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烧结富氧的工艺研究
烧结富氧的工艺研究
谢增
〔XX科技学院,XX中国401331〕
摘要:
通过改变天然气流量和氧气过剩系数以及氧气和空气的配比,在实验室进展了一系列点火烧结试验研究,重点考察富氧对烧结点火的影响。
研究说明,富氧烧结点火能够降低烧结点火能耗和减少CO2的排放量,同时点火温度上升,烧结料层外表固体燃料的利用率提高,并可获得良好的烧结矿产量、质量指标。
当天然气流量为2m3.h-1,点火时间为1.5min,助燃风为50%氧气+50%空气(体积分数),氧气过剩系数为1.9的情况下,烧结点火能耗为30.32MJ.m-2,点火烟气中氧的体积分数为14.28%,所获得的烧结矿成品率和转鼓强度分别为72.32%和65.30%。
与助燃风为空气,其它条件不变的情况比拟,烟气中氧的体积分数提高了5.17%,烧结矿成品率和转鼓强度分别提高了10.59%和1.97%。
关键词:
烧结富氧工艺
烧结工艺法是在烧结生产过程中,将含有一定浓度的空气吹入烧结机上方,通过增加空气中的氧含量,进展富氧烧结的连续性生产,到达提高烧结矿产质量,降低固体燃耗的目的。
一种新型的烧结工艺生产方法,能够提高料层厚度,改善烧结矿粒度组成,降低固体燃耗,促使硫的顺利脱除。
富氧烧结工艺法是有效提高烧结矿产质量的新工艺、新方法。
富氧能改善烧结矿强度和粒度组成,降低返矿率且有利于烧结过程脱硫。
富氧浓度为21%~23%时,烧结矿的物理化学性能及产量指标最好。
烧结是一种氧化和复原的物理化学反响过程,烧结过程中的气氛是影响烧结指标和烧结矿质量的重要因素之一。
为了获得高质量的烧结矿,并提高烧结矿的产量,降低烧结过程的消耗,进展了铁矿石富氧烧结的试验研究。
众所周知,铁酸钙是烧结矿中理想的粘结相,具有良好的强度和复原性。
而要形成以铁酸钙为粘结相的烧结矿需要一定的客观条件,生成针状铁酸钙的最正确条件为:
①比拟高的碱度(CaO/SiO2一1.8~2.2),只有在高碱度条件下,CaO与Fe2O3的结合力才能比CaO与SiO2的结合力强;②比拟低的烧结温度(磁铁矿原料1230~1250℃,赤铁矿1250~1270℃);③较高的高温保持时间,约2—3min;④适宜的Al2O3含量,可以促进SFCA的生成;⑤良好的氧化气氛,促进氧化,有利于SFCA形成。
综合以上形成针状铁酸钙的条件,在烧结原料条件满足的条件下,低温和高氧化气氛是开展针状铁酸钙的必要工艺条件。
为了强化烧结过程中的氧化气氛,可以采取厚料层、降低配碳和富氧烧结工艺措施。
氧浓度的提高有利加快垂直烧结速度,提高烧结矿产量。
传统烧结上部料层在烧结生产中由于无法产生有效的蓄热作用,燃烧前沿下移后被快速冷却,烧结过程所需的各项反响得不到充分进展,从而得不到足够的液相,因此烧结表层的质量最低,大量的返矿均来源于表层。
如采用烧结富氧,由于碳的燃烧更加充分,产生的热量增多,表层就可能产生较多的液相。
增加氧化气氛,促进铁酸钙粘结相的形成,表层烧结矿的质量得到改善,而改善表层烧结矿的质量对于整个烧结作业是十分关键的。
因此进展富氧烧结试验时,对烧结矿进展分层检验,以观察富氧烧结对各层烧结矿质量的影响。
1试验原料及方法
1.1试验原料
由原料的化学成分可以看出,所用的原料中CVRD铁品位最高,SiO2含量较低。
杨迪和梅精铁品位相对较低,SiO2含量较高。
梅精中FeO、CaO、MgO和P含量均较高。
杨迪和梅精烧损较高。
哈默斯利和麦克矿中A12O3含量较高。
1.2试验设备与试验方法
1.2.1试验设备
烧结富氧采用氧气钢瓶供氧,在烧结杯上增加一个富氧罩,富氧罩上方通过管道与流量计和氧气钢瓶连接,富氧罩上方周围带有通气孔。
