燃料粒級組成對燒結燃耗及質量影響研究

袁蛟龍

（唐鋼國際工程技術股份有限公司，河北 唐山 063000）

固體燃料消耗在燒結工序能耗中的比重占到75%～80%，燃料配加到含鐵混合料中，為燒結物理化學變化提供所必須的能量，在一系列物料化學變化下，促進燒結礦的形成。燃料的燃燒對燒結礦的產、質量有著相當重要的影響[1-3]。

研究工作者對固體燃料顆粒的燃燒特性研究已有很多，對單一粒徑的燃料顆粒來說，氣體擴散的速率、燃燒反應的能力與顆粒的粒級成反比。顆粒粒級越小，燃燒速度越快，時間越短。在燒結過程中，燃燒很復雜，部分燃料顆粒已嵌入混合料顆粒中，限制了氧氣與碳接觸，厚料層燒結最明顯。燃料粒級過細，燃燒速度快，有部分甚至被主抽風機抽走，隨煙氣排出，熱量不足導致液相量不足，成品率低，返礦增多，配碳量高，能耗高。下文將通過燒結杯實驗的方法來證明0mm~3mm與0.5mm~3mm燃料粒級組成對燒結燃耗及質量的影響。

1 燒結杯實驗方法

燒結杯實驗方法采用抽風燒結。燒結杯尺寸為Ф300mm×600mm，點火負壓與抽風負壓不調整，便于有對比性。

本實驗采用三種配比方案分別配備0mm~3mm原燃料和過篩后0.5mm~3mm 燃料進行燒結杯試驗，分別測定燒結相關參數及燒結礦冶金性能指標的變化，進行對比分析。

2 燒結杯實驗過程

2.1 配比方案

實驗1、3和5配用燃料粒度為0mm~3mm，實驗2、4和6配用燃料粒度為0.5mm~3mm。每個方案燒結實驗用料一起配制、混勻、然后分別配入燃料再次混勻，以保證燒結料物理性能、化學性質盡量一致，裝料及操作方面盡量做到一致，以確保燒結實驗結果更具有代表性，更能體現出實驗的對比性。

表1 實驗方案

表2 實驗各項指標

表3 燒結礦粒級組成

表4 燒結礦化學成分

2.2 參數控制

布料厚度：600 mm ；點火時間：90 s；點火溫度：1100±50 ℃；鋪底料（10~20mm）5 kg。

2.3 實驗結果

見表3，表4。

3 實驗結果分析

本次共采用6組實驗對比方案，每2組方案中的含鐵原料、溶劑的配比一致，其中實驗1、3和5配用燃料粒度為0mm~3mm，實驗2、4和6配用燃料粒度為0.5mm~3mm，通過調整燃料配比量控制燒結礦TFe。通過實驗結果（表2、表3、表4）可以看出，在保證燒結礦TFe含量一致的前提下，配用燃料粒級為0.5mm~3mm的實驗對比配用燃料粒級為0mm~3mm的實驗在燒結速度、轉鼓指數、燒結礦粒度組成與成品率方面均有不同程度提高，固體燃耗下降。

燒結料經過混合制粒后混合料里的較大燃料顆粒燃燒高溫反應溫度更持久，反應區(qū)擴大，有利于促使燒結液相形成，液相生產量較多，粘結相充分，從而引起上述指標改善。整體物料透氣性較好，燒結過程中負壓變化不大。可由實驗確定：通過降低燃料0mm~0.5mm粒級的百分比后可以明顯提高燒結速度、成品率和生產率，改善燒結礦粒度組成，提高燒結礦強度。

實驗1與2、3與4、5與6兩兩對比，實驗2、4、6燒結礦轉鼓強度分別提高1.34%、0.66%和2.94%，這說明實驗1、3、5的燃料粒級組成得到了改善，燒結過程的氧化性氣氛得到了加強，證明燃料的燃燒條件對燒結的結塊和礦化作用起到了一定的促進，燒結礦強度提高，成品率分別提升了4.82%、1.97%和3.39%。

實驗1與2、3與4、5與6兩兩對比，實驗2、4、6燒結礦粒級組成的10mm～40mm粒級所占比例較高，這個范圍的粒度組成有利于高爐穩(wěn)定生產，提高高爐煤氣利用率、降低高爐焦比。

實驗2、4、6因為所配燃料中沒有小于0.5mm的粒級，混合料混合制粒后的原料粒度組成發(fā)生變化，燃料的燃燒得到改善，燒結的氧化氣氛得到加強，燒結混合料里的較大燃料顆粒燃燒高溫反應更持久，有利于促使燒結液相形成，液相生產量較多，粘結相充分，燒結上層熱量增加，加上燒結料層的自動蓄熱作用，促使燒結下層熱量的增強，從而引起指標改善，燒結固體燃料消耗大幅下降。實驗1、3和5中燃料粒級小于0.5mm粒級占到30.5%左右，在燒結過程中一部分被氣流直接抽走，剩余部分燃燒速度較快，造成熱量損失，使燒結過程中反應變差，造成燃料消耗增加。

此次燒結實驗三組方案所產燒結礦冶金性能均較好。燒結過程中固體燃料的配加量合燃料燃燒程度不同，將直接影響到燒結過程氧化性氣氛，進而影響到燒結礦成分的穩(wěn)定、粒級組成與燒結礦冶金性能。在燒結杯實驗過程中我們盡可能的控制FeO含量的一致性，避免由于FeO的變化過大，導致實驗的不具備代表性，對冶金性能的對比不利。相比較而言，雖然冶金性能兩兩對比相差不大，但是實驗2、4和6的燒結礦低溫還原粉化性和還原性更適宜高爐生產需求。

4 結論

（1）相同原料條件，在保證燒結礦TFe含量基本一致的前提下，配用燃料粒級為0.5mm~3mm的實驗較配用燃料粒級為0mm~3mm的實驗，燒結固體燃料消耗下降約5kg/t。

（2）隨著燒結燃料小粒級比例的減少，垂直燒結速度下降，燒結的高溫時間相對增加，燒結礦成品率上升、轉鼓指數提高、燒結礦的粒級組成更加優(yōu)化。

（3）在穩(wěn)定燒結礦FeO、R2不變的情況下，燒結燃料粒度組成的改變，實驗2、4和6的燒結礦低溫還原粉化性和還原性更適宜高爐生產需求。

（4）在實際生產中，有條件的情況下，可以考慮分離出0mm~0.5mm粒級的燃料再進行燒結配加，對燒結生產過程有利。