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不同外粉结构和燃料条件对烧结指标影响的试验研究

    李荣玲，永强，黄晓东，王亚利

    (河北钢铁集团宣钢公司炼铁厂 河北 宣化075100)

摘  要  本次烧结杯试验研究25～35％不同外粉结构以及在不同燃料配比和燃料粒度条件下，烧结指标的变化规律。通过研究可知，在同一燃料条件下，随着外粉配比降低和精粉配比增高，烧结指标是降低的趋势；随着外粉配比降低，精粉配比增加，为了保证烧结矿质量，燃料比要增加；当外粉配比在35％时，适宜燃料粒度范围较大，可在70～85％之间；当外粉配比在30％、25％时，燃料粒度中<3mm粒级为80～85％，可改善烧结指标，并且降低固定燃耗。

关键词  外粉结构；燃料配比；燃料粒度；固体燃耗

1     前言

由于近年来外粉价格居高不下，使得烧结原料成本大幅度增加，原料成本上升严重挤压了钢铁企业的盈利空间。为了降低原料成本，就需要减少外矿配比，提高国内精矿的使用比例，而国内精矿的烧结性能低于外矿。宣钢目前360m²烧结机外粉配比保持在40％以上，为了适应将来原料市场变化，需要研究减少外矿配比、增加本地区精粉配比以后烧结指标的变化规律。

2     试验内容及试验方法

2．1  试验内容

通过烧结杯试验研究外粉总数分别为35％、30％和25％时不同配矿、不同燃料配比和燃料粒度时烧结指标的变化规律

2．2试验条件

总秤量75kg，烧结杯内径是300 mm，料层高度500mm，设定工艺参数：点火时间90s、点火温度1150±50℃、点火负压6000Pa、烧结负压：9600Pa。混合料水分以满足制粒条件为主，一混为人工混合，二混为滚筒混合4min。用16～10mm的成品烧结矿铺底料，铺底料2 kg，底料高度20mm；采取人工布料，计算机自动控制烧结过程。烧结结束后，将烧结矿从2m高处自由落下三次，装入振动筛筛330s，大于6．3mm的烧结矿为成品矿，10～6．3mm为小粒级；然后再将大于6．3 mm的烧结矿为成品矿，从2m高处自由落下五次，装入振动筛筛330s，大于6．3mm的烧结矿为成品矿，10—6．3mm为小粒级与之前三次比较，作为抗摔打指标；取7．5 kg做强度指标检测。

3     试验过程、试验结果及分析

3．1  不同外粉配比对烧结指标的影响

3．1．1  不同外粉配比的原料结构和试验数据

首先研究不同外粉配比对烧结指标的影响，确定固定炭为3．69％，燃料粒度<3mm粒级在70～75％。外粉总数35％时确定两个不同外粉结构，30％时两个不同外粉结构和25％时两个不同外粉结构。所用外粉均为宣钢常用外粉。所用外粉化学成分见表1，主要原料结构见表2，试验数据见表3，并根据试验结果取35—2、30—2和25—1方案中的烧结矿作矿相分析，分析结果见表4。

3．1．2试验数据分析

3．1．2．1  对混合料水分的影响

外粉总数为35％两个不同配矿方案中，混合料水分在7．9％，系数在1．4 t／m²．h以上；外粉总数30％两个不同配矿方案中，混合料水分为8．0％时，系数分别为1．389 t／m²．h和1．444t／m²．h％，平均值也达到1．4t／m²．h以上；外粉总数为25％的两个不同配矿方案中，混合料水分在8．1％时，系数均在1．4 t／m²．h以上。由此可知，随着外粉配比的降低，精粉比例的提高，混合料适宜水分是增加的趋势。那是因为随着颗粒料减少，一200目的细矿增加，会使原始颗粒的平均粒径减小，从而使粒层透气性变差，需要提高混合料的水分增强细粉料的制粒。

3．1．2．2对烧结矿质量的影响

从烧结指标来看，35％外粉的二个方案、30％外粉的二个方案和25％外粉的二个方案中系数、成品率和小粒级均较优，强度均在70％以上。由此可知固定炭在3．69％时，燃料粒度在70～75％时，25—35％的外粉结构均能生产出质量较优的烧结矿。

3．1．2．3对矿物成分的影响

从矿物百分含量来看，由于外粉配比降低，赤铁矿百分含量略有下降，磁铁矿百分含量有所增加。

3．1．2．4对化学成分的影响

从烧结矿FeO来看，在同一燃料配比条件下，随着外粉配比降低和精粉配比增高，烧结矿FeO是升高的趋势，说明烧结矿FeO升高是由于原料结构发生变化，精粉带入烧结矿的FeO增高引起的。

从烧结矿TiO₂的含量来看，随着外粉配比降低和精粉配比增高，烧结矿TiO₂含量是逐渐升高的趋势，由于本地区精粉钛含量较高，考虑到烧结矿TiO₂含量高对高炉产生不利影响，建议外粉配比不要低于30℃。

3．2不同燃料配比对烧结指标的影响

3．2．1  不同燃料配比的试验数据

由于增减外粉和精粉会使原料中赤铁矿和磁铁矿比例发生变化，会影响到燃料配比，为了研究不同比例的外粉和精粉结构相适宜的燃料配比，进行以下试验。选取35—2方案、30—3方案和25—1方案，将固定炭含量由3．69％降到3．42％，燃料粒度<3mm的粒级含量仍保持在70～75％，得到的试验结果如下(见表5)：

