淺談固體燃料結(jié)構(gòu)對燒結(jié)工藝的影響

張龍

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司煉鐵廠，河北 張家口 075100）

1 引言

進(jìn)入21世紀(jì)，中國鋼鐵工業(yè)經(jīng)過十幾年的高速發(fā)展，鋼鐵企業(yè)大型化、自動化程度都達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。同時(shí)，燒結(jié)生產(chǎn)工藝和技術(shù)也取得了飛越式發(fā)展。從燒結(jié)工藝角度來看，燒結(jié)生產(chǎn)的主要固體燃料是無煙煤和焦粉，它們的燃燒為燒結(jié)過程提供了絕大部分的熱量，在燃料復(fù)雜的燃燒過程中，其燃燒行為和燃燒效果直接決定了燒結(jié)礦產(chǎn)的質(zhì)量和各項(xiàng)冶金性能[1]。因此，選擇適宜的固體燃料結(jié)構(gòu)對提高燒結(jié)礦性能，降低固體燃耗，節(jié)約成本等具有重要意義。

2 宣鋼燒結(jié)生產(chǎn)的基本現(xiàn)狀

目前，宣鋼主要的燒結(jié)生產(chǎn)設(shè)備有，360m2燒結(jié)機(jī)三臺及其配套設(shè)備，單臺日產(chǎn)一萬余噸的燒結(jié)礦，為高爐提供優(yōu)質(zhì)原料。

2.1 宣鋼燒結(jié)工藝技術(shù)的發(fā)展

①采用新技術(shù)和新工藝，三臺燒結(jié)機(jī)實(shí)現(xiàn)混料系統(tǒng)自動加水和自動檢測水分，保證混合料水分穩(wěn)定可控。②采用厚料層燒結(jié)工藝，宣鋼三臺燒結(jié)機(jī)燒結(jié)料層都在750mm以上，基本實(shí)現(xiàn)了厚料層燒結(jié)技術(shù)，這有利于改善燒結(jié)礦的質(zhì)量，降低燒結(jié)生產(chǎn)能源消耗。③采用混合料蒸汽預(yù)熱技術(shù)，目前，宣鋼三臺燒結(jié)機(jī)在機(jī)頭緩沖倉利用余熱的回流蒸汽預(yù)熱混合料，使混合料溫度提高了15～20℃，改善了料層透氣性，同時(shí)也解決了混合料倉的粘料問題。④宣鋼三臺燒結(jié)機(jī)都配備了余熱發(fā)電項(xiàng)目，對環(huán)冷機(jī)冷卻燒結(jié)礦的高溫廢氣進(jìn)行了回收，日發(fā)電30萬余瓦，節(jié)約了能源，提高了經(jīng)濟(jì)效益。⑤采用廢棄物回收利用技術(shù)：目前，通過在混合料大堆上配加鋼渣粉等組成小混料，燒結(jié)除塵灰、煉鋼紅泥加入混合料等技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)了鋼鐵生產(chǎn)廢棄物的回收利用，降低了原料成本，提升了經(jīng)濟(jì)效益[2]。

2.2 宣鋼燒結(jié)工藝存在的問題

燒結(jié)無煙煤種類多，成分不一，頻繁切換煤種對燒結(jié)礦質(zhì)量影響較大。設(shè)備老化嚴(yán)重，固體燃料粒度多有不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象，燒結(jié)布料偏析大，燒結(jié)礦各層質(zhì)量差別較大。燒結(jié)亞鐵按中上線控制，增加了燒結(jié)機(jī)篦條燒損程度，設(shè)備維護(hù)周期縮短，成本增加。

3 固體燃料對燒結(jié)過程的影響

3.1 固體燃料種類和配比對燒結(jié)過程的影響

燒結(jié)所用的固體燃料主要是焦粉和無煙煤，兩者性質(zhì)差別很大。因此，它們對燒結(jié)過程的溫度變化區(qū)間、燒結(jié)礦的化學(xué)成分和各項(xiàng)冶金性能產(chǎn)生的影響也有很大區(qū)別。

①從固體燃耗上看，l～3mm粒級的無煙煤和小于2mm粒級的焦粉燃耗最低。若要考慮燒結(jié)礦產(chǎn)量和冶金性能等綜合指標(biāo)，則以大于0.5mm粒級的無煙煤，以小于3mm粒級焦粉的綜合指標(biāo)最好。②從燃料粒度上看，當(dāng)無煙煤粒度小于1mm，就必須適當(dāng)提高固體燃料的配比，才能保證燒結(jié)過程順利進(jìn)行，并且燃料損耗量較大。而當(dāng)焦粉粒度小于0.5mm時(shí)，對燒結(jié)過程沒有明顯的不利影響，燒結(jié)能正常進(jìn)行且固體燃料消耗不高。

