烧结配加兰炭的工业试验研究

王培培

（1.西安建筑科技大学， 陕西 西安 710055；2.陕西钢铁集团有限公司， 陕西 西安 710018）

试（实）验研究

烧结配加兰炭的工业试验研究

王培培1，2

（1.西安建筑科技大学， 陕西 西安 710055；2.陕西钢铁集团有限公司， 陕西 西安 710018）

为了降低烧结矿成本，陕钢通过兰炭替代部分焦粉作为烧结燃料的工业试验，确保烧结矿质量满足炼铁高炉使用生产技术要求的前提下，探索出了适宜的兰炭配加比例，达到降低生产成本的目的。

烧结 兰炭 配比

近年来，全球钢铁产能过剩，钢铁行业进入微利时代，降低生产成本，成为企业生产经营的关键[1]。烧结矿作为高炉的主要原燃料，其成本直接影响着生铁的成本，而原燃料费用约占生铁成本的25%，那么降低原燃料成本对降本增效至关重要，用价格低廉的燃料替代部分价格昂贵的焦粉是降低成本行之有效的方法[1，2]。

兰炭作为近年来发展起来的一种新型优质固体燃料[1]，具有固定碳高、比电阻率高、化学活性高、灰分低、硫分低、磷分低、水分低等“三高四低”的优点，且价格约为焦炭价格的一半，若能将其用于烧结生产替代部分焦粉，可在一定程度上降低烧结矿成本。因此，陕西钢铁集团有限公司（全文简称陕钢）通过烧结配加兰炭末工业试验，探索适宜烧结的兰炭配比，以期为降低烧结成本、优化炉料结构提供参考。

1 试验原、燃料条件

1.1 原料条件

本试验采用的含铁原料为混匀矿和返矿，溶剂为生石灰和轻烧白云石。为了确保不因原料供应波动对本次试验造成不稳定因素，陕钢根据物料库存及进购情况，保持了相对稳定的混匀矿及溶剂配比，其中，混匀矿是由巴西矿、大西沟矿、澳粉、塞拉利昂粉等8种含铁原料按一定比例混匀而成，具体原料和溶剂成分见表1。

1.2 燃料条件

燃料燃烧所产生的热量占烧结过程所需全部

热量的90%以上[1]。烧结过程中燃料的配加量、燃料的粒度组成、燃料的燃烧性质直接影响烧结过程中的温度和热量变化，进而影响到烧结料层的温度分布、热量分布、燃烧带厚度、料层透气性、烧结气氛、黏结相数量和质量等，并直接影响烧结矿的生产质量[1]。因此烧结生产对燃料质量有着很高的要求（固定碳含量高、灰分、挥发分含量低，粒度分布合理，可燃性好）。

1.2.1 燃料基本元素（见表2）

表1 含铁原料和溶剂化学成分 %

表2 燃料基本元素及发热量

由表2可见，两种燃料比较具有如下特点：

1）灰分：兰炭末灰分为11.54%，兰炭末比焦末的灰分低0.7%。

2）挥发分：兰炭末的挥发份为9.47%，为焦末的5.06倍。

3）含硫量：兰炭末中硫质量分数为0.30%，焦末中硫质量分数为39.47%。

4）固定碳：兰炭末中固定碳质量分数为77.58%，比焦末中低7.5%。

5）发热量：兰炭的发热量为5 404 kJ/g，而焦末为5 733 kJ/g。

兰炭S含量较焦末低，有利于环保。兰炭发热量较焦末略低，但挥发分远高于焦末，理论上兰炭的燃烧速度要高于焦末。

1.2.2 燃料灰分组分（见表3）

表3 燃料灰分组分 %

由上表3可见，两种燃料比较具有如下特点：

兰炭末灰分中Fe2O3、CaO、MgO含量高于焦末，SiO2、Al2O3含量低于焦末，有利于提升烧结矿品位，降低烧结熔剂消耗。

1.2.3 燃料灰分熔点（见表4）

表4 燃料灰分熔点 ℃

从上表4可以看出，兰炭末的软化温度和流动温度均低于焦末，灰分软化温度（熔点）和灰分流动温度降低，在烧结过程中容易生成液相，有利于矿石的烧结。

2 工业试验方案及条件

为探索适宜的兰炭配比，设计了6组方案分别进行试验，每组试验为期10 d，具体见表5。

表5 试验方案

试验期间，为确保烧结过程工艺质量稳定，保持含铁原料配比不变，燃料比在4.2%的条件下调整燃料结构，探索最适宜的兰炭替代焦末的比例。试验期间烧结机料层厚度为650mm，点火温度1 100℃±50℃。

