降低燒結(jié)固體燃料消耗的途徑

點擊數(shù)：151502016-07-11 16:56:33　來源:

1、降低燒結(jié)工序的主要技術(shù)措施是什么？

加強(qiáng)原燃料管理：實際厚料層燒結(jié)；在混合料中加生石灰；增加混合造球時間；預(yù)熱混合料；改進(jìn)點火器，提高料面點火質(zhì)量；減少燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)；燒結(jié)工藝過程的自動化及人性化等，所有這些都是降低燒結(jié)工序能耗的可行措施。

2、赤鐵礦燒結(jié)燃料消耗為什么升高？

赤鐵礦礦石燒結(jié)主要是還原一再氧化反應(yīng)過程，生成Fe₃O₄為主的礦物組成。燒結(jié)過程中燃料生成的CO，首先與赤鐵礦（Fe₂O₃）起還原反應(yīng)：Fe₂O₃+CO——Fe₃O₄+CO₂

這樣就消耗了一部分燃料，F(xiàn)e₂O₃礦物含量愈高，消耗的燃料就愈多。

還有，燒結(jié)料層溫度升高到1383℃以上時，F(xiàn)e₂O₃就開始分解，當(dāng)溫度超過1452℃時，反應(yīng)加劇，需要熱量也增加，目前各燒結(jié)廠普遍推行低碳厚料層燒結(jié)，使料層的溫度水平不致過高；有利于減少這一反應(yīng)。

采用不同F(xiàn)eO含量的鐵礦石燒結(jié)，但最后燒結(jié)礦的FeO 含量基本接近。其原因是在熔融帶中大量的Fe₂O₃轉(zhuǎn)變成FeO。原始赤鐵礦中FeO含量只有3%左右，經(jīng)過熔融帶后升至30%—35%，與磁鐵礦燒結(jié)時差不多。所以，赤鐵礦燒結(jié)，消耗燃料量大。在凝結(jié)和冷卻過程中，與吸入的O₂反應(yīng)，進(jìn)行再氧化，放出一部分熱量。燒結(jié)礦中FeO含量一般在7%—10%。

3、褐鐵礦燒結(jié)能耗為什么高？

褐鐵礦結(jié)構(gòu)松散，堆比重小，孔隙率大，表面粗糙，含有吸附水和結(jié)晶水，燒損10%以上，含鐵量37%—55%。燒結(jié)過程中，首先脫掉結(jié)晶水，發(fā)生下列反應(yīng)：

mFe₂O₃·nH₂O—mFe₂O₃+nH₂O+5016kJ/kg

結(jié)晶水的分解熱為物理水汽化熱的兩倍，為5016kJ/kg結(jié)晶水。每噸褐鐵礦結(jié)晶水耗熱能折合標(biāo)煤17kg。因此，褐鐵礦燒結(jié)燃料消耗較高。以褐鐵礦為原料生產(chǎn)燒結(jié)礦，熱耗量為275.88kJ/t。

褐鐵礦燒結(jié)，由于混合料水分升高和大量結(jié)晶水分解，相應(yīng)的增加燃料量。所得燒結(jié)礦氣孔率升高、強(qiáng)度差，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)下降。因此，褐鐵礦燒結(jié)比磁鐵礦燒結(jié)固體燃料消耗多，生產(chǎn)率下降。

4、為什么使用鐵屑軋鋼皮可以節(jié)省燃料？

軋鋼的氧化鐵皮含鐵60%—75%，F(xiàn)eO含量為60%左右，在燒結(jié)生產(chǎn)中被氧化放熱，理論計算，燒結(jié)生產(chǎn)每用1kg軋鋼氧化鐵皮可以節(jié)省0.20kg無煙煤。