3.2 固體燃料粒度對燒結(jié)過程的影響

①當(dāng)固體粒度粒度過小時(shí)，燃料燃燒速度過快，燃燒帶變窄，燃燒過程在高溫段停留時(shí)間縮短，燒結(jié)產(chǎn)生的液相減少，形成的鈣鐵橄欖石少，燒結(jié)礦強(qiáng)度降低，成品率不高。另外，如果煤粉粒度過小，煤粉所占容積比提高，降低了燒結(jié)料層的透氣性和垂直燃燒速度，燒結(jié)生產(chǎn)率明顯下降，產(chǎn)量降低。②當(dāng)固體燃料的粒度過大時(shí)，碳燃燒速度變慢，燃燒帶變寬，燒結(jié)高溫段時(shí)間長，燒結(jié)料層透氣性變差，垂直燒結(jié)速度降低，利用系數(shù)降低。另外，在布料過程中，燃料偏析增大，大顆粒焦粉或煤粉聚集在料層底部，使料層下部熱量明顯高于上部，從而出現(xiàn)過熔現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致燒結(jié)料層的透氣性下降，并且容易出現(xiàn)粘蓖條現(xiàn)象，設(shè)備維護(hù)周期縮短，降低作業(yè)率。

3.3 固體燃料結(jié)構(gòu)對燒結(jié)礦質(zhì)量的影響

3.3.1 固體燃料結(jié)構(gòu)對燒結(jié)礦還原性的影響

隨著混合料配碳量的增加，燒結(jié)礦還原性逐漸變差，主要原因是配碳增加，燒結(jié)燃燒帶加長，液相產(chǎn)生多，燒結(jié)礦微觀結(jié)構(gòu)中薄壁結(jié)構(gòu)增多，燒結(jié)成品礦中FeO含量增加，還原性降低。另一方面，焦粉粒度增加，偏析使下部燒結(jié)礦亞鐵明顯高于上部，燒結(jié)礦成分不均，影響高爐的穩(wěn)定進(jìn)行。

3.3.2 固體燃料結(jié)構(gòu)對燒結(jié)礦強(qiáng)度的影響

研究表明，用焦粉當(dāng)做固體燃料時(shí)，燒結(jié)速度比使用無煙煤時(shí)要快，而垂直燒結(jié)速度過快會導(dǎo)致燒結(jié)過程中，料層在高溫段停留時(shí)間變短，燒結(jié)礦強(qiáng)度有所降低。為了保證燒結(jié)礦強(qiáng)度，就必須加大燃料配比，調(diào)整焦粉和煤粉的配比比例，適當(dāng)提高煤粉配比，提高燒結(jié)過程中高溫段停留時(shí)間。另一方面，由于煤粉的著火點(diǎn)比焦粉低，適當(dāng)提高煤粉配比可以促進(jìn)焦粉的燃燒，提高表層礦的成礦率，燒結(jié)礦成礦過程得到保障，燒結(jié)成品率也就得到提高。因此，適宜的固體燃料配比，對穩(wěn)定燒結(jié)礦強(qiáng)度具有十分重要的作用。

3.3.3 固體燃料結(jié)構(gòu)對燒結(jié)礦低溫還原粉化性能的影響

固體燃料配比增加有利于燒結(jié)礦中鈣鐵橄欖石的形成，從而為降低燒結(jié)礦在低溫還原過程中的熱應(yīng)力創(chuàng)造了條件[3]。適當(dāng)降低焦粉配比，可以提高燒結(jié)礦中鈣鐵橄欖石含量，降低玻璃質(zhì)含量，使燒結(jié)礦在還原過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力降低，保證燒結(jié)礦低溫還原粉化性能的穩(wěn)定。

4 結(jié)語

綜上所述，在燒結(jié)生產(chǎn)中，要不斷優(yōu)化入燒燃料結(jié)構(gòu)，控制合理的焦煤比，加大燃料粒度抽查，保證合理的燃料粒度，減少混合料中燃料偏析，提高混合料透氣性，保證燒結(jié)礦亞鐵強(qiáng)度，低溫還原粉化性能的穩(wěn)定，為高爐提供優(yōu)質(zhì)原料，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)生產(chǎn)降本增效的目標(biāo)。