一种新型烧结增效剂在马钢的试用研究

马钢第一炼铁总厂 张永中 文振国 曹建民

摘 要：介绍了该烧结增效剂的试用背景，简要分析了其基本机理。阐述了该增效剂在马钢的试用情况，并进行了效益评价，同时给出了改进意见。
关键词：烧结 增效剂 试用 效果

1 前言
马钢一铁总厂现有三台中型烧结机和九座中型高炉，烧结总有效面积为285m2，高炉总有效容积为3300m3，这种工艺配套，造成了烧结产能明显不足，高炉烧结矿入炉率一直不足62%。这一客观现状，迫使高炉不得不增加高价“块矿”和球团矿的使用量。而烧结矿的综合价位，较之两种代用矿，明显低廉，并且烧结矿的综合冶炼性能，较之“块矿”也有较大的优势。所以，在优质低耗的基础上，提升烧结产能，成为一铁总厂的一项迫切任务。
基于这一背景，马钢一铁总厂决定探索和遴选适合自身工艺条件的烧结增效剂，希望通过这类新技术的应用，达到增产、优质和降耗的目的。在经过一系列短周期定性试用几家添加剂之后，初步选择了效果较好的一种新型添加剂，作为进一步研究对象。

2 新型烧结增效剂的机理简析
烧结过程中，煤粉是在非可燃物的包围中燃烧的，与单纯的燃烧方式不同。这种“镶嵌式”燃烧方式，决定了煤的结构裂解和氧化不同于纯燃烧，效率不高。该增效剂可以通过控制和改变煤在燃烧中的结构裂解，提高煤的反应活性，达到提高燃烧效率、控制燃烧气氛和改善燃烧环境的目的。在改善煤的燃烧条件的同时，也增加了适量的氧离子，催化CO2的二次反应，产生CO，扩大了氧化区。这些无疑改善和提高了煤的有效使用水平，有利于烧结。

该增效剂一方面使得燃烧反应速度加快，另一方面由于燃烧废气中可燃气体减少，CO2和水分子含量增高，使得气体热容量增大，气体的传热速率加快，所以，烧结热波前沿移动速度和火焰前沿移动速度都同步提高，这促成了垂直烧结速度的加快，从而有利于增产节能。在正常配碳量的烧结料中，加入该增效剂，高温区的温度较之无增效剂要高。配加该增效剂后，烧结还原性气氛会增强，这减少和抑制了正硅酸钙的形成，有利于赤铁矿和铁酸钙的生成，从而为烧结矿强度的提高创造了有利条件。
这种新型增效剂是以低温烧结和燃煤气化理论作为基础的，归纳起来，主要起助燃剂、增氧剂、阻凝剂、稳定剂和催化剂等五种试剂的作用，对于提高烧结生产率，改善烧结矿的显微结构和还原性，降低燃耗，都有着积极的功效。
该烧结增效剂的主要化学组成见表1。

表1 某新型烧结增效剂的主要化学成分组成
化学组成 Fe3O2 CaCl2·2H2O Aa2B4O7·H2O Al2O3 MgO 稀土元素 其它
配 比/% 3-8 5-10 20-25 10-5 8-10 10-15 15-25

