科林斯达兰炭燃料对烧结矿冶金性能的影响研究

亓俊杰

（莱芜职业技术学院，山东 济南 271100）

当今时代工业发展迅猛，冶金行业竞争日益激烈，以钢铁制造为代表的冶金行业越来越重视生产能耗和燃料成本的降低问题。在钢铁制造生产过程中，烧结工序是非常重要的一个环节，烧结工序主要是将粉末或粉末压坯加热到一定温度，然后再冷却到室温的过程，过程结束后，粉末聚集体转变成晶粒的聚集体，使烧结体的强度大幅度增加。烧结过程用的燃料一般是焦粉或者是洗精煤，两者的价格较为昂贵，致使烧结成本增加，此外，两者烧结工序的能耗也比较大，所以许多企业一直在研究使用新型材料代替焦粉和洗精煤来进行烧结矿的生产，以达到降低能耗和成本的目的。兰炭是近几年出现的一种新型材料，采用神府煤田的优质侏罗精煤烧制而成，与传统的烧结燃料有许多不同之处，兰炭具有固定碳含量高、灰分低、含硫低、含磷低的“三低一高”的特点，而且兰炭的市场价格也要低于焦粉和洗精煤，所以兰炭有着可代替传统烧结燃料的绝对优势。

1 试验条件与方法

1.1 试验原料

试验采用焦粉和科林斯达兰炭作为烧结矿燃料，试验前对两种燃料的性能参数进行检测，本次试验使用的兰炭为科林斯达兰炭，它具有以下几个特点：水分和挥发分都高于焦粉，固定碳的质量分数低于焦粉，但均符合烧结燃料的指标要求，另外兰炭的硫含量远低于焦粉中的硫含量，硫含量低更有利于烧结，可以有效减少烧结过程中对设备的腐蚀。兰炭和焦粉的具体指标情况如表1所示。

表1 燃料工业分析和粒度分布 %

1.2 试验方法

为了测试兰炭的使用效果，本次试验采用烧结杯进行试验，烧结杯尺寸为Φ320 mm×500 mm。首先在烧结杯底部加入1.5 kg的烧结矿作为底料；将二次混合的料采用多点加入法逐一加入到烧结杯中，点火时间为2 min，点火负压为6 kPa，烧结过程中抽风负压为10 kPa；点火完成后，以废气温度的最高值记作烧结终点；温度下降到一定值后，通过破碎取样检测其性能指标和质量指标。分别调整兰炭的替代比例为0、20%、30%、40%，以验证不同比例下烧结矿冶金性能的变化。

2 试验结果与分析

烧结杯试验的检测性能指标主要有垂直烧结速度、成品率、转鼓强度、平均粒径以及烧结矿的还原性和还原粉化率等几个指标。其中，垂直烧结速度是影响产量多少的主要指标；转鼓强度则反映了烧结矿的冷态机械强度，转鼓强度越高，烧结矿越不容易被粉化；而还原性和还原粉化率则是烧结矿冶金性能的重要指标，还原性好的烧结矿在冶炼时具有高生产率和低能耗的优点。

2.1 烧结杯试验结果

烧结杯试验结果如表2所示。

表2 烧结杯试验结果

由表2可知，兰炭替代比例在30%时，得到的烧结矿成品率最高达到了78.9%，继续提升比例至40%，出现了成品率下降问题，这可能是因为垂直烧结速度过快，导致高温保持时间缩短，使得烧结强度下降，进而影响了成品率；此外，兰炭替代比例在30%时的转鼓指数也是最高，得到的烧结矿不易被粉化，添加兰炭后得到的烧结矿平均粒度均在22 mm左右，说明兰炭的添加对烧结矿的粒度没有影响。综合烧结矿的成品率和转鼓指数，兰炭的替代比例在30%为最佳。

2.2 烧结矿的冶金性能

分别对烧结矿的还原性和低温还原粉化率进行了检测，烧结矿冶金性能指标如表3所示。

表3 烧结矿冶金性能

由表3可知，加入兰炭后烧结矿的还原性出现变化，兰炭替代比例为30%时，不管是H2还原还是CO还原，烧结矿的还原性均为最大，这可能是因为兰炭的加入，使烧结矿中易被还原的Fe2O3含量增加，所以还原性增加，说明兰炭的加入可以有效改善烧结矿的还原性。此外，兰炭比例为20%和30%时，转鼓指数（+3.15 mm）迅速提高，而提高至40%的比例后，该值开始下降。综合分析可知，兰炭可以减少烧结矿的低温还原粉化情况，但是兰炭加入过多会加剧低温还原粉化的发生。

3 结论

1）试验表明科林斯达兰炭可以替代部分焦粉用作烧结矿的燃料，且当兰炭替代比例为30%时，使用效果最佳；

2）因为兰炭中含有较多的CaO、MgO等矿物质，可以有效提高烧结矿的转鼓指数，从而使烧结矿的强度增加，且不易被粉化；

3）兰炭可以改善烧结矿的还原性和低温还原粉化性能，以30%替代比例为最佳，综合来看兰炭可以用作烧结矿的燃料，从而有效降低烧结能耗和生产成本。