降低烧结固体燃料消耗的途径

点击数：113752016-07-11 16:56:33　来源:

1、降低烧结工序的主要技术措施是什么？

加强原燃料管理：实际厚料层烧结；在混合料中加生石灰；增加混合造球时间；预热混合料；改进点火器，提高料面点火质量；减少烧结机漏风；烧结工艺过程的自动化及人性化等，所有这些都是降低烧结工序能耗的可行措施。

2、赤铁矿烧结燃料消耗为什么升高？

赤铁矿矿石烧结主要是还原一再氧化反应过程，生成Fe₃O₄为主的矿物组成。烧结过程中燃料生成的CO，首先与赤铁矿（Fe₂O₃）起还原反应：Fe₂O₃+CO——Fe₃O₄+CO₂

这样就消耗了一部分燃料，Fe₂O₃矿物含量愈高，消耗的燃料就愈多。

还有，烧结料层温度升高到1383℃以上时，Fe₂O₃就开始分解，当温度超过1452℃时，反应加剧，需要热量也增加，目前各烧结厂普遍推行低碳厚料层烧结，使料层的温度水平不致过高；有利于减少这一反应。

采用不同FeO含量的铁矿石烧结，但最后烧结矿的FeO 含量基本接近。其原因是在熔融带中大量的Fe₂O₃转变成FeO。原始赤铁矿中FeO含量只有3%左右，经过熔融带后升至30%—35%，与磁铁矿烧结时差不多。所以，赤铁矿烧结，消耗燃料量大。在凝结和冷却过程中，与吸入的O₂反应，进行再氧化，放出一部分热量。烧结矿中FeO含量一般在7%—10%。

3、褐铁矿烧结能耗为什么高？

褐铁矿结构松散，堆比重小，孔隙率大，表面粗糙，含有吸附水和结晶水，烧损10%以上，含铁量37%—55%。烧结过程中，首先脱掉结晶水，发生下列反应：

mFe₂O₃·nH₂O—mFe₂O₃+nH₂O+5016kJ/kg

结晶水的分解热为物理水汽化热的两倍，为5016kJ/kg结晶水。每吨褐铁矿结晶水耗热能折合标煤17kg。因此，褐铁矿烧结燃料消耗较高。以褐铁矿为原料生产烧结矿，热耗量为275.88kJ/t。

褐铁矿烧结，由于混合料水分升高和大量结晶水分解，相应的增加燃料量。所得烧结矿气孔率升高、强度差，转鼓指数下降。因此，褐铁矿烧结比磁铁矿烧结固体燃料消耗多，生产率下降。

4、为什么使用铁屑轧钢皮可以节省燃料？

轧钢的氧化铁皮含铁60%—75%，FeO含量为60%左右，在烧结生产中被氧化放热，理论计算，烧结生产每用1kg轧钢氧化铁皮可以节省0.20kg无烟煤。

5、为什么烧结生产使用转炉钢渣也可节能？

转炉钢渣中碱性氧化物含量高达36%—56%，主要矿物有硅酸三钙、硅酸二钙、铁酸钙、游离的CaO等低熔点矿物。还有金属铁氧化后放出的热，可为烧结过程所利用。另外用转炉钢渣代替部分烧结溶剂，烧结矿烧损减少，成品率升高，所以使用转炉钢渣既改善烧结矿产质量，又节省燃料。烧结使用转炉钢渣作熔剂，用量4%—9%，除烧结矿品味降低外，其他质量指标均有改善，FeO降低0.7%—1.05%，转鼓指数升高0.4%—0.92%，粉末降低1.6%—5.7%，燃料消耗降低。

6、加入生石灰对烧结能耗有什么影响？

当每吨烧结矿用生石灰50kg左右时，可减少石灰石分解热，相当于4.5—5.0kg燃料，生石灰遇水消化放出热量，相当于0.3—0.5kg燃料，它可以提高混合料温度，有利于成球，并改善球的质量和混合料的透气性，为提高料层创造条件，提高烧结过程热利用率，从而节省燃料。同时CaO对碳的燃烧有催化作用，改善碳粒的燃烧性，促进烧结生产率的提高。

我国有一些烧结厂用生石灰活性度较低，为170ml左右，烧损量高，残留一部分碳酸盐。同时由于焙烧温度过高（1100—1200℃），生成孔隙度小、密度大的结晶完整体，且与SiO₂反应生成2CaO·SiO₂和3CaO·SiO₂化合物，这种过烧现象使活性度下降。