5、為什么燒結(jié)生產(chǎn)使用轉(zhuǎn)爐鋼渣也可節(jié)能？

轉(zhuǎn)爐鋼渣中堿性氧化物含量高達(dá)36%—56%，主要礦物有硅酸三鈣、硅酸二鈣、鐵酸鈣、游離的CaO等低熔點礦物。還有金屬鐵氧化后放出的熱，可為燒結(jié)過程所利用。另外用轉(zhuǎn)爐鋼渣代替部分燒結(jié)溶劑，燒結(jié)礦燒損減少，成品率升高，所以使用轉(zhuǎn)爐鋼渣既改善燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量，又節(jié)省燃料。燒結(jié)使用轉(zhuǎn)爐鋼渣作熔劑，用量4%—9%，除燒結(jié)礦品味降低外，其他質(zhì)量指標(biāo)均有改善，F(xiàn)eO降低0.7%—1.05%，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)升高0.4%—0.92%，粉末降低1.6%—5.7%，燃料消耗降低。

6、加入生石灰對燒結(jié)能耗有什么影響？

當(dāng)每噸燒結(jié)礦用生石灰50kg左右時，可減少石灰石分解熱，相當(dāng)于4.5—5.0kg燃料，生石灰遇水消化放出熱量，相當(dāng)于0.3—0.5kg燃料，它可以提高混合料溫度，有利于成球，并改善球的質(zhì)量和混合料的透氣性，為提高料層創(chuàng)造條件，提高燒結(jié)過程熱利用率，從而節(jié)省燃料。同時CaO對碳的燃燒有催化作用，改善碳粒的燃燒性，促進(jìn)燒結(jié)生產(chǎn)率的提高。

我國有一些燒結(jié)廠用生石灰活性度較低，為170ml左右，燒損量高，殘留一部分碳酸鹽。同時由于焙燒溫度過高（1100—1200℃），生成孔隙度小、密度大的結(jié)晶完整體，且與SiO₂反應(yīng)生成2CaO·SiO₂和3CaO·SiO₂化合物，這種過燒現(xiàn)象使活性度下降。

近幾年國內(nèi)外燒結(jié)廠研究采用熱水消化生石灰，消除薄膜包圍生石灰顆粒，使消化連續(xù)進(jìn)行，提高了消化程度。使用熱水消化生石灰，水溫由20℃增加到100℃，活性度由210mL增加到380Ml。

目前，一些燒結(jié)廠采取措施生產(chǎn)高活性生石灰，活性度超過300mL。生石灰活性度由150mL增加到304mL時，混合料溫度升高，透氣性改善，燃料反應(yīng)性增強(qiáng)。垂直燒結(jié)速度升高19%，相應(yīng)的增加料層到400mm，生產(chǎn)率增加14.76%—16.1%。燃料配比相應(yīng)的降低4%—10%。若保證燒結(jié)指標(biāo)不變，則生石灰配比可相應(yīng)的降低。

7、固體燃料的揮發(fā)分對燒結(jié)燃料有何影響？

燒結(jié)生產(chǎn)過程中，各種礦物質(zhì)進(jìn)行物理化學(xué)反應(yīng)，不僅需要熱量，而且還要與碳及其產(chǎn)生的CO發(fā)生反應(yīng)。碳量的多少直接影響燒結(jié)過程，燃料中部分揮發(fā)分在燒結(jié)的預(yù)熱帶揮發(fā)，而進(jìn)入燒結(jié)廢氣中，不能參加化學(xué)反應(yīng)，這部分熱量不能被利用。燃料中揮發(fā)分愈高，碳含量相對降低，不利于燒結(jié)生產(chǎn)。

8、燒結(jié)生產(chǎn)使用什么燃料節(jié)能效果好？

燒結(jié)生產(chǎn)：使用的固體燃料有無煙煤、焦粉等。在燒結(jié)過程中燃料經(jīng)過點火與氧作用，發(fā)生化學(xué)變化，其產(chǎn)生的熱量經(jīng)過點火與氧作用，發(fā)生化學(xué)變化，其產(chǎn)生的熱量為燒結(jié)過程提供熱量。衡量燃料的質(zhì)量是含碳量的多少和灰分的高低。

