鏡鐵山鐵礦石還原焙燒豎爐燃燒控制分析研究

李廣文 劉長東

（酒鋼集團(tuán)選燒廠）

酒鋼鏡鐵山鐵礦為一大型火山沉積變質(zhì)熱液迭加成因的鐵礦床，由于后期構(gòu)造運(yùn)動，使礦體分成樺樹溝和黑溝礦區(qū)2 部分［1］。鏡鐵山鐵礦礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造有不規(guī)則條帶狀、塊狀、浸染狀等。主要有用礦物有鏡鐵礦、褐鐵礦、鎂菱鐵礦，磁鐵礦、黃鐵礦少量；脈石礦物主要有石英、碧玉、重晶石及少量鐵白云石，圍巖為千枚巖［2］。鏡鐵山鐵礦石屬于典型難選鐵礦石，塊礦采用豎爐進(jìn)行還原磁化焙燒，焙燒礦通過弱磁選工藝進(jìn)行選別，可有效提高金屬回收率［3］，但是塊礦磁化焙燒豎爐工藝能耗較高，特別是煤氣消耗量較大，有效提高煤氣利用效率可降低鐵礦石的加工成本。

1 礦石及煤氣

1.1 礦 石

還原磁化焙燒原料為鏡鐵山鏡鐵礦石，各礦體礦物組成見表1。

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從表1 可以看出，礦石中主要礦物為鏡鐵礦，還有部分菱鐵礦和褐鐵礦，脈石礦物有碧玉、石英、千枚巖、重晶石、鐵白云石等，屬于典型的難選鐵礦石。

1.2 煤 氣

用于還原磁化焙燒的煤氣由自產(chǎn)高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣按照一定比例混合而成。

從表2 可以看出：高爐煤氣主要有效成分為CO及少量的H2和CH4；焦?fàn)t煤氣主要有效成分為H2，其次為CH4和CO。

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2 不同磁化焙燒條件下廢氣成分變化情況

通過對廢氣中CO 含量的測定，進(jìn)行加熱煤氣量、還原煤氣量、空煤比、燃燒室溫度、還原帶溫度、入爐物料粒級、搬出制度、臺時處理量等工藝參數(shù)優(yōu)化研究，確定最佳工藝制度，達(dá)到提高煤氣利用率，降低廢氣CO含量，節(jié)能降耗的目標(biāo)。

2.1 搬出對煙氣CO含量的影響

從豎爐搬出機(jī)停止運(yùn)行開始檢測廢氣中的CO含量，每2 min記錄1次數(shù)據(jù)，考查豎爐搬出機(jī)停止運(yùn)行后廢氣中CO 含量的變化情況。試驗(yàn)條件：加熱煤氣量3 900 m3/h、空煤比1.1、還原煤氣量1 100 m3/h，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

從圖1 可以看出，豎爐搬出機(jī)停止運(yùn)行后，廢氣中CO 含量持續(xù)降低，搬出機(jī)停止運(yùn)行18 min 后，豎爐廢氣中CO含量趨于平穩(wěn)。

由于鎂菱鐵礦的存在，反應(yīng)釋放CO，豎爐在搬出狀態(tài)時，礦石在豎爐內(nèi)運(yùn)動，礦石間縫隙增加，反應(yīng)釋放的CO 快速進(jìn)入廢氣系統(tǒng)。當(dāng)豎爐停止搬出時，礦石堆積，礦石間縫隙變小，反應(yīng)釋放的CO 緩慢進(jìn)入廢氣系統(tǒng)，導(dǎo)致廢氣中CO 含量隨豎爐搬出狀態(tài)而變化。

豎爐搬出為間歇性搬出，南北兩側(cè)搬出機(jī)交替運(yùn)行，10 min 為一個周期，豎爐廢氣成分含量檢測采取10 min連續(xù)檢測取平均值的方式。

2.2 加熱煤氣量對煙氣CO含量的影響

通過調(diào)整加熱煤氣用量，考察不同加熱煤氣量對煙氣CO含量的影響，試驗(yàn)條件：還原煤氣量1 100 m3/h、空煤比1.1，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

從圖2 可以看出，隨著加熱煤氣用量的增加，廢氣中的CO 含量呈上升趨勢，降低加熱煤氣用量可以減少廢氣中的CO 含量，但是焙燒礦質(zhì)量下降，所以不宜通過降低加熱煤氣用量的方法減少廢氣中的CO含量。

2.3 還原煤氣量對煙氣CO含量的影響

通過調(diào)整還原煤氣用量，考察不同還原煤氣量對煙氣中CO 含量的影響，試驗(yàn)條件：加熱煤氣量3 900 m3/h、空煤比1.1，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

從圖3可以看出，降低還原煤氣用量可以降低廢氣中CO 含量，表明增加還原煤氣用量導(dǎo)致未發(fā)生還原反應(yīng)的煤氣進(jìn)入廢氣系統(tǒng)，造成廢氣中的CO 含量上升。增加還原煤氣用量，廢氣中CO 含量呈上升趨勢，焙燒礦質(zhì)量先上升后下降，表明還原煤氣用量不易過剩，還原煤氣過剩既不利于焙燒礦質(zhì)量，同時也不利于提高煤氣利用效率。

2.4 空煤比對煙氣CO含量的影響

通過調(diào)整空煤比，考察空煤比對煙氣中CO 含量的影響，試驗(yàn)條件：加熱煤氣量3 900 m3/h、還原煤氣量1 100 m3/h，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

從圖4 可以看出，空煤比對豎爐廢氣中CO 含量影響明顯，空煤比降低，廢氣中CO 含量明顯增加；隨空煤比上升，煙氣中CO 含量下降，焙燒礦質(zhì)量呈先上升后下降的趨勢，表明空煤比應(yīng)當(dāng)控制在合理范圍內(nèi)，既有利于提高焙燒礦質(zhì)量，同時也有利于提高煤氣利用效率。

3 總 結(jié)

（1）由于礦石中含有菱鐵礦，菱鐵礦受熱分解產(chǎn)生CO，有益于鐵礦石的磁化焙燒。

（2）根據(jù)研究結(jié)果，確定了合理的焙燒豎爐熱工制度，加熱煤氣量應(yīng)控制在3 900 m3/h 左右，還原煤氣應(yīng)控制在1 100 m3/h 左右，空煤比應(yīng)控制在1.0 左右。

（3）鐵礦石在還原焙燒爐內(nèi)的狀態(tài)影響廢氣中CO含量，運(yùn)動狀態(tài)時廢氣中CO含量明顯高于靜止?fàn)顟B(tài)。