在富氧罩下方,靠近烧结料面上方,有一抽气管,可连接仪表,测量富氧率。
烧结点火停顿2分钟后,翻开氧气瓶,按照设定的流量和时间,利用烧结抽风将空气和氧气抽入富氧罩内,在富氧罩内自动混匀后抽入烧结料层,进展富氧烧结。
到达设定的富氧时间后,关掉氧气瓶,进展正常的抽风烧结。
1.2.2试验方法
烧结配料根据梅钢生产配料要求,烧结混合料配比见表2。
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按照配料要求将各种原料称出后,先人工混匀,再加水混匀,装入圆筒混合机内进展制粒。
圆筒混合机尺寸为ф600×1000mm,长度可调,转速17rpm,充填率12%。
制粒时间为6min。
装料前先装入铺底料3Kg,然后将混合料装入烧结杯中,压下5—10mm,烧结料层640mm,烧结参数为:
点火温度1050℃,点火时间1.5min,点火抽风负压8Kpa,烧结抽风负压16KPa,冷却抽风负压8Kpa。
点火完毕,将富氧罩罩在烧结杯上,烧结2分钟后,开场富氧,根据计算与预备试验,富氧量定为11m3/T烧结矿,富氧时间为6分钟,富氧完毕取下富氧罩,继续进展烧结。
烧结废气温度到达最高温度为烧结终点,烧结时间为从点火开场到烧结终点的时间。
烧结到达终点后,继续抽风冷却,直至废气温度到达200℃为止。
将烧结饼按上、中、下三局部分别从烧结杯中倒出,两组平行试验按上、中、下合并后分别进展落下、筛分和转鼓强度试验。
1.3各种性能指标和检验方法
1.3.1物理指标
烧结中的各项指标定义如下:
成品率:
成品矿重量所占烧结后总重量的百分比。
利用系数:
以T/m2.h表示。
从烧结时间,烧结杯的抽风面积及成品矿(>5mm)重量计算而得。
烧结成品重量是从试验所得>5mm重量减去铺底料的重量。
计算公式如下:
p=60Q/At
式中:
P一烧结利用系数,t/m2·h。
Q一成品烧结矿,T。
A一烧结杯抽风面积,m2。
t一烧结时间,h。
转鼓强度:
按照国标GB8209—87测定,该标准与ISO一3271—75的试验程序根本一样,本试验那么采用1/5GB8209转鼓,按粒度比例取>25mm,25--10mm试样3Kg,置于转鼓内,转速25rpm,转动时间8min,以鼓后>6.3mm的重量占入鼓试样重量的百分数为转鼓指数。
燃料消耗:
每吨成品烧结矿所需干焦粉的kg数,按配人烧结矿混合料的干焦粉重量及成品烧结矿重量计算。
1.3.2冶金性能指标
复原性:
采用国家标准GB/T13241—91试验装置及检验方法,试样粒度10~12.5mm,重量500±0.1g,复原温度900℃,复原气体流量15NL/min,成分30%CO十70%N:
,复原时间180min,按下式计算复原度和复原速率指数。
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式中:
m0试样的质量(g),
mt分别是复原开场前及复原tmin后的试样重量(g),
t30:
复原度到达30%时的时间(min),
t60:
复原度到达60%时的时间(min)。
低温复原粉化率:
采用国家标准GB/T13242—91试验装置及试验方法,试样粒度10~12.5mm,重量500土0.1g,复原温度500℃,复原时间60分钟,复原气体流量15NL/min,复原气体成分为20%CO、20%CO2、60%N2,复原后的样品放在转鼓()内,以转速30rpm转动10min,转豉后的试样用6.3,3.15和0.5mm方孔筛过筛,以6.3mm,3.15mm,一0.5mm的重量百分数作为低温复原粉化性指标。
分别以RDI6.3,RDI3.15,RDI-0.5表示。
2试验结果与分析
2.1烧结指标
为了考察富氧烧结对料层不同高度上,特别是上层烧结矿性能的影响,对末富氧烧结试验和富氧烧结试验进展了比拟,结果见表3、表4和表5。
