镜铁山铁矿石还原焙烧竖炉燃烧控制分析研究

2021-04-08李广文刘长东

现代矿业 2021年2期

李广文刘长东

（酒钢集团选烧厂）

酒钢镜铁山铁矿为一大型火山沉积变质热液迭加成因的铁矿床，由于后期构造运动，使矿体分成桦树沟和黑沟矿区2 部分［1］。镜铁山铁矿矿石结构构造有不规则条带状、块状、浸染状等。主要有用矿物有镜铁矿、褐铁矿、镁菱铁矿，磁铁矿、黄铁矿少量；脉石矿物主要有石英、碧玉、重晶石及少量铁白云石，围岩为千枚岩［2］。镜铁山铁矿石属于典型难选铁矿石，块矿采用竖炉进行还原磁化焙烧，焙烧矿通过弱磁选工艺进行选别，可有效提高金属回收率［3］，但是块矿磁化焙烧竖炉工艺能耗较高，特别是煤气消耗量较大，有效提高煤气利用效率可降低铁矿石的加工成本。

1 矿石及煤气

1.1 矿石

还原磁化焙烧原料为镜铁山镜铁矿石，各矿体矿物组成见表1。

从表1 可以看出，矿石中主要矿物为镜铁矿，还有部分菱铁矿和褐铁矿，脉石矿物有碧玉、石英、千枚岩、重晶石、铁白云石等，属于典型的难选铁矿石。

1.2 煤气

用于还原磁化焙烧的煤气由自产高炉煤气和焦炉煤气按照一定比例混合而成。

从表2 可以看出：高炉煤气主要有效成分为CO及少量的H2和CH4；焦炉煤气主要有效成分为H2，其次为CH4和CO。

2 不同磁化焙烧条件下废气成分变化情况

通过对废气中CO 含量的测定，进行加热煤气量、还原煤气量、空煤比、燃烧室温度、还原带温度、入炉物料粒级、搬出制度、台时处理量等工艺参数优化研究，确定最佳工艺制度，达到提高煤气利用率，降低废气CO含量，节能降耗的目标。

2.1 搬出对烟气CO含量的影响

从竖炉搬出机停止运行开始检测废气中的CO含量，每2 min记录1次数据，考查竖炉搬出机停止运行后废气中CO 含量的变化情况。试验条件：加热煤气量3 900 m3/h、空煤比1.1、还原煤气量1 100 m3/h，试验结果见图1。

从图1 可以看出，竖炉搬出机停止运行后，废气中CO 含量持续降低，搬出机停止运行18 min 后，竖炉废气中CO含量趋于平稳。

由于镁菱铁矿的存在，反应释放CO，竖炉在搬出状态时，矿石在竖炉内运动，矿石间缝隙增加，反应释放的CO 快速进入废气系统。当竖炉停止搬出时，矿石堆积，矿石间缝隙变小，反应释放的CO 缓慢进入废气系统，导致废气中CO 含量随竖炉搬出状态而变化。

竖炉搬出为间歇性搬出，南北两侧搬出机交替运行，10 min 为一个周期，竖炉废气成分含量检测采取10 min连续检测取平均值的方式。

2.2 加热煤气量对烟气CO含量的影响

通过调整加热煤气用量，考察不同加热煤气量对烟气CO含量的影响，试验条件：还原煤气量1 100 m3/h、空煤比1.1，试验结果见图2。

从图2 可以看出，随着加热煤气用量的增加，废气中的CO 含量呈上升趋势，降低加热煤气用量可以减少废气中的CO 含量，但是焙烧矿质量下降，所以不宜通过降低加热煤气用量的方法减少废气中的CO含量。

2.3 还原煤气量对烟气CO含量的影响

通过调整还原煤气用量，考察不同还原煤气量对烟气中CO 含量的影响，试验条件：加热煤气量3 900 m3/h、空煤比1.1，试验结果见图3。

从图3可以看出，降低还原煤气用量可以降低废气中CO 含量，表明增加还原煤气用量导致未发生还原反应的煤气进入废气系统，造成废气中的CO 含量上升。增加还原煤气用量，废气中CO 含量呈上升趋势，焙烧矿质量先上升后下降，表明还原煤气用量不易过剩，还原煤气过剩既不利于焙烧矿质量，同时也不利于提高煤气利用效率。