張天啟

（銅陵市旋力特殊鋼有限公司  安徽 銅陵 244000）

摘要：燒結生產中焦粉粒度應選取1～3.15mm；無煙煤必須控制粒度＜1mm的比例不超過20%，代替焦粉比例不超過40%；蘭炭粒度為＜3mm控制在75%左右，同時要嚴防蘭炭過粉碎，減少蘭炭中＜1mm比例；將-1mm細粒焦粉進行外配，改變了原-3mm焦粉同時用于內外配的燃料分加方式；鈣質熔劑和燃料同時分加有利于生成鐵酸鈣、提高燒結成品率、降低燃耗。

關鍵詞：固體燃料的選擇；對燒結指標的影響

1 前言

在燒結過程中，固體燃料為燒結提供熱量，通過抽風燒結，這些熱量用于加熱、干燥燒結料，對燒結料中的鐵礦粉和熔劑進行焙燒，使其中的鐵礦物、脈石礦物和熔劑發生同化反應并生成液相，從而形成燒結礦。因此，燃料的特性對燒結燃料消耗、垂直燒結速度以及產量、質量等指標有著顯著的影響。

2 焦粉粒度選擇及對燒結指標影響

固體燃料粒度的大小對燒結過程的影響很大，粒度過大，燃燒速度慢，燃燒帶變寬，燒結最高溫度降低，燒結過程透氣性變差，垂直燒結速度下降，燒結利用系數降低。同時，若大顆粒燃料布料時因偏析集中在料層下部，加上料層的自動蓄熱作用，使下層熱量大于上層，容易產生過熔，同樣影響料層透氣性。反之，粒度過小，燃燒速度快，液相反應進行得不完全，燒結礦強度變差，成品率降低，燒結機利用系數亦降低。

燒結生產中燃料粒度應保持合適的粒度，綜合固體燃料燃燒性和粒度對厚料層燒結影響的分析結果，應選取焦粉粒度為1～3.15mm。燃料焦粉的合理粒度應控制在＜1mm比例小于30%，1～3mm比例控制在55%左右，＞3mm比例不宜超過15%。控制0.5mm以下的比例。燃料進行優化后，燒結礦中鐵酸鈣數量增加，磁鐵礦和硅酸鹽含量減少，針狀鐵酸鈣明顯增多，且相互交織，形成較為致密的結構，有利于提高燒結礦冷強度。

鞍鋼技術中心在自產磁鐵礦59%、富礦粉21%的配比情況下，進行焦粉粒度試驗結果顯示：為達到燒結礦最大的轉鼓強度，焦粉的粒度分布應該是-1mm占57.2%，1～3mm占25.63%，3～5mm占11.17%，+5mm的6%，燒結礦強度提高約1.5%；為達到燒結礦最大的生產率，焦粉的粒度分布應該是-1mm占47.22%，1～3mm占23.01%，3～5mm占28.68%，+5mm占1.00%。生產率可增加0.1t/㎡·h，燒結速度增加0.7mm/min，利用系數提高0.4%。

3 無煙煤對燒結指標的影響

無煙煤作為固體燃料，與焦粉相比，由于孔隙度小，反應能力和可燃性都比焦粉差，如果大量使用無煙煤代替焦粉時，會使高溫區溫度下降，高溫區厚度增加，垂直燒結速度下降而影響到燒結礦的產量、質量。鑒于此，重慶大學材料科學與工程學院聯合沙鋼鋼鐵研究院，在保證配礦結構不變的條件下，進行了不同無煙煤比例及無煙煤中＜lmm量對燒結生產指標影響試驗，結果如下：

（1）混合料中無煙煤的配比在2.0%時，燒結礦的各項指標均較好。無煙煤比例繼續升高時，對燒結指標的改進無顯著影響；而無煙煤進一步降低到1.7%時，燃料燃燒放熱量降低過多，會引起燒結液相生成量降低，導致燒結成品率、轉鼓指數等指標惡化。因此在實驗的基礎條件下，無煙煤的配比應控制在2.0%。

（2）為保證燒結礦強度，必須控制無煙煤中＜lmm的比例不超過20%。

首鋼京唐實驗結果，由于煤價低、硫低、揮發分低，如焦粉與煤粉存在約150 元的價差，用煤粉替代40%的焦粉，可使燒結礦成本下降1.46 元/噸，對降本增效意義重大。

4 蘭炭作燒結燃料的措施

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，如果能將其用于燒結生產替代焦粉，可在一定程度上降低燒結礦成本。蘭炭和焦粉的工業分析見表1和2。可以看出，蘭炭的熱值較焦粉低，揮發分較焦粉高，理論上蘭炭的燃燒速度要高于焦粉。蘭炭含硫量較焦粉低，有利于降低廢氣中SO₂含量，減少燒結煙氣脫硫的壓力。蘭炭灰分中酸性脈石(SiO₂+A1₂O₃)含量較焦粉低，堿性脈石( CaO+MgO)含量比焦粉高，因此，使用蘭炭有利于降低燒結熔劑消耗。此外，蘭炭的軟化溫度和流動溫度均低于焦粉，灰分軟化溫度(ST)比焦粉低180℃，流動溫度（FT）比焦粉低210℃，因此，蘭炭在燒結過程中更易于燒結液相的生成和粘結，有利于燒結礦質量的提升。