焦粉是燒結(jié)生產(chǎn)較理想的燃料，粒度均勻碳含量高。揮發(fā)分和灰分均低，反應(yīng)性適中。燒結(jié)過程中燃燒速度和預(yù)熱速度基本同步，所以燒結(jié)料層中高溫帶較寬，燒結(jié)礦熔融結(jié)晶好，成品率就高。燒結(jié)生產(chǎn)使用焦粉，燒結(jié)礦強(qiáng)度好，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)升高0.88%，由于垂直燒結(jié)速度較慢，生產(chǎn)率稍低，燃料耗量下降3—5kg/t。

焦粉含有部分石墨碳，在燒結(jié)過程中燃燒放熱量相應(yīng)的降低，發(fā)生下列反應(yīng)：

C_石墨化+O₂=CO₂+392376.6kJ

C_游離+ O₂=CO₂+392376.6kJ

因此，石墨化程度較高的燃料，消耗量相應(yīng)的升高。

使用含碳較高的煤時，由于其比重輕，燒結(jié)布料時，上層混合料含碳量升高，熱利用率增加；而且由于其灰分低，熔劑用量減少，碳酸鹽分解熱減少了，所以使用含碳較高的煤有利于節(jié)能。

9、熱風(fēng)及煤氣無焰燒結(jié)為什么能節(jié)省固體燃料？

熱風(fēng)燒結(jié)是將200—400℃熱風(fēng)抽入燒結(jié)料層進(jìn)行燒結(jié)?？朔胀Y(jié)表層熱量不足，燒結(jié)強(qiáng)度差，粉末多，下層熱過剩的缺點。

熱風(fēng)燒結(jié)采用氣體燃料，基本完全燃燒，熱效率高，總熱值降低；上層冷卻速度慢，有利于液相生成礦物結(jié)晶，供熱合理，提高廠層燒結(jié)礦強(qiáng)度，增加了成品率，從而提高燒結(jié)生產(chǎn)率。

熱風(fēng)燒結(jié)使固體燃料減少，灰分降低了，燒結(jié)礦品位升高0.3%左右。熔劑加入量減少，碳酸鹽分解也減少了，從而節(jié)省固體燃料。

煤氣無焰燒結(jié)以煤氣和空氣的混合物吸入料層中，吸收燒結(jié)礦的物理熱至著火點，即開始無焰燒結(jié)，熱廢氣經(jīng)過高溫層及冷卻層達(dá)到燃料燃燒層，與料層的固體燃料碳繼續(xù)燃燒，使燒結(jié)過程的熱利用率提高，節(jié)省固體燃料。

10、如何確定有利于燒結(jié)節(jié)能的適宜燃料粒度？

適宜的燃料粒度組成有助于生產(chǎn)出強(qiáng)度高的小氣孔燒結(jié)礦，并可降低燃料用量。我國燒結(jié)用固體燃料，采用四輥破碎機(jī)開路破碎，燃料的粒度<3mm只能達(dá)到80%左右。

降低燃料的粒度（上限），可以提高碳燃燒反應(yīng)速度。但為了保證碳粒燃燒有充足的氧量，需要改善料層透氣性，這就要求燃料粒度稍粗一些為好。但粒度過大會增加燃燒帶厚度及促使燃料偏析造成局部過熔。但若過粉碎，<0.5mm粒級燃料增多，導(dǎo)致透氣性差，燃燒速度減慢，燃燒不完全。燒結(jié)過程要考慮到燃燒速度與傳熱速度相配合。因此對于某種礦石燒結(jié)要有一個適合的粒度要求。燃料粒度組成改善，是影響燒結(jié)過程燃料耗量的重要因素，不同力度燃料其燃燒速度不同，理想的粒度組成能保證燒結(jié)混合料料層內(nèi)燃燒速度、放熱以及燒結(jié)過程的均勻性。燃燒的粒度應(yīng)與混合料中的含鐵物料粒度相適應(yīng)，這樣燒結(jié)生產(chǎn)才能高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能。