近几年国内外烧结厂研究采用热水消化生石灰，消除薄膜包围生石灰颗粒，使消化连续进行，提高了消化程度。使用热水消化生石灰，水温由20℃增加到100℃，活性度由210mL增加到380Ml。

目前，一些烧结厂采取措施生产高活性生石灰，活性度超过300mL。生石灰活性度由150mL增加到304mL时，混合料温度升高，透气性改善，燃料反应性增强。垂直烧结速度升高19%，相应的增加料层到400mm，生产率增加14.76%—16.1%。燃料配比相应的降低4%—10%。若保证烧结指标不变，则生石灰配比可相应的降低。

7、固体燃料的挥发分对烧结燃料有何影响？

烧结生产过程中，各种矿物质进行物理化学反应，不仅需要热量，而且还要与碳及其产生的CO发生反应。碳量的多少直接影响烧结过程，燃料中部分挥发分在烧结的预热带挥发，而进入烧结废气中，不能参加化学反应，这部分热量不能被利用。燃料中挥发分愈高，碳含量相对降低，不利于烧结生产。

8、烧结生产使用什么燃料节能效果好？

烧结生产：使用的固体燃料有无烟煤、焦粉等。在烧结过程中燃料经过点火与氧作用，发生化学变化，其产生的热量经过点火与氧作用，发生化学变化，其产生的热量为烧结过程提供热量。衡量燃料的质量是含碳量的多少和灰分的高低。

焦粉是烧结生产较理想的燃料，粒度均匀碳含量高。挥发分和灰分均低，反应性适中。烧结过程中燃烧速度和预热速度基本同步，所以烧结料层中高温带较宽，烧结矿熔融结晶好，成品率就高。烧结生产使用焦粉，烧结矿强度好，转鼓指数升高0.88%，由于垂直烧结速度较慢，生产率稍低，燃料耗量下降3—5kg/t。

焦粉含有部分石墨碳，在烧结过程中燃烧放热量相应的降低，发生下列反应：

C_石墨化+O₂=CO₂+392376.6kJ

C_游离+ O₂=CO₂+392376.6kJ

因此，石墨化程度较高的燃料，消耗量相应的升高。

使用含碳较高的煤时，由于其比重轻，烧结布料时，上层混合料含碳量升高，热利用率增加；而且由于其灰分低，熔剂用量减少，碳酸盐分解热减少了，所以使用含碳较高的煤有利于节能。

9、热风及煤气无焰烧结为什么能节省固体燃料？

热风烧结是将200—400℃热风抽入烧结料层进行烧结。克服普通烧结表层热量不足，烧结强度差，粉末多，下层热过剩的缺点。

热风烧结采用气体燃料，基本完全燃烧，热效率高，总热值降低；上层冷却速度慢，有利于液相生成矿物结晶，供热合理，提高厂层烧结矿强度，增加了成品率，从而提高烧结生产率。

热风烧结使固体燃料减少，灰分降低了，烧结矿品位升高0.3%左右。熔剂加入量减少，碳酸盐分解也减少了，从而节省固体燃料。

煤气无焰烧结以煤气和空气的混合物吸入料层中，吸收烧结矿的物理热至着火点，即开始无焰烧结，热废气经过高温层及冷却层达到燃料燃烧层，与料层的固体燃料碳继续燃烧，使烧结过程的热利用率提高，节省固体燃料。

10、如何确定有利于烧结节能的适宜燃料粒度？

适宜的燃料粒度组成有助于生产出强度高的小气孔烧结矿，并可降低燃料用量。我国烧结用固体燃料，采用四辊破碎机开路破碎，燃料的粒度<3mm只能达到80%左右。

降低燃料的粒度（上限），可以提高碳燃烧反应速度。但为了保证碳粒燃烧有充足的氧量，需要改善料层透气性，这就要求燃料粒度稍粗一些为好。但粒度过大会增加燃烧带厚度及促使燃料偏析造成局部过熔。但若过粉碎，<0.5mm粒级燃料增多，导致透气性差，燃烧速度减慢，燃烧不完全。烧结过程要考虑到燃烧速度与传热速度相配合。因此对于某种矿石烧结要有一个适合的粒度要求。燃料粒度组成改善，是影响烧结过程燃料耗量的重要因素，不同力度燃料其燃烧速度不同，理想的粒度组成能保证烧结混合料料层内燃烧速度、放热以及烧结过程的均匀性。燃烧的粒度应与混合料中的含铁物料粒度相适应，这样烧结生产才能高产、优质、节能。

