烧结富氧的工艺研究

1、. .烧结富氧的工艺研究 谢增*科技学院，* 中国 401331摘要:通过改变天然气流量和氧气过剩系数以及氧气和空气的配比,在实验室进展了一系列点火烧结试验研究,重点考察富氧对烧结点火的影响。研究说明,富氧烧结点火能够降低烧结点火能耗和减少CO2的排放量,同时点火温度上升,烧结料层外表固体燃料的利用率提高,并可获得良好的烧结矿产量、质量指标。当天然气流量为2 m3.h-1,点火时间为1.5 min,助燃风为50%氧气+50%空气(体积分数),氧气过剩系数为1.9的情况下,烧结点火能耗为30.32 MJ.m-2,点火烟气中氧的体积分数为14.28%,所获得的烧结矿成品率和转鼓强度分别为72.32

2、%和65.30%。与助燃风为空气,其它条件不变的情况比较,烟气中氧的体积分数提高了5.17%,烧结矿成品率和转鼓强度分别提高了10.59%和1.97%。关键词: 烧结 富氧 工艺 - 优选. .烧结工艺法是在烧结生产过程中,将含有一定浓度的空气吹入烧结机上方,通过增加空气中的氧含量,进展富氧烧结的连续性生产,到达提高烧结矿产质量,降低固体燃耗的目的。一种新型的烧结工艺生产方法,能够提高料层厚度,改善烧结矿粒度组成,降低固体燃耗,促使硫的顺利脱除。富氧烧结工艺法是有效提高烧结矿产质量的新工艺、新方法。富氧能改善烧结矿强度和粒度组成,降低返矿率且有利于烧结过程脱硫。富氧浓度为21%23%时,烧结矿

3、的物理化学性能及产量指标最好。烧结是一种氧化和复原的物理化学反响过程，烧结过程中的气氛是影响烧结指标和烧结矿质量的重要因素之一。为了获得高质量的烧结矿，并提高烧结矿的产量，降低烧结过程的消耗，进展了铁矿石富氧烧结的试验研究。众所周知，铁酸钙是烧结矿中理想的粘结相，具有良好的强度和复原性。而要形成以铁酸钙为粘结相的烧结矿需要一定的客观条件，生成针状铁酸钙的最正确条件为：比较高的碱度(CaOSiO2一1822)，只有在高碱度条件下，CaO与Fe2O3的结合力才能比CaO与SiO2的结合力强；比较低的烧结温度(磁铁矿原料12301250，赤铁矿12501270)；较高的高温保持时间，约23min；适

4、宜的Al2O3含量，可以促进SFCA的生成；良好的氧化气氛，促进氧化，有利于SFCA形成。综合以上形成针状铁酸钙的条件，在烧结原料条件满足的条件下，低温和高氧化气氛是开展针状铁酸钙的必要工艺条件。为了强化烧结过程中的氧化气氛，可以采取厚料层、降低配碳和富氧烧结工艺措施。 氧浓度的提高有利加快垂直烧结速度，提高烧结矿产量。传统烧结上部料层在烧结生产中由于无法产生有效的蓄热作用，燃烧前沿下移后被快速冷却，烧结过程所需的各项反响得不到充分进展，从而得不到足够的液相，因此烧结表层的质量最低，大量的返矿均来源于表层。如采用烧结富氧，由于碳的燃烧更加充分，产生的热量增多，表层就可能产生较多的液相。增加氧化

5、气氛，促进铁酸钙粘结相的形成，表层烧结矿的质量得到改善，而改善表层烧结矿的质量对于整个烧结作业是十分关键的。因此进展富氧烧结试验时，对烧结矿进展分层检验，以观察富氧烧结对各层烧结矿质量的影响。1 试验原料及方法1.1 试验原料. .word.zl. . .word.zl. .由原料的化学成分可以看出，所用的原料中CVRD铁品位最高，SiO2含量较低。杨迪和梅精铁品位相对较低，SiO2含量较高。梅精中FeO、CaO、MgO和P含量均较高。杨迪和梅精烧损较高。哈默斯利和麦克矿中A12O3含量较高。1.2试验设备与试验方法1.2.1试验设备烧结富氧采用氧气钢瓶供氧，在烧结杯上增加一个富氧罩，富氧罩上