（1）焦粉粒度。燒結(jié)使用焦粉作燃料，最適宜的粒度為0.5—3mm，然而大多數(shù)工廠都采用0—3mm粒級的燃料，所以在排除0—0.5mm粒級燃料方面的潛力很大。燒結(jié)磁鐵精礦時，采用0.5—3mm粒級焦粉，在改善產(chǎn)品質(zhì)量的情況下，燃料消耗量降低15%。

（2）無煙煤粒度。燒結(jié)時，無煙煤粉的粒級中<0.5mm愈少愈好，<3mm為80%，各項指標(biāo)均好。

（3）改善燃料粒度措施。采用四輥破碎機(jī)，兩段破碎焦粉，可以改善焦粉的粒度組成，使0.15—0.5mm的含量由43.5%增加到54.4%，即增加10%左右，燒結(jié)礦的燃料消耗由45kg/t減少到43.5kg/t。

為改善燃料粒度，增設(shè)燃料預(yù)篩分間，將進(jìn)廠無煙煤中48.29%的0—3mm粒級部分篩出38.53%，減少了破碎過程中產(chǎn)生的過粉碎，使0.15—0.5mm粒級含量由28.25%降至19%，燒結(jié)生產(chǎn)采用后改善了燒結(jié)礦質(zhì)量，降低消耗2kg/t。

11、燒結(jié)配入菱鎂石粉固體燃料消耗為什么升高？

為提高高爐爐渣流動性，改善燒結(jié)礦質(zhì)量和冶金性能，在燒結(jié)生產(chǎn)中配入一部分菱鎂石粉，促使MgO·Fe₂O₃生成，使游離Fe₂O₃含量減少。增加MgO還可抑制燒結(jié)礦粉化，提高燒結(jié)礦軟熔性能。研究結(jié)果指出MgO平均提高1%，熔點和軟化溫度提高18%左右。同時MgO可促進(jìn)磁鐵礦的生成，并形成固熔體，降低赤鐵礦的轉(zhuǎn)變溫度，使磁鐵礦穩(wěn)定下來，減少燒結(jié)礦還原粉化率。加白云石生產(chǎn)含MgO燒結(jié)礦，返礦率有所升高，燃料消耗量升高2—3kg/t。當(dāng)燒結(jié)礦MgO為3.3%時，焦粉配比由5.5%增至6.7%。

12、為什么加熟白云石粉作含鎂熔劑可以節(jié)省燃料？

在燒結(jié)料中配入熟白云石，減少燒結(jié)過程的碳酸鹽分解熱，每生成1kgCaO耗熱為3176.8kJ，而1kgMgO為2267kJ。

燒結(jié)中加熟白云石粉，濕容量大、黏結(jié)性好、強(qiáng)化造球、改善料層透氣性、燒結(jié)生產(chǎn)率提高、燃料降低。燒結(jié)每用10kg熟白云石粉，可以節(jié)省碳酸鹽分解熱20344kJ，折算標(biāo)煤0.69kg。每噸燒結(jié)礦用熟白云石粉37kg，節(jié)約燃料折合標(biāo)煤2.57kg。

13、為什么用蛇紋石代替白云石作含鎂熔劑可以節(jié)省固體燃料？

燒結(jié)生產(chǎn)采用蛇紋石代替白云石作熔劑，燒結(jié)礦質(zhì)量改善，成品率升高，生產(chǎn)率增加，焦粉用量大幅度降低。因為蛇紋石沒有碳酸鹽分解耗熱，同時含SiO₂有所增加。燒結(jié)配加蛇紋石2.2%和2.6%，燒結(jié)礦強(qiáng)度上升，質(zhì)量改善，每噸燒結(jié)礦焦粉用量減少19.8kg。

