呂殿明

摘 要：為了弄清固體燃料和熔劑粒度對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)的影響，確定最佳的粒度控制指標(biāo)，邯鋼公司鐵前工藝室采用燒結(jié)杯試驗(yàn)，對(duì)不同固體燃料和熔劑粒度對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)的影響進(jìn)行了試驗(yàn)和分析。

關(guān)鍵詞：固體燃料;熔劑;粒度;燒結(jié)

燒結(jié)是高爐煉鐵前最為重要的生產(chǎn)準(zhǔn)備工序，主要作用是造塊和脫硫，通過燒結(jié)設(shè)備將各種粉狀含鐵原料，配入適量的燃料和熔劑，使之在一定時(shí)間和溫度條件下，發(fā)生一系列物理化學(xué)變化燒結(jié)成塊，從而為高爐煉鐵提供高質(zhì)量的生產(chǎn)原料。燒結(jié)礦產(chǎn)的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)不僅與含鐵原料配料有關(guān)，而且與燒結(jié)所使用固體燃料和熔劑粒度大小有關(guān)，兩者會(huì)從燒結(jié)燃燒帶、高溫保持時(shí)間、液相生成等方面對(duì)燒結(jié)成品率、燒結(jié)塊轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、固體燃耗、生產(chǎn)率等技術(shù)指標(biāo)帶來不同程度的影響。為了弄清固體燃料和熔劑粒度對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)的影響，確定最佳的粒度控制指標(biāo)，邯鋼公司鐵前工藝室采用燒結(jié)杯試驗(yàn)，對(duì)不同固體燃料和熔劑粒度對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)的影響進(jìn)行了試驗(yàn)和分析。

一、試驗(yàn)的基本原理

燒結(jié)生產(chǎn)是通過燒結(jié)設(shè)備將各種粉狀含鐵原料，配入適量的燃料和熔劑，使之在一定時(shí)間和溫度條件下，由粉末狀物質(zhì)燒結(jié)成為致密的多晶塊狀材料。在這個(gè)過程中，固體燃料和熔劑為反應(yīng)的液相生成、顆粒黏結(jié)和再結(jié)晶過程提供了必要的熱量和氣氛條件，對(duì)燒結(jié)礦產(chǎn)各項(xiàng)質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)有很大的影響。這個(gè)影響在很大程度上取決于固體燃料和熔劑的粒度。這是因?yàn)樵谄渌麠l件一定情況下，固體燃料和熔劑的粒度大小決定了其與含鐵原料的混合情況，決定了其與外界氧氣的接觸情況，繼而對(duì)燒結(jié)過程中的碳氧反應(yīng)和燃燒擴(kuò)散帶來影響。如果燃料和熔劑粒度過細(xì)的話，碳氧充分接觸，燃燒速度就會(huì)加快。繼而使燃燒層變薄，不利于液相產(chǎn)生，導(dǎo)致出礦率降低，產(chǎn)品轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度不足，且燃料消耗也大;反之，過大的粒度則不利于碳氧反應(yīng)和燃燒擴(kuò)大，影響生產(chǎn)率。由此可見，適當(dāng)增大燃料和熔劑粒度可以提高液相產(chǎn)生量，改善燒結(jié)礦強(qiáng)度和節(jié)省燃料。為了弄清固定的燒結(jié)原料條件下，不同粒度固體燃料和熔劑對(duì)燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量的影響，我們采用燒結(jié)杯模擬燒結(jié)生產(chǎn)過程進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)。

二、試驗(yàn)材料的準(zhǔn)備及方案說明

1、試驗(yàn)材料的準(zhǔn)備

燒結(jié)原料鐵礦粉取樣自邯鋼燒結(jié)生產(chǎn)線一次料場(chǎng);固體燃料為焦粉，取樣自燒結(jié)機(jī)配料室;生石灰、復(fù)合鎂粉同樣取自燒結(jié)機(jī)配料室。本次試驗(yàn)采用傳統(tǒng)的燒結(jié)杯模擬燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)環(huán)境，試驗(yàn)條件如下：

鋪底料層1Kg（粒度10～16mm）;壓料厚度10mm;燒結(jié)杯直徑200mm;壓料后料層高度（包括鋪底料）800mm;點(diǎn)火溫度1050±50℃;點(diǎn)火時(shí)間1.5min;點(diǎn)火負(fù)壓6kPa;抽風(fēng)機(jī)負(fù)壓14kPa;冷卻負(fù)壓6kPa;篩分粒級(jí)分別為：40、25、16、10、6.3mm;返礦粒度-6.3mm。燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度試驗(yàn)執(zhí)行ISO3271測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)。