6、方通过管道与流量计和氧气钢瓶连接，富氧罩上方周围带有通气孔。在富氧罩下方，靠近烧结料面上方，有一抽气管，可连接仪表，测量富氧率。烧结点火停顿2分钟后，翻开氧气瓶，按照设定的流量和时间，利用烧结抽风将空气和氧气抽入富氧罩内，在富氧罩内自动混匀后抽入烧结料层，进展富氧烧结。到达设定的富氧时间后，关掉氧气瓶，进展正常的抽风烧结。1.2.2试验方法烧结配料根据梅钢生产配料要求，烧结混合料配比见表2。. .word.zl. . .word.zl. .按照配料要求将各种原料称出后，先人工混匀，再加水混匀，装入圆筒混合机内进展制粒。圆筒混合机尺寸为600 × 1000mm，长度可调，转速17rpm

7、，充填率12。制粒时间为6min。装料前先装入铺底料3Kg，然后将混合料装入烧结杯中，压下510mm，烧结料层640mm，烧结参数为：点火温度1050，点火时间15min，点火抽风负压8Kpa，烧结抽风负压16KPa，冷却抽风负压8Kpa。点火完毕，将富氧罩罩在烧结杯上，烧结2分钟后，开场富氧，根据计算与预备试验，富氧量定为11m3T烧结矿，富氧时间为6分钟，富氧完毕取下富氧罩，继续进展烧结。烧结废气温度到达最高温度为烧结终点，烧结时间为从点火开场到烧结终点的时间。烧结到达终点后，继续抽风冷却，直至废气温度到达200为止。将烧结饼按上、中、下三局局部别从烧结杯中倒出，两组平行试验按上、中、下合

8、并后分别进展落下、筛分和转鼓强度试验。1.3各种性能指标和检验方法1.3.1物理指标烧结中的各项指标定义如下：成品率：成品矿重量所占烧结后总重量的百分比。利用系数：以Tm2h表示。从烧结时间，烧结杯的抽风面积及成品矿(>5mm)重量计算而得。烧结成品重量是从试验所得>5mm重量减去铺底料的重量。计算公式如下：p=60Q/At式中：P一烧结利用系数，tm2·h。Q一成品烧结矿，T。A一烧结杯抽风面积，m2。t一烧结时间，h。转鼓强度：按照国标GB820987测定，该标准与ISO一327175的试验程序根本一样，本试验那么采用15GB8209转鼓，按粒度比例取>25mm

9、，25-10mm试样3Kg，置于转鼓内，转速25rpm，转动时间8min，以鼓后>63mm的重量占入鼓试样重量的百分数为转鼓指数。燃料消耗：每吨成品烧结矿所需干焦粉的kg数，按配人烧结矿混合料的干焦粉重量及成品烧结矿重量计算。132冶金性能指标复原性：采用国家标准GBT1324191试验装置及检验方法，试样粒度10125mm，重量500±01g，复原温度900，复原气体流量15NLmin，成分30CO十70N：，复原时间180min，按下式计算复原度和复原速率指数。式中：m0试样的质量(g)，mt分别是复原开场前及复原t min后的试样重量(g)，t30：复原度到达30时的时间

