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        燃料粒級組成對燒結(jié)燃耗及質(zhì)量影響研究

        2021-06-28 06:12:46袁蛟龍
        中國金屬通報 2021年8期
        關(guān)鍵詞:成品率粒級高爐

        袁蛟龍

        (唐鋼國際工程技術(shù)股份有限公司,河北 唐山 063000)

        固體燃料消耗在燒結(jié)工序能耗中的比重占到75%~80%,燃料配加到含鐵混合料中,為燒結(jié)物理化學(xué)變化提供所必須的能量,在一系列物料化學(xué)變化下,促進(jìn)燒結(jié)礦的形成。燃料的燃燒對燒結(jié)礦的產(chǎn)、質(zhì)量有著相當(dāng)重要的影響[1-3]。

        研究工作者對固體燃料顆粒的燃燒特性研究已有很多,對單一粒徑的燃料顆粒來說,氣體擴(kuò)散的速率、燃燒反應(yīng)的能力與顆粒的粒級成反比。顆粒粒級越小,燃燒速度越快,時間越短。在燒結(jié)過程中,燃燒很復(fù)雜,部分燃料顆粒已嵌入混合料顆粒中,限制了氧氣與碳接觸,厚料層燒結(jié)最明顯。燃料粒級過細(xì),燃燒速度快,有部分甚至被主抽風(fēng)機(jī)抽走,隨煙氣排出,熱量不足導(dǎo)致液相量不足,成品率低,返礦增多,配碳量高,能耗高。下文將通過燒結(jié)杯實驗的方法來證明0mm~3mm與0.5mm~3mm燃料粒級組成對燒結(jié)燃耗及質(zhì)量的影響。

        1 燒結(jié)杯實驗方法

        燒結(jié)杯實驗方法采用抽風(fēng)燒結(jié)。燒結(jié)杯尺寸為Ф300mm×600mm,點火負(fù)壓與抽風(fēng)負(fù)壓不調(diào)整,便于有對比性。

        本實驗采用三種配比方案分別配備0mm~3mm原燃料和過篩后0.5mm~3mm 燃料進(jìn)行燒結(jié)杯試驗,分別測定燒結(jié)相關(guān)參數(shù)及燒結(jié)礦冶金性能指標(biāo)的變化,進(jìn)行對比分析。

        2 燒結(jié)杯實驗過程

        2.1 配比方案

        實驗1、3和5配用燃料粒度為0mm~3mm,實驗2、4和6配用燃料粒度為0.5mm~3mm。每個方案燒結(jié)實驗用料一起配制、混勻、然后分別配入燃料再次混勻,以保證燒結(jié)料物理性能、化學(xué)性質(zhì)盡量一致,裝料及操作方面盡量做到一致,以確保燒結(jié)實驗結(jié)果更具有代表性,更能體現(xiàn)出實驗的對比性。

        表1 實驗方案

        表2 實驗各項指標(biāo)

        表3 燒結(jié)礦粒級組成

        表4 燒結(jié)礦化學(xué)成分

        2.2 參數(shù)控制

        布料厚度:600 mm ;點火時間:90 s;點火溫度:1100±50 ℃;鋪底料(10~20mm)5 kg。

        2.3 實驗結(jié)果

        見表3,表4。

        3 實驗結(jié)果分析

        本次共采用6組實驗對比方案,每2組方案中的含鐵原料、溶劑的配比一致,其中實驗1、3和5配用燃料粒度為0mm~3mm,實驗2、4和6配用燃料粒度為0.5mm~3mm,通過調(diào)整燃料配比量控制燒結(jié)礦TFe。通過實驗結(jié)果(表2、表3、表4)可以看出,在保證燒結(jié)礦TFe含量一致的前提下,配用燃料粒級為0.5mm~3mm的實驗對比配用燃料粒級為0mm~3mm的實驗在燒結(jié)速度、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、燒結(jié)礦粒度組成與成品率方面均有不同程度提高,固體燃耗下降。