燒結(jié)用蛇紋石取代鑠石沙和白云石，減少了費(fèi)用，增加1.5%蛇紋石，燒結(jié)礦質(zhì)量改善，ISO轉(zhuǎn)鼓指數(shù)（+6.3mm）增加1.03%，粉末含量降低2.25%，焦粉耗量降低1.29kg/t。

14、加入含硼礦粉對節(jié)省燃料有何影響？

燒結(jié)料加入硼，經(jīng)燒結(jié)可以抑制燒結(jié)礦粉化，提高成品率，增加燒結(jié)礦強(qiáng)度。在燒結(jié)料中配入1%—3%硼鎂鐵精礦，燒結(jié)礦中含硼量為0.022%—0.01%，抑制燒結(jié)礦粉化，粉末含量減少1%—2%，每噸燒結(jié)礦節(jié)省燃料6—10.2kg。高爐冶煉效果顯著，生產(chǎn)率升高3.3%—6.7%，焦比降低4.3%—5.0%。

硼能抑制燒結(jié)礦中正硅酸鈣的相變及降低液相的熔點，因而抑制燒結(jié)礦的還原粉化及提高成品率，從而節(jié)省燃料。

15、使用高爐爐塵可以節(jié)省固體燃料嗎？

高爐爐塵含碳量14%左右，7—8kg高爐爐塵相當(dāng)于1kg焦粉的含碳量。每噸燒結(jié)礦使用高爐爐塵36kg，每噸燒結(jié)礦節(jié)省固體燃料折合標(biāo)準(zhǔn)煤4.78kg。

16、預(yù)熱燒結(jié)混合料有何節(jié)能效果，有哪些預(yù)熱方法？

燒結(jié)混合料溫度較低時，水汽在料層中冷凝，出現(xiàn)過濕層，料層透氣性變壞。采用預(yù)熱混合料，可提高混合料溫度，減少或消除水汽冷凝量，進(jìn)而達(dá)到提高生產(chǎn)率和節(jié)能的目的。預(yù)熱方法有：

（1）蒸汽預(yù)熱。采用蒸汽預(yù)熱混合料，料溫達(dá)70℃，提高16.6℃，消除過濕層，燒結(jié)生產(chǎn)率提高10.0%，如維持燒結(jié)礦FeO不變，節(jié)省固體燃料2.5—3.8kg/t（蒸汽耗量6.05kg/t，利用率26.18%）。沒有熱返礦，采用蒸汽預(yù)熱混合料，混合料溫度達(dá)到70℃以上，基本上消除了過濕層的影響。

在二次混合機(jī)內(nèi)采用蒸汽預(yù)熱混合料，使混合料溫度提高到51—76℃，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)增加0.21t/(m².h)。生產(chǎn)經(jīng)驗表明，混合料溫度每提高10℃，降低燃料用量2%—3%。

（2）采用燃燒廢氣預(yù)熱。采用焦?fàn)t煤氣燃燒的廢氣預(yù)熱混合料，每小時耗煤氣35m³，使混合料溫度提高到61—66℃，平均升高18℃（熱利用率58.33%）燒結(jié)生產(chǎn)率提高10%左右，每噸燒結(jié)礦節(jié)省燃料1.37kg。

（3）采用熱空氣預(yù)熱混合料。用冷卻機(jī)排的熱空氣預(yù)熱混合料，用280℃來自冷卻機(jī)熱空氣，在點火器前加熱混合料，燃料消耗減少，透氣性改善，點火焦?fàn)t煤氣耗量降低，混合料溫度由47.1℃提高到57.5℃，增加溫度，燒結(jié)生產(chǎn)率提高4.7%。

17、合理布料對節(jié)省燃料有什么影響？

燒結(jié)混合料往臺車上布料時，上層與中層的粒度組成差不多，但下層大顆粒將會增加，這樣下層含碳量也會增高，造成不必要的熱能損失，導(dǎo)致燃料消耗升高。國外燒結(jié)廠非常重視混合料布料設(shè)備的研究，力求布料工藝合理，使碳量分布均勻提高燃料利用率，節(jié)省固體燃料用量。