（1）焦粉粒度。烧结使用焦粉作燃料，最适宜的粒度为0.5—3mm，然而大多数工厂都采用0—3mm粒级的燃料，所以在排除0—0.5mm粒级燃料方面的潜力很大。烧结磁铁精矿时，采用0.5—3mm粒级焦粉，在改善产品质量的情况下，燃料消耗量降低15%。

（2）无烟煤粒度。烧结时，无烟煤粉的粒级中<0.5mm愈少愈好，<3mm为80%，各项指标均好。

（3）改善燃料粒度措施。采用四辊破碎机，两段破碎焦粉，可以改善焦粉的粒度组成，使0.15—0.5mm的含量由43.5%增加到54.4%，即增加10%左右，烧结矿的燃料消耗由45kg/t减少到43.5kg/t。

为改善燃料粒度，增设燃料预筛分间，将进厂无烟煤中48.29%的0—3mm粒级部分筛出38.53%，减少了破碎过程中产生的过粉碎，使0.15—0.5mm粒级含量由28.25%降至19%，烧结生产采用后改善了烧结矿质量，降低消耗2kg/t。

11、烧结配入菱镁石粉固体燃料消耗为什么升高？

为提高高炉炉渣流动性，改善烧结矿质量和冶金性能，在烧结生产中配入一部分菱镁石粉，促使MgO·Fe₂O₃生成，使游离Fe₂O₃含量减少。增加MgO还可抑制烧结矿粉化，提高烧结矿软熔性能。研究结果指出MgO平均提高1%，熔点和软化温度提高18%左右。同时MgO可促进磁铁矿的生成，并形成固熔体，降低赤铁矿的转变温度，使磁铁矿稳定下来，减少烧结矿还原粉化率。加白云石生产含MgO烧结矿，返矿率有所升高，燃料消耗量升高2—3kg/t。当烧结矿MgO为3.3%时，焦粉配比由5.5%增至6.7%。

12、为什么加熟白云石粉作含镁熔剂可以节省燃料？

在烧结料中配入熟白云石，减少烧结过程的碳酸盐分解热，每生成1kgCaO耗热为3176.8kJ，而1kgMgO为2267kJ。

烧结中加熟白云石粉，湿容量大、黏结性好、强化造球、改善料层透气性、烧结生产率提高、燃料降低。烧结每用10kg熟白云石粉，可以节省碳酸盐分解热20344kJ，折算标煤0.69kg。每吨烧结矿用熟白云石粉37kg，节约燃料折合标煤2.57kg。

13、为什么用蛇纹石代替白云石作含镁熔剂可以节省固体燃料？

烧结生产采用蛇纹石代替白云石作熔剂，烧结矿质量改善，成品率升高，生产率增加，焦粉用量大幅度降低。因为蛇纹石没有碳酸盐分解耗热，同时含SiO₂有所增加。烧结配加蛇纹石2.2%和2.6%，烧结矿强度上升，质量改善，每吨烧结矿焦粉用量减少19.8kg。

烧结用蛇纹石取代铄石沙和白云石，减少了费用，增加1.5%蛇纹石，烧结矿质量改善，ISO转鼓指数（+6.3mm）增加1.03%，粉末含量降低2.25%，焦粉耗量降低1.29kg/t。

14、加入含硼矿粉对节省燃料有何影响？

烧结料加入硼，经烧结可以抑制烧结矿粉化，提高成品率，增加烧结矿强度。在烧结料中配入1%—3%硼镁铁精矿，烧结矿中含硼量为0.022%—0.01%，抑制烧结矿粉化，粉末含量减少1%—2%，每吨烧结矿节省燃料6—10.2kg。高炉冶炼效果显著，生产率升高3.3%—6.7%，焦比降低4.3%—5.0%。

硼能抑制烧结矿中正硅酸钙的相变及降低液相的熔点，因而抑制烧结矿的还原粉化及提高成品率，从而节省燃料。

15、使用高炉炉尘可以节省固体燃料吗？

高炉炉尘含碳量14%左右，7—8kg高炉炉尘相当于1kg焦粉的含碳量。每吨烧结矿使用高炉炉尘36kg，每吨烧结矿节省固体燃料折合标准煤4.78kg。

16、预热烧结混合料有何节能效果，有哪些预热方法？

烧结混合料温度较低时，水汽在料层中冷凝，出现过湿层，料层透气性变坏。采用预热混合料，可提高混合料温度，减少或消除水汽冷凝量，进而达到提高生产率和节能的目的。预热方法有：

