有菱鐵礦,菱鐵礦受熱分解產(chǎn)生CO,有益于鐵礦石的磁化焙燒。

        (2)根據(jù)研究結果,確定了合理的焙燒豎爐熱工制度,加熱煤氣量應控制在3 900 m3/h 左右,還原煤氣應控制在1 100 m3/h 左右,空煤比應控制在1.0 左右。

        (3)鐵礦石在還原焙燒爐內(nèi)的狀態(tài)影響廢氣中CO含量,運動狀態(tài)時廢氣中CO含量明顯高于靜止狀態(tài)。

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