（1）采用能穩(wěn)定料流的筒式給料機(jī)布料，使料層透氣性得到改善，生產(chǎn)率增加2.46%，固體燃料下降4%。

（2）采用磁力筒式給料機(jī)往臺車上布料，使料層上下的熔劑和燃料合理分布，上層堿度1.5—1.8；下層堿度0.7—1.0，平均1.35。當(dāng)使用磁鐵礦60%時，燃料降低3%—5%。

（3）在布料時吹風(fēng)，增大混合料層氣孔度和透氣性，使細(xì)粒級重新布置于料層的上層，粗粒級集中于蓖條處。當(dāng)料層400mm，吹風(fēng)30—20秒鐘，促使燃料最佳分布。上層碳含量增加0.4%，下層減少0.3%，上層平均粒度直徑從2.04mm減少至1.75mm,下部從6.8mm增加至7.68mm。結(jié)果燒結(jié)生產(chǎn)增加1%—2%。

改善布料，在臺車兩側(cè)安裝有蓖條，改善燒結(jié)過程的均勻性，使成品率提高1.9%—2.4%，節(jié)能36MJ/t。

18、生產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦對能耗有何影響？

我國燒結(jié)廠我改善燒結(jié)礦的礦物組成，生產(chǎn)以鐵酸鈣為主要黏結(jié)相的高堿度燒結(jié)礦，燒結(jié)礦質(zhì)量和冶金性能得到改善，有利于煉鐵增產(chǎn)節(jié)焦。

（1）高品位鐵精礦（含鐵量﹥65%）生產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦，堿度值為1.6（CaO/SiO₂）以上，礦物以鐵酸鈣為主，燒結(jié)礦質(zhì)量和冶金性能大幅度獲得改善。雖然熔劑用量稍有增加，但由于熔融溫度降低，在提高燒結(jié)礦強(qiáng)度的同時，其燃料用量減少了。SiO₂含量愈低，節(jié)約燃料的幅度越大。

（2）低品味鐵礦粉生產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦，其堿度值達(dá)到3.0（CaO/SiO₂）以上時，各項指標(biāo)才能改善。隨著堿度的提高，燒結(jié)礦品味顯著下降。

19、適宜返礦量可以節(jié)省固體燃料嗎？

返礦是燒結(jié)礦的篩下產(chǎn)物，其粒度為0—5mm，其中含有一部分小顆粒的燒結(jié)礦和一部分未燒透的生料，具有疏松的結(jié)構(gòu)，可以改善混合料的粒度組成，提高混合料透氣性，加速燒結(jié)過程。同時，低熔點的礦物，促進(jìn)液相礦物生成，改善燒結(jié)礦機(jī)械強(qiáng)度。返礦加入量直接影響到燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量和燃料消耗。因此，適宜的返礦量既可以改善燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量，有可以節(jié)省燃料。

20、為什么適宜負(fù)壓燒結(jié)可節(jié)省固體燃料？

增加風(fēng)機(jī)負(fù)壓以適當(dāng)?shù)卦黾恿蠈雍穸?，?dāng)燒結(jié)負(fù)壓與料層厚度相適應(yīng)時，可以達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)低耗的目的。近幾年國內(nèi)外燒結(jié)廠以改造風(fēng)機(jī)、增加負(fù)壓求節(jié)能。

燒結(jié)點火擔(dān)負(fù)著把臺車上的表層混合料燃的任務(wù)。一般點火器向混合料提供的熱量是整個燒結(jié)過程所需熱量的3%—7%，高者可達(dá)10%以上，因此點火過程的節(jié)能問題也大有文章可做。降低點火工藝能耗的措施主要是靠技術(shù)進(jìn)步和科學(xué)管理，設(shè)計高效率的燃燒器，降低單位面積的供熱量，減少爐體的熱損失以及開展余熱利用等。