（1）蒸汽预热。采用蒸汽预热混合料，料温达70℃，提高16.6℃，消除过湿层，烧结生产率提高10.0%，如维持烧结矿FeO不变，节省固体燃料2.5—3.8kg/t（蒸汽耗量6.05kg/t，利用率26.18%）。没有热返矿，采用蒸汽预热混合料，混合料温度达到70℃以上，基本上消除了过湿层的影响。

在二次混合机内采用蒸汽预热混合料，使混合料温度提高到51—76℃，烧结机利用系数增加0.21t/(m².h)。生产经验表明，混合料温度每提高10℃，降低燃料用量2%—3%。

（2）采用燃烧废气预热。采用焦炉煤气燃烧的废气预热混合料，每小时耗煤气35m³，使混合料温度提高到61—66℃，平均升高18℃（热利用率58.33%）烧结生产率提高10%左右，每吨烧结矿节省燃料1.37kg。

（3）采用热空气预热混合料。用冷却机排的热空气预热混合料，用280℃来自冷却机热空气，在点火器前加热混合料，燃料消耗减少，透气性改善，点火焦炉煤气耗量降低，混合料温度由47.1℃提高到57.5℃，增加温度，烧结生产率提高4.7%。

17、合理布料对节省燃料有什么影响？

烧结混合料往台车上布料时，上层与中层的粒度组成差不多，但下层大颗粒将会增加，这样下层含碳量也会增高，造成不必要的热能损失，导致燃料消耗升高。国外烧结厂非常重视混合料布料设备的研究，力求布料工艺合理，使碳量分布均匀提高燃料利用率，节省固体燃料用量。

（1）采用能稳定料流的筒式给料机布料，使料层透气性得到改善，生产率增加2.46%，固体燃料下降4%。

（2）采用磁力筒式给料机往台车上布料，使料层上下的熔剂和燃料合理分布，上层碱度1.5—1.8；下层碱度0.7—1.0，平均1.35。当使用磁铁矿60%时，燃料降低3%—5%。

（3）在布料时吹风，增大混合料层气孔度和透气性，使细粒级重新布置于料层的上层，粗粒级集中于蓖条处。当料层400mm，吹风30—20秒钟，促使燃料最佳分布。上层碳含量增加0.4%，下层减少0.3%，上层平均粒度直径从2.04mm减少至1.75mm,下部从6.8mm增加至7.68mm。结果烧结生产增加1%—2%。

改善布料，在台车两侧安装有蓖条，改善烧结过程的均匀性，使成品率提高1.9%—2.4%，节能36MJ/t。

18、生产高碱度烧结矿对能耗有何影响？

我国烧结厂我改善烧结矿的矿物组成，生产以铁酸钙为主要黏结相的高碱度烧结矿，烧结矿质量和冶金性能得到改善，有利于炼铁增产节焦。

（1）高品位铁精矿（含铁量﹥65%）生产高碱度烧结矿，碱度值为1.6（CaO/SiO₂）以上，矿物以铁酸钙为主，烧结矿质量和冶金性能大幅度获得改善。虽然熔剂用量稍有增加，但由于熔融温度降低，在提高烧结矿强度的同时，其燃料用量减少了。SiO₂含量愈低，节约燃料的幅度越大。

（2）低品味铁矿粉生产高碱度烧结矿，其碱度值达到3.0（CaO/SiO₂）以上时，各项指标才能改善。随着碱度的提高，烧结矿品味显著下降。

19、适宜返矿量可以节省固体燃料吗？

返矿是烧结矿的筛下产物，其粒度为0—5mm，其中含有一部分小颗粒的烧结矿和一部分未烧透的生料，具有疏松的结构，可以改善混合料的粒度组成，提高混合料透气性，加速烧结过程。同时，低熔点的矿物，促进液相矿物生成，改善烧结矿机械强度。返矿加入量直接影响到烧结矿产质量和燃料消耗。因此，适宜的返矿量既可以改善烧结矿产质量，有可以节省燃料。

20、为什么适宜负压烧结可节省固体燃料？

增加风机负压以适当地增加料层厚度，当烧结负压与料层厚度相适应时，可以达到高产、优质低耗的目的。近几年国内外烧结厂以改造风机、增加负压求节能。

烧结点火担负着把台车上的表层混合料燃的任务。一般点火器向混合料提供的热量是整个烧结过程所需热量的3%—7%，高者可达10%以上，因此点火过程的节能问题也大有文章可做。降低点火工艺能耗的措施主要是靠技术进步和科学管理，设计高效率的燃烧器，降低单位面积的供热量，减少炉体的热损失以及开展余热利用等。