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由表3一表5可以看出:
富氧烧结后上层烧结矿转鼓强度提高2.67%,中层烧结矿转鼓强度提高0.67%,下层烧结矿转鼓强度下降0.33%。
富氧后烧结矿的FeO含量降低,上、中层分别降低0.36%、0.13%和下层升高0.35%,平均降低0.05%。
另外,在富氧条件下,上层的平均粒径明显增大。
富氧烧结后,受梅精配比大辐提升的影响,烧结料层透气性恶化,利用系数略有下降,内返率略有上升,但槽下返回率下降。
综合考虑,烧结返回率还是略有降低,同时烧结矿转鼓强度〔ISO标准〕提高了1.52%,这主要因为富氧后使烧结过程氧化气氛增强,烧结矿相构造得到改善,强度有所提高。
另外富氧使烧结过程氧化气氛有所增强,燃料反响更充分,燃料利用率改善,烧结过程均匀性增强,从机尾观察,原台车中间较厚的红矿层减薄,红矿层趋于均匀,固体燃料〔湿〕下降0.303kg/t。
烧结矿低温复原粉化率RDI+3.15、复原性RI指标得到优化,分别提高0.328%和0.6%。
富氧点火后,煤气得以更加充分燃烧,燃烧温度提高,点火质量提高,点火煤气耗量降低,煤气单耗下降0.166m3/t。
这说明富氧条件下,燃料的燃烧得到改善,烧结的氧化气氛得到加强,证明了富氧烧结主要对上层烧结结块和矿化起作用,提高了上层烧结矿的强度。
由于上层热量增加,烧结自动蓄热作用,富氧烧结会使下层热量增强,FeO也有所提高。
富氧烧结可使上、下层烧结矿质量均匀化。
2.2冶金性能指标
富氧烧结分层检验烧结矿的复原性和低温复原粉化,结果见表6和图1、图2。
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由表6和图1及图2可以看出,无论富氧与否,都是上层烧结矿复原性最好,中层次之,下层最差。
在富氧的条件下,各料层烧结矿的复原性均有不同程度的提高,尤其是富氧后上层烧结矿的复原性改善最为明显,复原度到达了92.92%,效果非常突出。
富氧后上层烧结矿的低温复原粉指数最差,下层最好,这与富氧后上层烧结矿的复原度有关,富氧后上层烧结矿FeO最低,复原度最高,复原后孑L隙率也较高,因此低温复原粉化指标RDI3.15较差。
2.3经济指标
富氧烧结对经济效益的影响从经济效益上来计算,富氧烧结后,梅钢煤气单耗下降产生年效益74.13万元;固体燃料〔湿〕下降产生年效益45.77万元;产生的总效益为119.9万元。
扣除产生效益局部年烧结矿本钱每吨烧结矿增加的本钱为1.1957元/t,年本钱增加239.5万元。
由此看来,富氧烧结后,烧结矿本钱提高了,但是烧结矿强度、RDI、RI明显改善,使成品率增加,有利于高炉冶炼和降低焦比。
3.结论
富氧烧结,使燃料燃烧完全改善了燃料利用率,降低了固体消耗,提高了烧结矿铁酸钙和粘结相含量,改善了烧结矿相构造,转鼓强度提高了1.52%,低温复原粉化率RDI+3.15和复原性RI指标均得到了优化,分别提高了0.328%和0.6%。
同时富氧点火改善了点火质量,增强点火强度,降低点火煤气消耗,虽然富氧烧结后,烧结矿本钱提高了,但是烧结矿强度、RDI、RI明显改善,有利于高炉冶炼和降低焦比。
烧结氧化气氛得到加强。
增加上层烧结热量,对烧结上层结块和矿化起促进作用,提高上层烧结矿的强度。
使上、下层烧结矿强度均匀化。
富氧烧结使各层烧结矿的复原性均有不同程度的提高,上层烧结矿复原性提高显著。
富氧后上层烧结矿FeO最低,复原度最高,复原后孔隙率也较高,因此低温复原粉化指标RDI3.15受到一定的影响。
参考文献
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