顧亞楠

(河鋼集團宣鋼公司煉鐵廠，河北張家口075100)

摘要: 介紹了河鋼宣鋼燒結車間在配加蘭炭的實驗過程中，燒結參數、指標變化的情況，研究了蘭炭與焦粉的替代比例及其對燒結礦的質量、性能、燒結設備及過程的影響。結果表明: 在適當的燒結參數和配比下，蘭炭作為燒結燃料對燒結礦的產量、質量以及冶金性能影響不大，當蘭炭配比超過燃料用量的30%時，各項性能指標下降明顯，固體燃耗增加; 蘭炭與焦粉適宜的置換比例為1∶ ( 0． 65 ～ 0． 7) 。

關鍵詞: 燒結； 蘭炭； 燒結礦質量； 燒結參數；燃耗

0 引言

鐵礦石燒結是在高溫條件下進行的，其主要熱量來源是分散在混合料中碳粉的燃燒熱^［1］。鋼鐵企業生產過程中，燒結工序能耗僅次于煉鐵工序，居第二位，一般為企業總能耗的9% ～ 12%，而固體燃耗占79． 8%^［2］。如何降低煉鐵成本從而提高鋼材利潤是各大鋼鐵企業追逐的目標。燒結作為鐵前系統主體之一，其成本的高低影響著最終產品的利潤。其中，固體燃耗對燒結礦成本有著很大的影響，也是直接的降本手段。

蘭炭是一種產自陜北神木縣的半焦，具有固定碳高、發熱值高和價格相對低廉的特點^［3］，是一種很好的降低燃料成本的資源，近年來被一些鋼廠的燒結車間所使用。為了降低燒結成本同時又不會影響燒結礦的質量，2018 年1 月開始，河鋼宣鋼嘗試以蘭炭替代部分焦粉作為燒結燃料，通過反復實驗、數據跟蹤、參數調整等方法，最終確定了最佳的蘭炭配加工藝控制模式。

1 實驗條件

1． 1 原燃料條件

表1 為實驗期間燒結礦的入燒配料結構?？梢钥闯觯愉撔撏夥叟浔瓤刂圃?7% 左右，以澳系粉為主礦粉。配礦中蘭炭、焦粉的質量與粒級組成見表2 及圖1。可知，焦粉固定碳較為穩定，基本在82% ～ 85% 之間; 蘭炭固定碳差值較大，最低73． 62%，最高79． 01%。從粒級組成看，破碎后蘭炭－ 3 mm 粒度含量比焦粉高9． 74%，+ 8 mm 粒級含量比焦粉低1． 53%。另外，蘭炭的揮發分及水分分別比焦粉高8． 2%及7． 6%。

1． 2 燒結參數

為保證在實驗過程中，能夠更好地反應入燒料中配加蘭炭后對燒結礦各項指標的影響，實驗過程中參數控制不發生調整，具體如表3 所示。

1． 3 實驗方案

西安建筑科技大學冶金學院曾對蘭炭的使用效果進行過燒結杯實驗，得出30% 的最佳替換比例^［4］。借鑒他們的實驗結果，結合實際特點將實驗分為三個階段，蘭炭占總燃料量比例分別為20%、30%、40%，對應在燒結配料的比例約為1． 0%、1． 5%、2． 0%。在保證所有外部條件不變的情況下依次進行配加實驗，每一階段實驗時間為1 天。

2 實驗結果

分別對三個階段的實驗過程參數、燒結礦的質量及冶金性能作了統計分析，結果如表4 ～ 6 所示。

由表4 ～ 6 可看出，隨著蘭炭配加比例不斷增加，固體燃耗越來越高，燒結礦轉鼓強度稍有降低，5 ～ 10 mm 小粒級燒結礦量有所升高; 隨著燒結礦FeO 含量的降低，還原粉化指數RDI _{+ 3． 15}降低了15． 9%，還原度基本持平。

3 實驗過程中的問題及調整方案

3． 1 實驗中遇到的問題

( 1) 配加蘭炭后，燒結機尾斷面不整齊且分布不均，存在局部過熔現象。隨著蘭炭比例增加，燒結礦斷面不均勻性更加嚴重，主要是由于蘭炭強度和抗碎性差、燃料粒度分布不合理，經破碎后－ 1 mm粒級含量達到40． 61%， － 3 mm 粒級含量達到75%，燃料布料存在偏析。在實驗階段，隨著蘭炭比例的不斷提高，燒結礦FeO 含量波動越大，因此在實際生產中亞鐵穩定性亦不易控制。

