铁矿石烧结,沈红标

通过烧结试验，研究了焦粉粒度对烧结性能和质量的 影响（针对含１０％ＭＡＣ粉的配矿）。 通过降低细焦粉粒级（＜ｏ．２５ ｍｍ和＜１ ｒａｍ）的百分比来增加焦粉平均粒 度，从而可以明显提高烧结速度、成品率和生产率，而需要的焦粉量会更少。 这是因为制粒后的烧结混合料里的较 大焦粉颗粒燃烧效率更高，制粒效果更好，因而原始料层透气性和烧结透气性更好。 能源利用率得到改进后，也会 使烧结矿的ＲＤＩ（还原粉化指数）改善。 烧结矿矿相分析发现，即使用较粗焦粉的试验需要的燃料消耗率更低，但 烧结成品包含的磁铁矿相更多，再生赤铁矿的含量更少。

需要用能量来加热烧结混合 料和气体，从而烘干烧结料、焙烧铁矿石和熔剂，（尤 其是石灰石），熔化并同化各种铁氧化物、脉石和熔 剂，形成烧结产品。

因此，提供这些热量的焦粉的燃 烧特性对燃料消耗、烧结速度和烧结成品质量有重 要影响。 人们对固体燃料颗粒燃烧特性的研究已经很 多。 对单一粒径焦粉颗粒，气体扩散速率和燃烧反 应能力与颗粒粒度成反比［１’２］。 但是，烧结过程中的燃烧很 复杂，因为焦粉颗粒可以嵌入烧结混合料颗粒中去，作者简介：欧大明（１９６３一），男，博士，首席研究员，这可能限制了氧气与碳接触。 Ｌｏｏ［３］在烧结锅试验 中发现，实际上焦粉燃烧效率（Ｃ０２／［ｃｏ＋ＣＯ：］）会 随焦粉粒度的减小而下降，导致废气中一氧化碳的 浓度更高，向烧结过程中释放的热量会更少，因而降 低料层烧结温度。 Ｔｈｙｓｓｅｎ Ｓｔａｈｌ工厂试验得出的 结论是，小于１ ｍｍ，尤其是小于０．３１５ ＩＴｉｍ的焦炭 末对烧结性能有明显的负面影响，而将焦粉粗化后 会改善烧结矿性能和质量脚。 有些报道也表明，通 过在制粒过程中在颗粒表面外裹焦粉，可以提高烧 结矿生产率［３］，但其他研究还不能令人信服‘引。 必和必拓（ＢＨＰＢ）和宝钢最近承担了一 项联合研究项目，使用必和必拓纽卡斯尔技术中心 （ＮＴＣ）的试验设备，研究焦粉对进口矿混合料烧结的影响。 所有这些测试的混合料中，造粒的水分指标为 ７％Ｈ：Ｏ。 用石灰石将烧结矿碱度调为ＣａＯ／Ｓｉ０２ 比值为１．８，用蛇纹石和自云石控制烧结矿化学成 分为ｗ（ＳｉＯ。 １试验技术每一次烧结杯试验，先将烧结混合料（铁矿石、 熔剂、返矿、焦粉，约１００ ｋｇ）混合１ ｍｉｎ，然后移至 一个１．１ ｍ直径０．５ ｍ长的圆筒制粒机中，圆筒制 粒机以１０ ｒ／ｒａｉｎ的速度旋转。 将所需的水喷到烧 结混合料中，继续制粒５ ｍｉｎ。 对制粒后的混合料 取样，测量实际水分和粒度分布（在液氮中冷冻后）。 混合料制粒后被装入一个直径３３５ ｍｍ的烧结杯中（Ｏ．０８８２焦粉粒径分布为研究焦粉粒度对烧结性能的影响，制备了一 系列粒径分布的样品。 将宝钢提供的工厂焦粉破 碎、过筛分成三个粒级（＜（６．３＋１）ｍｍ，＜（１＋ ０．２５）ｍｍ，＜ｏ．２５ ｍｍ）。 这些粒级的化学成分非 常类似（平均固定碳含量为（８６．１士０．９）％）。 然后 将这些不同粒级按表１列出的不同比例进行混合， 研究粗粒度焦粉对烧结过程的影响。

基准情况（配 比Ｂ１）与宝钢烧结车间现在用的焦粉粒径分布一 致，质量平均粒径为１．３４ ｍｍ。 在配比Ｂ２（平均粒 径为１．６２ ｒａｍ）中，去除了＜ｏ．２５ ｍｍ粒级，提高了 焦粉粒度。 在配比Ｂ３（均粒径为２．４９ ｒａｍ）中，去除 了＜１ ｍｍ和＜０。 考虑到烧结车间在控制破碎和筛分铁矿石的实 际限制，配比Ｂ４（平均粒径１．７７ ｍｍ）保留了一定含 量的细粒（即２５％＜（１＋０．２５）ｍｍ和１０％＜Ｏ．２５ ｒａｍ），这更能代表粗焦粉的实际情况。 四种焦粉混 合料计算出的化学成分几乎相同，只是粒径分布有 所不同。 裹１烧结所用的不同粒级焦粉的配制及其粒度组成Ｔａｂｌｅ １ Ｂｌｅｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｄｒｙｍ２），在原始混合料和杯壁之间充填５ｍｍ厚、原生致密铁矿石（＜２ ｒａｍ）薄层，这是一项新开 发的技术［４］。 当发生料层收缩时，这个环形料层会 在杯壁上起到有效的密封作用，防止漏气。 这样 可以在烧结过程中进行精确的空气流量测量，这在 以前是无法做到的。 料层高度为６００ ｒａｍ（包括一 个５ ｋｇ，（６．３～８．Ｏ）ｍｍ的铺底料，高约３０ ｍｍ）。

用一个带热线风速计的入气流罩测量通过料层的点 火前空气流速（原始料层透气性）。 然后用天然气点 火器在１２００℃下将混合料点燃２ ｒａｉｎ（８．８ ｋＰａ负 压）。 然后将气流罩加到烧结锅上，在１４．７ ｋＰａ的 负压下测量烧结过程中的气流。

铁矿石

烧结结束（根据废 气温度确定）以后，负压下降到７．８ ｋＰａ，冷却。 使用控制室计算机自动控制烧结锅负压并记录数据 （迸风流量、风箱温度、风箱负压）。 完成冷却后，烧结饼从２ ｍ高度落下４次。 将 烧结产品筛分，取代表性的样品作质量分析（转鼓指 数ＴＩ／％（＞６．３ ｍｍ），ＲＤＩ／％（＜２．８ｍｍ），ｓｕｉｎｇ ｏｆ ｃｏｋｅ ｓ１２ｅｔｅｓｔｓｂｌｅｎｄｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｆｏｒ ｓｉｎｔｅｒＲＩ／％）。 为真实模拟工厂的运行过程，检查了＜５ ｍｍ的烧结矿量，以保证返矿量与加到烧结混合料 中的返矿平衡（即，返矿平衡率为１．００±０．０５）。 用不同量的返矿和焦粉进行重复试验，直到 达到返矿平衡，维持烧结矿强度的要求（ＴＩ一６８％ （＞６．３ ｍｍ））。