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(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方法

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

本實(shí)驗(yàn)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(yàn)，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(shí)驗(yàn)過程

2.1 配比方案

實(shí)驗(yàn)1、3和5配用燃料粒度為0mm~3mm，實(shí)驗(yàn)2、4和6配用燃料粒度為0.5mm~3mm。每個(gè)方案燒結(jié)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果更具有代表性，更能體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)的對比性。

表1 實(shí)驗(yàn)方案

表2 實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)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(diǎn)火時(shí)間：90 s；點(diǎn)火溫度：1100±50 ℃；鋪底料（10~20mm）5 kg。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

見表3，表4。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

本次共采用6組實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)1、3和5配用燃料粒度為0mm~3mm，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)對比配用燃料粒級為0mm~3mm的實(shí)驗(yàn)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?shí)驗(yàn)確定：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(qiáng)度。

實(shí)驗(yàn)1與2、3與4、5與6兩兩對比，實(shí)驗(yàn)2、4、6燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度分別提高1.34%、0.66%和2.94%，這說明實(shí)驗(yàn)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(qiáng)，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(qiáng)度提高，成品率分別提升了4.82%、1.97%和3.39%。

實(shí)驗(yàn)1與2、3與4、5與6兩兩對比，實(shí)驗(yàn)2、4、6燒結(jié)礦粒級組成的10mm～40mm粒級所占比例較高，這個(gè)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(shí)驗(yàn)2、4、6因?yàn)樗淙剂现袥]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(qiáng)，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(dòng)蓄熱作用，促使燒結(jié)下層熱量的增強(qiáng)，從而引起指標(biāo)改善，燒結(jié)固體燃料消耗大幅下降。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)較配用燃料粒級為0mm~3mm的實(shí)驗(yàn)，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(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)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。