( 2) 配加蘭炭后，點火料面變黃，同樣的煤氣消耗條件下，點火溫度比配加前平均下降20 ℃左右。蘭炭本身粒級偏細、強度不高、揮發分高，因此在燒結過程中燃燒速度快、燒損多。過高的揮發分隨著氣體的析出帶走過多的熱量，造成原有熱量不足，需配加更多焦粉以保證高溫區足夠的溫度，導致固體燃耗升高明顯。隨著蘭炭配比不斷增加，這一情況進一步發展。當配加比例達到總燃料用量的40%時，燒結透氣性逐步惡化，負壓開始升高，且返礦率由20． 28%上升至22． 13%。

( 3) 燒結臺車篦條損壞程度較重。由于蘭炭粒度細、強度低，在抽風過程中，大量細小顆粒的蘭炭偏析分布于料層最底部，夾雜在鋪底料中，燃燒時對篦條損壞巨大。隨著蘭炭配加比例不斷上升，篦條損壞程度就越高，甚至出現粘臺車現象。

( 4) 由于蘭炭灰分高于焦粉，配加后燒結煙道放灰量增加。當蘭炭配加比例達到總燃料用量的20%時，每周需放灰6 h; 配加至30% 時，每周需放灰12 h; 配比達到40%時，每周放灰達15 h。

( 5) 對濕法石灰石脫硫工藝有影響: 脫硫塔內漿液泡沫增加，石膏成型較晚，漿液外溢增加。

3． 2 調整方案

針對實驗過程中出現的問題，在接下來的正式生產過程中，對生產操作制度、參數標準等做了如下調整:

(1) 蘭炭與焦粉的置換比例控制為1∶ ( 0． 65 ～0． 7) ，并隨著蘭炭比例的增加，置換比例控制越來越低。為降低蘭炭粒級細，強度差對燒結過程的影響，騰出灰石倉用作蘭炭配加，蘭炭不破碎直接配用。配用后效果較為理想，篦條損壞程度緩解，但因未經過破碎工序，大于5 mm 的粒級較多，機尾斷面層次不齊，所以要求進廠蘭炭大于5 mm 的粒級含量≤5%。

(2) 控制蘭炭配加比例不應超過總燃料使用量的30%; 燒結過程中提高點火煤氣的使用量，將點火溫度由1 050 ℃提高至1 070 ℃。

(3) 針對蘭炭對臺車篦條損壞程度高，易粘臺車的現象，規定開機前在無鋪底料階段停配蘭炭; 生產中臺車篦條振打設備保持常開狀態; 提高對篦條使用情況的點檢頻率。

(4) 因配加蘭炭會造成點火溫度降低，煤氣單耗和固體燃耗提高，所以生產中必須保證厚料層、低水分的燒結操作，以減少其帶來的不利影響，同時要控制蘭炭過快燃燒，提高料層的自動蓄熱作用及熱量利用率^［5］。

(5) 針對配加蘭炭會影響脫硫工藝的問題，該作業區可適當降低塔內漿液的液位，減少外溢，但由于漿液液位降低，脫硫效率會受到一定影響，因此在實際生產中應注意原料中硫含量的控制。

4 結論

(1) 蘭炭配加比例不應超過總燃料使用量的30%。燒結實驗數據表明，當配加比例大于總燃料量的30%后，燒結各項參數、設備狀況以及人工勞動量均變差，而配加比例在30% 以內對工藝的影響較小。

(2) 蘭炭與焦粉之間的置換比例，可根據各廠不同焦粉質量進行調整，原則控制在1 ∶ ( 0． 65 ～0． 7) 。

(3) 河鋼宣鋼用蘭炭價格為420 元/t，外購焦粉703 元/t，按照燃料比30% 配加替換焦粉使用，置換比例按1∶ 0． 7 進行計算，那么每用1 t 蘭炭替換焦粉將降低燃料費用為703 × 100% － ［420 × 30% +( 1 － 21%) × 703］ = 21． 63 元/t。

(4) 作為新型燒結燃料的蘭炭，由于其價格低且能夠滿足燒結生產需要，在越來越多的企業中得到了應用。通過合理控制蘭炭配加比例并制定相應的操作制度，既可保證燒結礦產、質量不受影響，又達到了降本增效的作用。

參考文獻

［1］李光輝李思導，姜濤，等． 燒結過程中燃料利用率的提高［J］． 燒結球團，1998，( 03) : 29 ～ 34．

［2］姜濤． 燒結球團生產技術手冊［M］． 北京: 冶金工業出版社，2014．

［3］楊雙平，延雨雨，王帥，等． 蘭炭末在燒結礦生產中的應用研究［J］． 礦業工程， 2015，( 06) : 30 ～ 32．

［4］廷雨雨． 蘭炭作為燒結燃料的應用研究［C］． 西安: 西安建筑科技大學冶金學院，2016．

［5］王潤博，張建良，王喆，等． 蘭炭替代焦粉對燒結過程影響研究［J］． 鋼鐵釩鈦， 2015，( 02) : 126 ～ 131．