10、(min)，t60：复原度到达60时的时间(min)。低温复原粉化率：采用国家标准GBT1324291试验装置及试验方法，试样粒度10125mm，重量500土01g，复原温度500，复原时间60分钟，复原气体流量15NLmin，复原气体成分为20CO、20CO2、60%N2，复原后的样品放在转鼓()内，以转速30 rpm转动10min，转豉后的试样用63，315和05mm方孔筛过筛，以 63mm， 315mm，一05mm的重量百分数作为低温复原粉化性指标。分别以RDI 63，RDI 315，RDI05表示。2 试验结果与分析21烧结指标为了考察富氧烧结对料层不同高度上，特别是上层烧结矿性能的影

11、响，对末富氧烧结试验和富氧烧结试验进展了比较，结果见表3、表4和表5。. .word.zl. . .word.zl. .由表3一表5可以看出：富氧烧结后上层烧结矿转鼓强度提高267，中层烧结矿转鼓强度提高067，下层烧结矿转鼓强度下降033。富氧后烧结矿的FeO含量降低，上、中层分别降低036%、013和下层升高035%，平均降低005。另外，在富氧条件下，上层的平均粒径明显增大。富氧烧结后，受梅精配比大辐提升的影响，烧结料层透气性恶化，利用系数略有下降，内返率略有上升，但槽下返回率下降。综合考虑，烧结返回率还是略有降低，同时烧结矿转鼓强度ISO标准提高了1.52%，这主要因为富氧后使烧结过程

12、氧化气氛增强，烧结矿相构造得到改善，强度有所提高。另外富氧使烧结过程氧化气氛有所增强，燃料反响更充分，燃料利用率改善，烧结过程均匀性增强，从机尾观察，原台车中间较厚的红矿层减薄，红矿层趋于均匀，固体燃料湿下降0.303kg/t。烧结矿低温复原粉化率RDI+3.15、复原性RI指标得到优化，分别提高0.328%和0.6%。富氧点火后，煤气得以更加充分燃烧，燃烧温度提高，点火质量提高，点火煤气耗量降低，煤气单耗下降0.166m3/t。 这说明富氧条件下，燃料的燃烧得到改善，烧结的氧化气氛得到加强，证明了富氧烧结主要对上层烧结结块和矿化起作用，提高了上层烧结矿的强度。由于上层热量增加，烧结自动蓄热作

13、用，富氧烧结会使下层热量增强，FeO也有所提高。富氧烧结可使上、下层烧结矿质量均匀化。22冶金性能指标富氧烧结分层检验烧结矿的复原性和低温复原粉化，结果见表6和图1、图2。. .word.zl. . .word.zl. .由表6和图1及图2可以看出，无论富氧与否，都是上层烧结矿复原性最好，中层次之，下层最差。在富氧的条件下，各料层烧结矿的复原性均有不同程度的提高，尤其是富氧后上层烧结矿的复原性改善最为明显，复原度到达了9292%，效果非常突出。富氧后上层烧结矿的低温复原粉指数最差，下层最好，这与富氧后上层烧结矿的复原度有关，富氧后上层烧结矿FeO最低，复原度最高，复原后孑L隙率也较高，因此低温

14、复原粉化指标RDI 3.15较差。2.3 经济指标富氧烧结对经济效益的影响 从经济效益上来计算，富氧烧结后，梅钢煤气单耗下降产生年效益74.13万元；固体燃料湿下降产生年效益45.77万元；产生的总效益为119.9万元。扣除产生效益局部年烧结矿本钱每吨烧结矿增加的本钱为1.1957元/t，年本钱增加239.5万元。由此看来，富氧烧结后，烧结矿本钱提高了，但是烧结矿强度、RDI、RI明显改善，使成品率增加，有利于高炉冶炼和降低焦比。 3.结论富氧烧结，使燃料燃烧完全改善了燃料利用率 ，降低了固体消耗，提高了烧结矿铁酸钙和粘结相含量，改善了烧结矿相构造，转鼓强度提高了1.52%，低温复原粉化率RDI+3.15和复原性RI指标均得到了优化，分别提高了0.328%和0.6%。同时富氧点火改善了点火质量，增强点火强度，降低点火煤气消耗，虽然富氧烧结后