3 试验结果与分析

3.1 实验过程

试验期间，各方案过程参数见表6。

表6 试验阶段烧结过程参数

3.2 试验结果（见表7，表8，表9）

表7 烧结矿化学成分及碱度

表8 烧结矿粒度组成及强度

表9 烧结矿冶金性能及成本

3.3 试验结果分析

针对试验过程和结果数据，同时结合实际生产过程，烧结系统配加兰炭后主要表现为：

1）从表6可以看出，随着兰炭配加量的增高，点火温度逐渐升高，这是因为兰炭与焦末相比其干馏不充分，孔隙度比焦末小，因此其燃烧性能没有焦粉好[1]。但是配加兰炭后烧结机速度和烟道压力并没有出现明显变化，说明兰炭的实际燃烧性能比较好，甚至比焦末还要好（燃烧带红层变薄）。

2）从表7所示，不同比例的兰炭配加对烧结矿的品位影响不大，因为烧结矿的品位主要与原料中各含铁原料的品位有关，所以改变燃料种类对烧结矿品位影响不大。另外，从表7可发现，方案4中兰炭配比30%时，烧结矿中FeO的含量较低，这对烧结矿还原性有利。

3）表8给出了落下试验后的烧结矿粒度分布组成，可以看出∶兰炭的配加比例在0～40%时虽然导致了烧结矿粒度组成有所变化，但粒度分布的差别不大，小于5mm的粉末均在6%左右，5～25mm烧结矿比例也都在70%以上。所以，用兰炭替代部分焦末燃料可以保证烧结矿有较好的转鼓强度。

4）从表9可见，兰炭配比从0～40%时，烧结矿冶金性能没有明显差别，当兰炭配比为50%时，烧结矿低温还原粉化性能明显变差。

5）从表9看出，烧结配加兰炭末后，燃料单耗增加。原因是兰炭的固定碳含量较焦末低，为了保证燃料带的高温区有足够的温度，必须通过增加燃料的用量来弥补替代燃料的发热量不足，因此呈现出燃料单耗上升的现象。但同时由于兰炭价格低、性价比较高以及易磨碎、利用率高，故燃料总体成本呈下降趋势[3]。从表9数据可以看出，兰炭配比为30%时，燃料成本最低。

4 结论

1）在一定条件下，兰炭替代部分焦末作为烧结燃料是可行的，但应适当提高燃料配比和烧结机点火温度。

2）兰炭替代部分焦末作为烧结燃料，兰炭的配加比例不大于40%时，对烧结矿的品位、粒度、转鼓强度以及冶金性能均不会产生太大影响。兰炭配加比例为30%时，烧结矿的强度和还原性相对较好。

3）兰炭配比为30%时，经济效益最佳。兰炭和焦末的差价越大，经济效益越显著。

[1] 付林林，孙涛，方俊杰，等.烧结过程用兰炭作为燃料替代焦粉的生产试验[J].河南冶金，2012，20（4）：6-8.

[2] 于韬，张建良，王喆，等.兰炭作烧结燃料对烧结矿质量的影响[J].烧结球团，2014，39（5）：10-13.

[3] 张海龙，郭清海，许崇德，等.烧结配加兰炭末工业试验研究[J].陕西冶金，2014，37（5）：21-23.

Industrial Test of Sintering Proportioning of Sem i-coke

W ang Peipei1,2
（1.Xi'an University of Architecture and Technology,Xi'an Shaanxi 710055;2.Shaanxi Iron and Steel(Group)Co.,Ltd.,Xi'an Shaanxi710018）

In order to reduce the cost of sintering,through the partial replacement of coke power by semi-coke as sintering fuel in the industrial test,and ensure the sintering quality meet the requirement of production technology of blast furnace,Shaanxi Steel Group explores a suitable coal adding proportion to reduce the costof production.

sintering;coke ratio;matching

TF046.4

A

1672-1152（2017）05-0028-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.05.11

2017-08-28

王培培（1985—），女，工程师，大学本科，毕业于西安建筑科技大学，现在西安建筑科技大学读工程硕士，从事专业为钢铁冶金。

（编辑：苗运平）