淺談固體燃料結構對燒結工藝的影響

張龍

（河鋼集團宣鋼公司煉鐵廠，河北 張家口 075100）

1 引言

進入21世紀，中國鋼鐵工業經過十幾年的高速發展，鋼鐵企業大型化、自動化程度都達到了國際領先水平。同時，燒結生產工藝和技術也取得了飛越式發展。從燒結工藝角度來看，燒結生產的主要固體燃料是無煙煤和焦粉，它們的燃燒為燒結過程提供了絕大部分的熱量，在燃料復雜的燃燒過程中，其燃燒行為和燃燒效果直接決定了燒結礦產的質量和各項冶金性能[1]。因此，選擇適宜的固體燃料結構對提高燒結礦性能，降低固體燃耗，節約成本等具有重要意義。

2 宣鋼燒結生產的基本現狀

目前，宣鋼主要的燒結生產設備有，360m2燒結機三臺及其配套設備，單臺日產一萬余噸的燒結礦，為高爐提供優質原料。

2.1 宣鋼燒結工藝技術的發展

①采用新技術和新工藝，三臺燒結機實現混料系統自動加水和自動檢測水分，保證混合料水分穩定可控。②采用厚料層燒結工藝，宣鋼三臺燒結機燒結料層都在750mm以上，基本實現了厚料層燒結技術，這有利于改善燒結礦的質量，降低燒結生產能源消耗。③采用混合料蒸汽預熱技術，目前，宣鋼三臺燒結機在機頭緩沖倉利用余熱的回流蒸汽預熱混合料，使混合料溫度提高了15～20℃，改善了料層透氣性，同時也解決了混合料倉的粘料問題。④宣鋼三臺燒結機都配備了余熱發電項目，對環冷機冷卻燒結礦的高溫廢氣進行了回收，日發電30萬余瓦，節約了能源，提高了經濟效益。⑤采用廢棄物回收利用技術：目前，通過在混合料大堆上配加鋼渣粉等組成小混料，燒結除塵灰、煉鋼紅泥加入混合料等技術措施實現了鋼鐵生產廢棄物的回收利用，降低了原料成本，提升了經濟效益[2]。

2.2 宣鋼燒結工藝存在的問題

燒結無煙煤種類多，成分不一，頻繁切換煤種對燒結礦質量影響較大。設備老化嚴重，固體燃料粒度多有不達標現象，燒結布料偏析大，燒結礦各層質量差別較大。燒結亞鐵按中上線控制，增加了燒結機篦條燒損程度，設備維護周期縮短，成本增加。

3 固體燃料對燒結過程的影響

3.1 固體燃料種類和配比對燒結過程的影響

燒結所用的固體燃料主要是焦粉和無煙煤，兩者性質差別很大。因此，它們對燒結過程的溫度變化區間、燒結礦的化學成分和各項冶金性能產生的影響也有很大區別。

①從固體燃耗上看，l～3mm粒級的無煙煤和小于2mm粒級的焦粉燃耗最低。若要考慮燒結礦產量和冶金性能等綜合指標，則以大于0.5mm粒級的無煙煤，以小于3mm粒級焦粉的綜合指標最好。②從燃料粒度上看，當無煙煤粒度小于1mm，就必須適當提高固體燃料的配比，才能保證燒結過程順利進行，并且燃料損耗量較大。而當焦粉粒度小于0.5mm時，對燒結過程沒有明顯的不利影響，燒結能正常進行且固體燃料消耗不高。

3.2 固體燃料粒度對燒結過程的影響

①當固體粒度粒度過小時，燃料燃燒速度過快，燃燒帶變窄，燃燒過程在高溫段停留時間縮短，燒結產生的液相減少，形成的鈣鐵橄欖石少，燒結礦強度降低，成品率不高。另外，如果煤粉粒度過小，煤粉所占容積比提高，降低了燒結料層的透氣性和垂直燃燒速度，燒結生產率明顯下降，產量降低。②當固體燃料的粒度過大時，碳燃燒速度變慢，燃燒帶變寬，燒結高溫段時間長，燒結料層透氣性變差，垂直燒結速度降低，利用系數降低。另外，在布料過程中，燃料偏析增大，大顆粒焦粉或煤粉聚集在料層底部，使料層下部熱量明顯高于上部，從而出現過熔現象，進而導致燒結料層的透氣性下降，并且容易出現粘蓖條現象，設備維護周期縮短，降低作業率。

3.3 固體燃料結構對燒結礦質量的影響

3.3.1 固體燃料結構對燒結礦還原性的影響

隨著混合料配碳量的增加，燒結礦還原性逐漸變差，主要原因是配碳增加，燒結燃燒帶加長，液相產生多，燒結礦微觀結構中薄壁結構增多，燒結成品礦中FeO含量增加，還原性降低。另一方面，焦粉粒度增加，偏析使下部燒結礦亞鐵明顯高于上部，燒結礦成分不均，影響高爐的穩定進行。

3.3.2 固體燃料結構對燒結礦強度的影響

研究表明，用焦粉當做固體燃料時，燒結速度比使用無煙煤時要快，而垂直燒結速度過快會導致燒結過程中，料層在高溫段停留時間變短，燒結礦強度有所降低。為了保證燒結礦強度，就必須加大燃料配比，調整焦粉和煤粉的配比比例，適當提高煤粉配比，提高燒結過程中高溫段停留時間。另一方面，由于煤粉的著火點比焦粉低，適當提高煤粉配比可以促進焦粉的燃燒，提高表層礦的成礦率，燒結礦成礦過程得到保障，燒結成品率也就得到提高。因此，適宜的固體燃料配比，對穩定燒結礦強度具有十分重要的作用。

3.3.3 固體燃料結構對燒結礦低溫還原粉化性能的影響

固體燃料配比增加有利于燒結礦中鈣鐵橄欖石的形成，從而為降低燒結礦在低溫還原過程中的熱應力創造了條件[3]。適當降低焦粉配比，可以提高燒結礦中鈣鐵橄欖石含量，降低玻璃質含量，使燒結礦在還原過程中產生的熱應力降低，保證燒結礦低溫還原粉化性能的穩定。

4 結語

綜上所述，在燒結生產中，要不斷優化入燒燃料結構，控制合理的焦煤比，加大燃料粒度抽查，保證合理的燃料粒度，減少混合料中燃料偏析，提高混合料透氣性，保證燒結礦亞鐵強度，低溫還原粉化性能的穩定，為高爐提供優質原料，實現燒結生產降本增效的目標。