表1  燃料的元素及熱值分析

表2   燃料的灰分成分及熔點

陜鋼漢鋼燒結配加蘭炭的工業試驗總結經驗如下：

（1）燒結用焦粉粒度按＜3mm占80%控制時，適宜的蘭炭粒度為＜3mm控制在75%左右，同時要嚴防蘭炭過粉碎，減少蘭炭中＜1mm比例。

（2）燒結配加蘭炭時，應適當提高燃料配比和燒結機點火溫度，同時實施低碳厚料層燒結。

（3）蘭炭代替焦粉，替代比例在30%以內對燒結礦產量、強度、粒度以及冶金性能均不會產生影響，替代比例為25%時經濟效益最佳。

（4）蘭炭價格比焦粉低120元/t以上時，燒結配加蘭炭才會產生經濟效益。

（5）根據燒結對燃料質量的要求、蘭炭生產的干餾程度以及試驗結果，總結出了燒結用蘭炭的技術要求，如表3所示。

（6）蘭炭易破碎，且易過粉碎，須從源頭上控制蘭炭中小粒度比例，同時進廠蘭炭粒度要均勻，要求3～25mm大于80%，＜1mm部分小于10%。

表3 燒結用蘭炭的技術參考要求（%）

5 燃料分加時的粒度選擇

燃料分加技術是厚料層小球燒結技術的進一步完善，是強化小球燒結技術的必要條件。但由于固體燃料是疏水性物質，簡單地將固體燃料外配，其粘附效果并不佳，這也是傳統的燃料分加技術使用后，固體燃耗并沒有明顯降低的原因。例如鞍鋼二燒進行技術改造，取消了原外配煤工藝，其原因是降燃耗不明顯。此外，相對于混合料而言，固體燃料質量較小，未粘附在混合料小球表面的燃料不容易均勻的分布在混合料中，易造成燒結過程熱量不均勻，使內部循環返礦增多，燒結機生產效率降低。因此，太鋼新建450m²燒結機在燃料分加工藝中設計了燃料分級篩分系統，將-1mm細粒焦粉篩出，通過氣力輸送到二段混合機后的焦粉外配倉進行外配，改變了原-3mm焦粉同時用于內外配的燃料分加方式。

（1）在太鋼新450m²燒結機原料條件和技術裝備下，實施-1mm細粒焦粉外配技術，最佳細焦粉外配比例為50%。

（2）隨著-1mm細粒焦粉外配比例增大，燒結料中+3mm粒級減少，料層原始透氣性變差，但料球表面細粒焦粉粘附量增加，上層固定碳含量提高，解決了厚料層燒結固有的上層熱量不足，返礦率高的缺陷，改善了燃料的燃燒動力學條件，取得了降低固體燃耗，提高轉鼓強度的良好效果。

6燃料、鈣質熔劑同時分加技術

由于單純燃料分加，后加的燃料不易裹在燒結料顆粒上，易使焦粉堵塞燒結料層空隙，對燒結成品率、粒度組成、熱態透氣性等均有影響，垂直燒結速度有所降低。

基于此原因，北京科技大學吳勝利教授團隊提出了將鈣質熔劑和燃料同時分加方案，使外裹燃料更好地粘結在燒結混合料表面，同時鈣質熔劑對焦粉燃燒有催化作用，從而可加快混合料表面的焦粉燃燒速度，使垂直燒結速度增加，燒結礦產量提高。另外，在堿度較高時，鈣質熔劑分加有利于燒結料表層生成更多的鐵酸鈣，從而有利于提高燒結成品率。因此，熔劑燃料分加燒結的燒結礦成品率和粒度組成最好，熱態透氣性較好，固體燃耗最低。

日本鋼管株式會社曾研究過燃料和生石灰分加技術對小球燒結指標的影響，具體做法是將混合料制粒后，在小球表面外滾3.5%的焦粉和0.5%～1.0%的生石灰（一般生石灰可內配2%～4%，外配2%），再將小球布到燒結機上，當生產R=1.0～2.5的小球燒結時，采用生石灰分加技術與生石灰全部內配相比，成品率由69.1%提高到77.9%，利用系數由1.23t/m²·h提高到1.55 t/m²·h；當生產低堿度（R=0.6）小球燒結礦時，生石灰分加后，利用系數由1.48t/m²·h提高到1.64t/m²·h。由此可見，采用生石灰分加技術，增產效果是相當顯著的，生石灰和石灰石分加對燒結技術指標的影響見表4。

表4 生石灰和石灰石分加對燒結技術指標的影響

生石灰分加技術對小球燒結的影響：（1）生石灰分加可使外滾燃料粘附在小球表面，改善混合料的透氣性和強化垂直燒結速度；（2）CaO對焦粉（煤粉）燃燒有催化作用，加速小球表層燃料的燃燒，提高重直燒結速度；（3）在生產高堿度小球燒結礦時，生石灰分加技術有利于小球表面生成以鐵酸鈣為主要粘結相的礦物結構，有利于改善燒結礦的質量。

7 結論

（1）燒結生產中焦粉粒度應選取1～3.15mm；

（2）無煙煤粒度必須控制＜lmm的比例不超過20%，代替焦粉比例不超過40%；

（3）蘭炭粒度為＜3mm控制在75%，同時要嚴防蘭炭過粉碎，減少蘭炭中＜1mm比例；

（4）將-1mm細粒焦粉進行外配，改變原-3mm焦粉同時用于內外配的燃料分加方式，解決了厚料層燒結固有的上層熱量不足，返礦率高的缺陷，改善了燃料的燃燒動力學條件，取得了降低固體燃耗，提高轉鼓強度的良好效果；

（5）鈣質熔劑和燃料同時分加有利于生成鐵酸鈣、提高燒結成品率、降低燃耗。

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