烧结作为钢铁工业生产中不可缺少的重要环节越来越受到钢铁企业的重视，是钢铁生产的第二耗能大户，工序能耗约占吨钢综合能耗的10%，其中固体燃料消耗约占75%-80%[1]。在保证烧结矿产质量的前提下，降低烧结工序能耗，可以减少污染物的排放，同时达到降本增效与环境可持续发展的双重作用。因此，企业及科研单位对烧结节能降耗的研究工作从未停止。
目前，烧结节能降耗途径主要从原料结构、燃料、烧结生产方法、余热回收利用等方面进行优化。烧结工作者主要通过对燃料进行优化，在保证烧结矿产质量的情况下尽量降低其用量，所以，研究燃料特性对烧结矿质量及性能的影响显得尤其重要。
基于以上现状，同时结合企业生产的需求，试验重点研究了燃料的用量、粒度、灰分对烧结矿冷态性能（筛分指数a、转鼓指数t、落下强度f）的影响，为企业烧结生产提供一定的技术指导。
2 试验原燃料性质试验所用原燃料由国内某大型钢铁企业提供。其中，原料的主要化学成分见表1（r2表示二元碱度），燃料工业分析见表2，原燃料的粒度组成和堆积密度见表3。
表1 原料的主要化学成分（％）
|
原料 |
tfe |
feo |
sio2 |
al2o3 |
cao |
mgo |
s |
p |
h2o |
r2 |
烧损 |
|
混匀矿 |
59.15 |
5.10 |
6.08 |
2.99 |
3.16 |
0.85 |
0.074 |
0.021 |
8.10 |
0.52 |
3.65 |
|
高炉返矿 |
52.77 |
8.42 |
6.39 |
2.44 |
12.19 |
2.42 |
0.094 |
0.016 |
0 |
1.91 |
3.62 |
|
内返矿 |
53.42 |
7.65 |
6.25 |
2.74 |
13.10 |
2.56 |
0.106 |
0.018 |
0 |
2.10 |
0.45 |
|
除尘灰 |
46.68 |
3.83 |
6.69 |
2.21 |
14.78 |
3.00 |
0.157 |
0.022 |
0.07 |
2.21 |
5.75 |
|
白云石 |
- |
- |
0.88 |
0.40 |
29.01 |
21.29 |
0.007 |
0.004 |
2.30 |
- |
45.95 |
|
生石灰 |
- |
- |
3.05 |
0.67 |
78.88 |
1.73 |
0.037 |
0.003 |
0 |
- |
9.36 |
|
石灰石 |
- |
- |
2.03 |
0.34 |
49.92 |
0.75 |
0.011 |
0.001 |
3.13 |
- |
42.17 |
表2 燃料工业分析（％）
|
原料 |
灰分 |
挥发分 |
发热值（kj/kg） |
固定碳 |
硫 |
空干基水分 |
水分 |
|
煤粉 |
23.09 |
9.14 |
26191.2 |
67.12 |
2.00 |
0.65 |
8.33 |
|
焦粉 |
23.12 |
2.48 |
25019.4 |
74.17 |
0.58 |
0.81 |
10.17 |
表3 原燃料的粒度组成（%）和堆积密度（g/cm3）
|
原料种类 |
<3mm |
3～5mm |
5～8mm |
>8mm |
堆积密度 |
|
混匀料 |
56.48 |
14.73 |
18.90 |
9.89 |
1.92 |
|
高炉返矿 |
60.18 |
20.08 |
17.26 |
2.48 |
2.09 |
|
内返矿 |
70.33 |
21.22 |
7.07 |
1.38 |
1.90 |
|
煤粉 |
78.92 |
16.40 |
4.08 |
0.60 |
0.71 |
|
焦粉 |
80.61 |
15.23 |
3.45 |
0.71 |
0.74 |