        燒結(jié)料經(jīng)過混合制粒后混合料里的較大燃料顆粒燃燒高溫反應(yīng)溫度更持久,反應(yīng)區(qū)擴(kuò)大,有利于促使燒結(jié)液相形成,液相生產(chǎn)量較多,粘結(jié)相充分,從而引起上述指標(biāo)改善。整體物料透氣性較好,燒結(jié)過程中負(fù)壓變化不大??捎蓪嶒灤_定:通過降低燃料0mm~0.5mm粒級的百分比后可以明顯提高燒結(jié)速度、成品率和生產(chǎn)率,改善燒結(jié)礦粒度組成,提高燒結(jié)礦強度。

        實驗1與2、3與4、5與6兩兩對比,實驗2、4、6燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強度分別提高1.34%、0.66%和2.94%,這說明實驗1、3、5的燃料粒級組成得到了改善,燒結(jié)過程的氧化性氣氛得到了加強,證明燃料的燃燒條件對燒結(jié)的結(jié)塊和礦化作用起到了一定的促進(jìn),燒結(jié)礦強度提高,成品率分別提升了4.82%、1.97%和3.39%。

        實驗1與2、3與4、5與6兩兩對比,實驗2、4、6燒結(jié)礦粒級組成的10mm~40mm粒級所占比例較高,這個范圍的粒度組成有利于高爐穩(wěn)定生產(chǎn),提高高爐煤氣利用率、降低高爐焦比。

        實驗2、4、6因為所配燃料中沒有小于0.5mm的粒級,混合料混合制粒后的原料粒度組成發(fā)生變化,燃料的燃燒得到改善,燒結(jié)的氧化氣氛得到加強,燒結(jié)混合料里的較大燃料顆粒燃燒高溫反應(yīng)更持久,有利于促使燒結(jié)液相形成,液相生產(chǎn)量較多,粘結(jié)相充分,燒結(jié)上層熱量增加,加上燒結(jié)料層的自動蓄熱作用,促使燒結(jié)下層熱量的增強,從而引起指標(biāo)改善,燒結(jié)固體燃料消耗大幅下降。實驗1、3和5中燃料粒級小于0.5mm粒級占到30.5%左右,在燒結(jié)過程中一部分被氣流直接抽走,剩余部分燃燒速度較快,造成熱量損失,使燒結(jié)過程中反應(yīng)變差,造成燃料消耗增加。

        此次燒結(jié)實驗三組方案所產(chǎn)燒結(jié)礦冶金性能均較好。燒結(jié)過程中固體燃料的配加量合燃料燃燒程度不同,將直接影響到燒結(jié)過程氧化性氣氛,進(jìn)而影響到燒結(jié)礦成分的穩(wěn)定、粒級組成與燒結(jié)礦冶金性能。在燒結(jié)杯實驗過程中我們盡可能的控制FeO含量的一致性,避免由于FeO的變化過大,導(dǎo)致實驗的不具備代表性,對冶金性能的對比不利。相比較而言,雖然冶金性能兩兩對比相差不大,但是實驗2、4和6的燒結(jié)礦低溫還原粉化性和還原性更適宜高爐生產(chǎn)需求。

        4 結(jié)論

        (1)相同原料條件,在保證燒結(jié)礦TFe含量基本一致的前提下,配用燃料粒級為0.5mm~3mm的實驗較配用燃料粒級為0mm~3mm的實驗,燒結(jié)固體燃料消耗下降約5kg/t。

        (2)隨著燒結(jié)燃料小粒級比例的減少,垂直燒結(jié)速度下降,燒結(jié)的高溫時間相對增加,燒結(jié)礦成品率上升、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)提高、燒結(jié)礦的粒級組成更加優(yōu)化。

        (3)在穩(wěn)定燒結(jié)礦FeO、R2不變的情況下,燒結(jié)燃料粒度組成的改變,實驗2、4和6的燒結(jié)礦低溫還原粉化性和還原性更適宜高爐生產(chǎn)需求。

        (4)在實際生產(chǎn)中,有條件的情況下,可以考慮分離出0mm~0.5mm粒級的燃料再進(jìn)行燒結(jié)配加,對燒結(jié)生產(chǎn)過程有利。

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