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降低燒結(jié)固體燃料消耗的途徑

點(diǎn)擊數(shù):122762016-07-11 16:56:33 來(lái)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(shí)際厚料層燒結(jié);在混合料中加生石灰;增加混合造球時(shí)間;預(yù)熱混合料;改進(jìn)點(diǎn)火器,提高料面點(diǎn)火質(zhì)量;減少燒結(jié)機(jī)漏風(fēng);燒結(jié)工藝過(guò)程的自動(dòng)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(guò)程,生成Fe3O4為主的礦物組成。燒結(jié)過(guò)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(shí),F(xiàn)e2O3就開(kāi)始分解,當(dāng)溫度超過(guò)1452℃時(shí),反應(yīng)加劇,需要熱量也增加,目前各燒結(jié)廠(chǎng)普遍推行低碳厚料層燒結(jié),使料層的溫度水平不致過(guò)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(guò)熔融帶后升至30%—35%,與磁鐵礦燒結(jié)時(shí)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(guò)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(guò)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(jì)算,燒結(jié)生產(chǎn)每用1kg軋鋼氧化鐵皮可以節(jié)省0.20kg無(wú)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(diǎn)礦物。還有金屬鐵氧化后放出的熱,可為燒結(jié)過(guò)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(duì)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(shí),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(guò)程熱利用率,從而節(jié)省燃料。同時(shí)CaO對(duì)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(guó)有一些燒結(jié)廠(chǎng)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(shí)由于焙燒溫度過(guò)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(guò)燒現(xiàn)象使活性度下降。

近幾年國(guó)內(nèi)外燒結(jié)廠(chǎng)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(chǎng)采取措施生產(chǎn)高活性生石灰,活性度超過(guò)300mL。生石灰活性度由150mL增加到304mL時(shí),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(duì)燒結(jié)燃料有何影響?

燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)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(guò)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(duì)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(wú)煙煤、焦粉等。在燒結(jié)過(guò)程中燃料經(jīng)過(guò)點(diǎn)火與氧作用,發(fā)生化學(xué)變化,其產(chǎn)生的熱量經(jīng)過(guò)點(diǎn)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(guò)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(guò)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(guò)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(shí),由于其比重輕,燒結(jié)布料時(shí),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(wú)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(guò)剩的缺點(diǎn)。

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(chǎng)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(wú)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(diǎn),即開(kāi)始無(wú)焰燒結(jié),熱廢氣經(jīng)過(guò)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(guò)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(guó)燒結(jié)用固體燃料,采用四輥破碎機(jī)開(kāi)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(guò)大會(huì)增加燃燒帶厚度及促使燃料偏析造成局部過(guò)熔。但若過(guò)粉碎,<0.5mm粒級(jí)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(guò)程要考慮到燃燒速度與傳熱速度相配合。因此對(duì)于某種礦石燒結(jié)要有一個(gè)適合的粒度要求。燃料粒度組成改善,是影響燒結(jié)過(guò)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(guò)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(chǎng)都采用0—3mm粒級(jí)的燃料,所以在排除0—0.5mm粒級(jí)燃料方面的潛力很大。燒結(jié)磁鐵精礦時(shí),采用0.5—3mm粒級(jí)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(wú)煙煤粒度。燒結(jié)時(shí),無(wú)煙煤粉的粒級(jí)中<0.5mm愈少愈好,<3mm為80%,各項(xiàng)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(chǎng)無(wú)煙煤中48.29%的0—3mm粒級(jí)部分篩出38.53%,減少了破碎過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)粉碎,使0.15—0.5mm粒級(jí)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(dòng)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(diǎn)和軟化溫度提高18%左右。同時(shí)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(lái),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(shí),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(guò)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?yàn)樯呒y石沒(méi)有碳酸鹽分解耗熱,同時(shí)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(duì)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(diǎn),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(shí),水汽在料層中冷凝,出現(xiàn)過(guò)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(guò)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(méi)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(guò)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(yàn)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(shí)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(lái)自冷卻機(jī)熱空氣,在點(diǎn)火器前加熱混合料,燃料消耗減少,透氣性改善,點(diǎn)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(duì)節(jié)省燃料有什么影響?

燒結(jié)混合料往臺(tái)車(chē)上布料時(shí),上層與中層的粒度組成差不多,但下層大顆粒將會(huì)增加,這樣下層含碳量也會(huì)增高,造成不必要的熱能損失,導(dǎo)致燃料消耗升高。國(guó)外燒結(jié)廠(chǎng)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(tái)車(chē)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(shí),燃料降低3%—5%。

(3)在布料時(shí)吹風(fēng),增大混合料層氣孔度和透氣性,使細(xì)粒級(jí)重新布置于料層的上層,粗粒級(jí)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(tái)車(chē)兩側(cè)安裝有蓖條,改善燒結(jié)過(guò)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(duì)能耗有何影響?

我國(guó)燒結(jié)廠(chǎng)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(shí),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(shí),各項(xiàng)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(guò)程。同時(shí),低熔點(diǎn)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(shí),可以達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)低耗的目的。近幾年國(guó)內(nèi)外燒結(jié)廠(chǎng)以改造風(fēng)機(jī)、增加負(fù)壓求節(jié)能。

燒結(jié)點(diǎn)火擔(dān)負(fù)著把臺(tái)車(chē)上的表層混合料燃的任務(wù)。一般點(diǎn)火器向混合料提供的熱量是整個(gè)燒結(jié)過(guò)程所需熱量的3%—7%,高者可達(dá)10%以上,因此點(diǎn)火過(guò)程的節(jié)能問(wèn)題也大有文章可做。降低點(diǎn)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(jì)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(kāi)展余熱利用等。

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