3 烧结增效剂在马钢一铁总厂的工业试验
3.1 原料条件及试验方法
3.1.1 原料条件
马钢一铁烧结系统只设置了一个简易的混匀料场，含铁原料只有50%左右参与混匀造堆，混匀矿占全料比40%。由于单堆吨位较小，只有3万吨左右，所以堆次更换频繁，基本上5-7天就要更换一个堆次，且料种不能长周期稳定。
表2给出了试验期间混匀矿的堆次、配比及化学成分。表3是试验期间各堆混匀矿成分的波动数据统计。表4给出了试验期间全料比的配用情况。
表2 各堆混匀矿配料比及其化学成分
品种 TFe（%） SiO2（%） CaO（%） MgO（%） Al2O3
（%） S
（%） P
（%） 192堆～197堆配比（%）
192 193 194 195 196 197
轧钢皮 69.61 2.75 2.00 0.5 0.8 0.08 0.03 12 8 8 8
桃精 55.76 7.15 5.32 0.51 0.40 0.13 0.009 9 9 8 7 6 7
姑粉 53.00 17.00 1.05 0.28 0.83 0.06 0.33 10 9 10 8.5 8 8
恰那粉 63.30 3.33 0.03 0.15 1.90 0.02 0.06 12 12 18 6
麦克粉 63.71 3.33 0.49 ---- ---- 0.022 ----- 17 25 16
炉灰 36.65 7 6.05 1.92 2.15 0.3 0.074 12 10 10 10 12 12
烧粉 57 5.5 9.7 2.8 1.45 0.035 0.02 20 26 25 25 28 30
混粉 56.93 5.10 8.5 1.0 0.66 0.18 0.009 10 6 8 5
钢渣 15.85 11.96 46.79 7.82 --- --- ---- 3 3 3 3 3 3
印果粉 62.5 4.00 0.10 0.47 2.20 0.01 0.03 17 18 18.5 20 18
污泥 55.8 1.9 12 4.12 --- 0.155 0.066 2 2 2 2 2 2
合计 102 102 102 102 102 102

注：配比达102%，是因为污泥2%未参加内配料。

表3 试验用混匀矿的化学成分、标准偏差
混匀矿堆 TFe SiO2 CaO S H2O
X Max Min σ X Max Min σ
192# 55.17 55.85 54.20 0.4864 5.65 6.19 4.80 0.3820 5.62 0.07 7.08
193# 55.45 56.43 54.68 0.3859 5.89 6.76 5.07 0.5186 5.89 0.07 7.17
194# 55.10 56.24 54.49 0.4236 5.97 6.71 5.46 0.3592 5.78 0.06 7.28
195# 55.15 56.34 54.10 0.5325 6.42 7.23 5.50 0.5007 5.99 0.07 7.34
196# 55.49 57.02 54.29 0.7521 6.17 6.83 5.67 0.2949 6.14 0.06 7.22
197# 55.19 56.04 54.42 0.5057 6.36 7.30 5.90 0.4435 6.15 0.07 7.21

 品种 TFe
（%） SiO2
（%） CaO
（%） MgO
（%） Al2O3（%） S
（%） P
（%） 与混匀矿各堆对应的配比（%）
192 193 194 195 196 197
巴西粉 65.02 3.54 0.07 0.15 1.9 0.015 0.009 6 6 9 9 9 9
卡拉粉 67.5 0.08 0.04 0.07 0.90 0.02 0.06 16 16 13 13 13 13
PB粉 62.55 3.55 0.10 0.30 2.20 0.08 0.02 17.7 18.1
哈布粉 62.00 4.20 0.10 0.47 2.30 0.01 0.03 19.4 20 20 20
桃粉 50.74 8.8 8.5 1.00 0.66 0.18 0.009 4 4 2 2 2 2
混匀矿 56.85 6.61 5.32 --- ---- 0.07 --- 40 40 40 40 40 40
云粉 --- 1.25 30.1 20.86 --- ---- --- 7 7 7 7 7 7
灰石 --- 1.23 53.40 0.7 --- --- --- 0.5 0.1 0.4 0.5 0.5
生石灰 --- 1.13 87.09 0.06 --- ---- --- 5.3 4.9 5.1 5.1 5 5
煤 灰份 10.07 挥发份 10.60 C 79.33 ---- 3.5 4 4 3.5 3.5 3.5
合计 100 100 100 100 100 100

表4 试验期间全部配料比情况

从表2、表3可以看出，试验期间使用的6堆混匀矿的配比都不一样，原料条件变化大；混匀造堆过程相对稳定，混匀矿TFe、SiO2的标准偏差均在考核控制范围之内。（考核：σTFe≤0.85，σSiO2≤0.7）。