3．2．2试验数据分析

降低燃料配比以后，35—2—3．42、30—2—3．42和25—1—3．42三个方案当焦粉固定炭为3．42％时，随着外粉配比的降低和精粉比例的提高，混合料水分是增加的趋势，系数、强度、成品率是降低的趋势；其中35—2—3．42方案的烧结指标同焦粉固定炭为3．69％时相比，系数和强度增加。    30—2—3．42和25—1—3．42两个方案的指标与固定炭为3．69％时相比系数提高，成品率降低，强度均降到了’70％以下。焦粉固定炭为3．42％时对35—2—3．42是适宜的，但对30—2—3．42和25—1—3．42两个方案是不适宜，强度降低。也就是说，随着外粉配比降低，精粉配比提高，烧结矿指标会随着降低，因此需要增加燃料配比提高烧结矿质量。

3．3燃料粒度对烧结指标的影响

3．3．1  不同燃料粒度的试验数据

烧结过程中的最高温度在很大程度中取决于燃料粒度的大小。在其它条件相同的情况下，较细的燃料燃烧时产生较高的温度，因为粒度小，比表面积大，燃料速度快，燃料带厚度小，热能集中。但在烧结过程中最高温度不仅取决于燃料粒度的大小，还取决于物料粒度的大小。当燃料粒度与物料粒度相匹配时，即燃料速度与传热速度相匹配达到同步时，高温带的厚度才适中，高温带的温度才最高。燃料粒度的大小决定了烧结过程中热制度的变化①②。

在本次试验中，外粉总数分别为25％、30％和35％时，对应精粉配比分别为33％、28％和22％左右，粉矿和精矿比例不同，因此决定了混合料粒度不同。为了研究不同外粉结构相适宜的燃料粒度，进行以下试验。

在35—2—3．42、30—2—3．42和25—1—3．42结构固定炭为3．42％的基础上，将燃料粒度<3mm粒级含量由70～75％调整为80～85％，得到的试验结果如下：(见表6)

3．3．2试验数据分析

调整焦粉粒度以后，35—2—3．42一细焦方案烧结指标仍优于30—2—3．42一细焦方案和25—1—3．42一细焦方案方案，同35—2—3．42相比烧结指标没有降低，仍保持在较好水平，固体燃耗略有降低，烧结矿FeO含量降低；同35—2相比，系数提高，强度提高，成品率相差不大，固体燃耗有所降低。在本次试验中，外粉配比为35％，精粉配比为22％时，适宜固定炭为3．42％，燃料粒度范围70～85％。

30—2—3．42一细焦烧结指标同30—2—3．42相比，系数提高，强度降低，成品率有所改善，烧结矿FeO含量降低。

25一1一3．42一细焦方案烧结指标同25—1—3．42相比，系数提高，强度有所升高，成品率有所改善，烧结矿FeO含量降低，烧结指标有所改善。说明外粉配比降至25％、精粉配比增加到33％，燃料粒度中<3mm粒级含量在80～85％中适宜的。

由此可见，外粉配比35％时，适宜燃料粒度范围较广，烧结指标较优；外粉配比30％时，需要增加燃料粒度中<3mm粒级含量，可以改善成品率；外粉配比25％，燃料粒度中<3mm粒级含量增加，可以改善成品率和强度指标。并且相同的燃料配比情况下，燃料粒度中<3mm粒级含量增加，可以有效降低烧结矿FeO含量

4    不同结构不同燃料配比和燃料粒度对固定燃耗的影响

当外粉为35％时，随着燃料比的降低，固定燃耗降低，相同燃料比条件下，当燃料粒度较细为80—85时，可以降低固定燃耗，提高烧结矿产、质量；当外粉为30％时，随着燃料比的降低，固定燃耗反而升高，相同燃料比条件下，当燃料粒度<3mm粒级含量为80～85时，可以降低固定燃耗，而且降低幅度较为明显；当外粉为25％时，随着燃料比的降低，固定燃耗略有升高，相同燃料比条件下，当燃料粒度<3mm为80～85时，固定燃耗降低，降低幅度较为明显。

5    试验结论

由以上试验分析可知：

(1)随着外粉配比的降低，精粉比例的提高，混合料适宜水分是增加的趋势。

(2)在同一燃料条件下，随着外粉配比降低和精粉配比增高，烧结指标是降低的趋势。

(3)随着外粉配比降低和精粉配比增高，烧结矿TiO₂含量是逐渐升高的趋势，由于本地区精粉TiO₂含量较高，考虑到烧结矿TiO₂的含量，建议外粉配比不要低于30％。

(4)当外粉配比在35％时，适宜固定炭配比为3．42％，当外粉配比在30％、25％时，适宜固定炭配比为3．69％，随着外粉配比条件下降低，精粉配比增加，烧结矿质量出现下降的趋势，为了保证质量，燃料比适宜增加；当外粉配比在35％时，适宜燃料粒度范围较大，<3mm粒级含量可在70～85％，当外粉配比在30％、25％时，燃料粒度<3mm为80～85时，可改善烧结指标，成品率增加，可以降低烧结矿FeO含量，并有郊降低固定燃耗。

参考文献

[1]  姜涛，傅菊英，等《烧结球团学》长沙：中南工业大学出版社，1994.

[2]  王素平，毕学工，等《煤粉粒度组成对武钢烧结矿铁酸钙生成的影响》烧结球团2008年4月第2期