浅谈固体燃料结构对烧结工艺的影响

张龙

（河钢集团宣钢公司炼铁厂，河北 张家口 075100）

1 引言

进入21世纪，中国钢铁工业经过十几年的高速发展，钢铁企业大型化、自动化程度都达到了国际领先水平。同时，烧结生产工艺和技术也取得了飞越式发展。从烧结工艺角度来看，烧结生产的主要固体燃料是无烟煤和焦粉，它们的燃烧为烧结过程提供了绝大部分的热量，在燃料复杂的燃烧过程中，其燃烧行为和燃烧效果直接决定了烧结矿产的质量和各项冶金性能[1]。因此，选择适宜的固体燃料结构对提高烧结矿性能，降低固体燃耗，节约成本等具有重要意义。

2 宣钢烧结生产的基本现状

目前，宣钢主要的烧结生产设备有，360m2烧结机三台及其配套设备，单台日产一万余吨的烧结矿，为高炉提供优质原料。

2.1 宣钢烧结工艺技术的发展

①采用新技术和新工艺，三台烧结机实现混料系统自动加水和自动检测水分，保证混合料水分稳定可控。②采用厚料层烧结工艺，宣钢三台烧结机烧结料层都在750mm以上，基本实现了厚料层烧结技术，这有利于改善烧结矿的质量，降低烧结生产能源消耗。③采用混合料蒸汽预热技术，目前，宣钢三台烧结机在机头缓冲仓利用余热的回流蒸汽预热混合料，使混合料温度提高了15～20℃，改善了料层透气性，同时也解决了混合料仓的粘料问题。④宣钢三台烧结机都配备了余热发电项目，对环冷机冷却烧结矿的高温废气进行了回收，日发电30万余瓦，节约了能源，提高了经济效益。⑤采用废弃物回收利用技术：目前，通过在混合料大堆上配加钢渣粉等组成小混料，烧结除尘灰、炼钢红泥加入混合料等技术措施实现了钢铁生产废弃物的回收利用，降低了原料成本，提升了经济效益[2]。

2.2 宣钢烧结工艺存在的问题

烧结无烟煤种类多，成分不一，频繁切换煤种对烧结矿质量影响较大。设备老化严重，固体燃料粒度多有不达标现象，烧结布料偏析大，烧结矿各层质量差别较大。烧结亚铁按中上线控制，增加了烧结机篦条烧损程度，设备维护周期缩短，成本增加。

3 固体燃料对烧结过程的影响

3.1 固体燃料种类和配比对烧结过程的影响

烧结所用的固体燃料主要是焦粉和无烟煤，两者性质差别很大。因此，它们对烧结过程的温度变化区间、烧结矿的化学成分和各项冶金性能产生的影响也有很大区别。

①从固体燃耗上看，l～3mm粒级的无烟煤和小于2mm粒级的焦粉燃耗最低。若要考虑烧结矿产量和冶金性能等综合指标，则以大于0.5mm粒级的无烟煤，以小于3mm粒级焦粉的综合指标最好。②从燃料粒度上看，当无烟煤粒度小于1mm，就必须适当提高固体燃料的配比，才能保证烧结过程顺利进行，并且燃料损耗量较大。而当焦粉粒度小于0.5mm时，对烧结过程没有明显的不利影响，烧结能正常进行且固体燃料消耗不高。

3.2 固体燃料粒度对烧结过程的影响

①当固体粒度粒度过小时，燃料燃烧速度过快，燃烧带变窄，燃烧过程在高温段停留时间缩短，烧结产生的液相减少，形成的钙铁橄榄石少，烧结矿强度降低，成品率不高。另外，如果煤粉粒度过小，煤粉所占容积比提高，降低了烧结料层的透气性和垂直燃烧速度，烧结生产率明显下降，产量降低。②当固体燃料的粒度过大时，碳燃烧速度变慢，燃烧带变宽，烧结高温段时间长，烧结料层透气性变差，垂直烧结速度降低，利用系数降低。另外，在布料过程中，燃料偏析增大，大颗粒焦粉或煤粉聚集在料层底部，使料层下部热量明显高于上部，从而出现过熔现象，进而导致烧结料层的透气性下降，并且容易出现粘蓖条现象，设备维护周期缩短，降低作业率。

3.3 固体燃料结构对烧结矿质量的影响

3.3.1 固体燃料结构对烧结矿还原性的影响

随着混合料配碳量的增加，烧结矿还原性逐渐变差，主要原因是配碳增加，烧结燃烧带加长，液相产生多，烧结矿微观结构中薄壁结构增多，烧结成品矿中FeO含量增加，还原性降低。另一方面，焦粉粒度增加，偏析使下部烧结矿亚铁明显高于上部，烧结矿成分不均，影响高炉的稳定进行。

3.3.2 固体燃料结构对烧结矿强度的影响

研究表明，用焦粉当做固体燃料时，烧结速度比使用无烟煤时要快，而垂直烧结速度过快会导致烧结过程中，料层在高温段停留时间变短，烧结矿强度有所降低。为了保证烧结矿强度，就必须加大燃料配比，调整焦粉和煤粉的配比比例，适当提高煤粉配比，提高烧结过程中高温段停留时间。另一方面，由于煤粉的着火点比焦粉低，适当提高煤粉配比可以促进焦粉的燃烧，提高表层矿的成矿率，烧结矿成矿过程得到保障，烧结成品率也就得到提高。因此，适宜的固体燃料配比，对稳定烧结矿强度具有十分重要的作用。

3.3.3 固体燃料结构对烧结矿低温还原粉化性能的影响

固体燃料配比增加有利于烧结矿中钙铁橄榄石的形成，从而为降低烧结矿在低温还原过程中的热应力创造了条件[3]。适当降低焦粉配比，可以提高烧结矿中钙铁橄榄石含量，降低玻璃质含量，使烧结矿在还原过程中产生的热应力降低，保证烧结矿低温还原粉化性能的稳定。

4 结语

综上所述，在烧结生产中，要不断优化入烧燃料结构，控制合理的焦煤比，加大燃料粒度抽查，保证合理的燃料粒度，减少混合料中燃料偏析，提高混合料透气性，保证烧结矿亚铁强度，低温还原粉化性能的稳定，为高炉提供优质原料，实现烧结生产降本增效的目标。