2、試驗(yàn)方案

試驗(yàn)材料采用邯鋼生產(chǎn)中實(shí)際配比方案，燒結(jié)原料、燃料和熔劑等也全部取樣自實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，以確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性和可參考性。根據(jù)粉體破碎理論，采用“平均粒度”（M.S）參數(shù)對(duì)固體燃料和熔劑粒度組成進(jìn)行表征。試驗(yàn)以3mm粒級(jí)作為篩分標(biāo)準(zhǔn)，通過增加或減少物料中大于等于該粒級(jí)的比例來改變?nèi)剂虾腿蹌┢骄６?，以觀察燃料和熔劑在不同平均粒度下對(duì)燒結(jié)礦產(chǎn)各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)的影響。熔劑中石灰石粒度采用聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)的方式，用于調(diào)節(jié)燒結(jié)礦二元堿度;燒結(jié)杯試驗(yàn)混合料水分控制在6.5%±0.2%。試驗(yàn)時(shí)，首先按照燒結(jié)混合料配比對(duì)配料進(jìn)行準(zhǔn)確稱量，進(jìn)行干濕混合;預(yù)先將鋪底料平鋪到爐蓖條上，并將待試樣品燒結(jié)料裝入燒結(jié)杯，刮平料面后點(diǎn)火。試驗(yàn)參數(shù)為：點(diǎn)火溫度1100℃、點(diǎn)火負(fù)壓6kPa、燒結(jié)負(fù)壓12kPa、點(diǎn)火時(shí)間2.5min。

三、試驗(yàn)結(jié)果分析

1、燒結(jié)固體燃料粒度對(duì)燒結(jié)主要技術(shù)指標(biāo)的影響

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著燃料焦粉中<1mm粒級(jí)所占比例的減少，垂直燃燒速度加快，燒結(jié)利用系數(shù)隨之呈升高。強(qiáng)度檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度顯著提高。分析原因認(rèn)為，粗顆粒焦粉燃燒時(shí)間較長(zhǎng)，可保持較長(zhǎng)時(shí)間的燒結(jié)高溫帶，從而有利于燒結(jié)礦液相生成;此外，粒級(jí)較大的焦粉顆粒受風(fēng)流影響較小，有利于料層的穩(wěn)定和燃燒熱值的提高。再者，燒結(jié)礦成品率也隨著焦粉中<1mm粒級(jí)的減少，呈現(xiàn)出升高的趨勢(shì)。由于高溫保持時(shí)間較長(zhǎng)使成礦時(shí)間延長(zhǎng)，致使燒結(jié)礦中<5mm的小粒級(jí)礦粒明顯減少，大粒級(jí)部分明顯增多，使燒結(jié)礦粒度和強(qiáng)度指標(biāo)得到改善。在良好的加熱條件下，加速改善了燒結(jié)礦粒度組成，因此從這個(gè)角度來看，燒結(jié)固體燃料消耗也有所降低。

2、熔劑粒度對(duì)燒結(jié)主要技術(shù)指標(biāo)的影響

從試驗(yàn)結(jié)果來看，隨著熔劑平均粒度的增加，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和固體燃料都呈先增加后降低的趨勢(shì)，生產(chǎn)率顯著上升。因此，熔劑平均粒度過大或過小都會(huì)對(duì)燒結(jié)主要技術(shù)指標(biāo)產(chǎn)生不利的影響。分析其原因，當(dāng)熔劑平均粒度較大時(shí)，熔劑會(huì)更多地分布到料層下部，導(dǎo)致料層上部與下部二元堿度偏析增大，影響燒結(jié)礦成分及質(zhì)量的穩(wěn)定性;而熔劑平均粒度較小時(shí)，熔劑又會(huì)過多地分布在溫度相對(duì)偏低的料層中、上部，不利于液相生成，繼而影響其強(qiáng)度等指標(biāo)。

四、試驗(yàn)結(jié)論及建議

由試驗(yàn)結(jié)果可知，適當(dāng)?shù)靥岣吖腆w燃料和熔劑粒度有利于改善燒結(jié)礦產(chǎn)成品率、燒結(jié)塊轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、固體燃耗、生產(chǎn)率等技術(shù)指標(biāo)。通過對(duì)不同固體燃料和熔劑粒度下試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比認(rèn)為，當(dāng)燒結(jié)固體燃料平均粒度在1.81mm，熔劑平均粒度為1.68mm時(shí)，上述技術(shù)指標(biāo)可達(dá)到較為理想的平衡。在今后的生產(chǎn)中可根據(jù)此試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步調(diào)整固體燃料和熔劑粒度，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效益。

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