试验流程见图1。装杯前先在烧结杯底部装入1.0kg粒度为10-16mm的烧结矿作为铺底料，若是当天第一杯试验，则铺底料前需预热烧结杯，然后将按照一定比例事先混匀好的15.0kg的混合料（一次混合混合料的水分在3.5%左右，二次混合混合料水分在7.5%左右，一混二混水分含量均按内配计算）装入φ150×500mm的烧结杯中，并将料面刮平，再用压力板垂直均匀向下压缩约20mm，然后准备点火。其中，点火时间为2min，点火温度控制在1050±25℃，点火负压为6.6kpa，烧结抽风负压为9.0kpa，烧结终点时废气的平均温度为278℃。
图1 烧结试验流程
4 试验结果与讨论 4.1 燃料用量对烧结矿冷态性能的影响根据企业要求，试验中始终保持混匀矿∶高炉返矿∶内返矿用量比接近56∶7∶21（按湿重计算，下同），煤粉和焦粉重量比为1∶1，除尘灰及熔剂用量不变。试验考察了燃料用量（内配，下同）对烧结矿冷态性能的影响。具体配矿方案见表4，试验结果见图2。
从图2可以看出，随着燃料用量的增加，烧结矿的筛分指数减小（成品率增加），转鼓指数和落下强度均增加。合格的烧结矿一般要求筛分指数不小于13.0%，转鼓指数不小于60.0%，落下强度不小于80%，故试验选择燃料用量为4.5%，此时烧结矿的筛分指数为13.0%，转鼓指数为65.1%，落下强度为85.7%。
表4 燃料用量试验配矿方案（%）
|
用量 |
混匀料 |
高炉返矿 |
内返矿 |
除尘灰 |
石灰石 |
生石灰 |
白云石 |
|
4.0 |
55.3 |
6.9 |
20.8 |
2.0 |
4 |
3 |
4 |
|
4.2 |
55.2 |
6.9 |
20.7 |
2.0 |
4 |
3 |
4 |
|
4.5 |
55.0 |
6.9 |
20.6 |
2.0 |
4 |
3 |
4 |
|
5.0 |
54.7 |
6.8 |
20.5 |
2.0 |
4 |
3 |
4 |
\s
■—筛分指数a；▲—转鼓指数t；◆—落下强度f
图2 燃料用量对烧结矿冷态性能的影响
4.2 燃料粒度对烧结矿冷态性能的影响当燃料用量为4.5%，其它试验条件同4.1，燃料粒度（小于3mm所占比例）对烧结矿冷态性能的影响试验结果见图3。
从图3可以看出，随着燃料粒度的减小，烧结矿的筛分指数减小，当达到一定粒度时，其变化不明显；转鼓指数和落下强度则先升高后降低。试验选择燃料粒度为-3mm占82.0%，此时烧结矿的筛分指数为12.9%，转鼓指数为66.1%，落下强度为87.6%。
\s
■—筛分指数a；▲—转鼓指数t；◆—落下强度f
图3 燃料粒度对烧结矿冷态性能的影响
4.3 燃料灰分对烧结矿冷态性能的影响当燃料粒度为-3mm占82.0%，其它试验条件同4.2时，燃料灰分对烧结矿冷态性能的影响试验结果见图4。
从图4可以看出，燃料灰分的变化对烧结矿的筛分指数和落下强度的影响比较明显。随着燃料灰分的增加，烧结矿的筛分指数减小，当超过23.1%时，其变化不明显；转鼓指数和落下强度则随着燃料灰分的增加而升高。当燃料的灰分不低于23.1%时才可以获得合格的烧结矿，这是因为燃料灰分太低，固定碳含量高，燃耗增加，使烧结温度升高，燃烧带加宽，烧结矿出现局部过熔，从而造成硅酸盐熔体增加，这些熔体局部有骸晶结构出现，且组织结构分布不均，对烧结矿的强度不利[2]。当燃料灰分为25.0%时，烧结矿的筛分指数为12.8%，转鼓指数为67.6%，落下强度为87.8%。
\s
■—筛分指数a；▲—转鼓指数t；◆—落下强度f
图4 燃料灰分对烧结矿冷态性能的影响
5 结 论研究结果表明，在给定的试验条件下，增加燃料的用量，烧结矿的筛分指数减小，转鼓指数和落下强度均增加；减小燃料的粒度，烧结矿的筛分指数减小，转鼓指数和落下强度均先增大后减小；增加燃料的灰分，烧结矿的筛分指数减小，转鼓指数和落下强度均增大。
浏览全文请至论文频道搜索《燃料特性对烧结矿冷态性能的影响》
免责声明：矿库网文章内容来源于网络，为了传递信息，我们转载部分内容，尊重原作者的版权。所有转载文章仅用于学习和交流之目的，并非商业用途。如有侵权，请及时联系我们删除。感谢您的理解与支持。
