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(2010-09-25 11:13:39)
标签：
石灰石生石灰烧结 |
石灰石及生石灰对烧结的影响
作者：钟健
此文获得2010年全国炼铁新技术应用及节能减排研讨会优秀论文
前言
随着钢铁行业的发展，我国目前已成为世界上钢铁生产大国，钢铁产量的提升，含铁原料的价格增长以及环保所面临的降碳任务，对于钢铁行业的节能减排又有了新的要求；鉴于目前的现状，通钢烧结实验室针对通钢烧结的情况进行了烧结杯试验，目的通过实验找到合理的石灰石、生石灰的配比，达到烧结的最佳状态，降低烧结成本。
1
1. 1φ200mm烧结杯，抽风负压为16.5kpa，铺底料厚度28mm，料层混合煤气点火1050℃，点火时间1.5 min。
1. 2碱度基数：R=2.0，品位：54
1. 3料层厚度650mm
1. 4一次混合为人工混合，先将生石灰喷淋50℃水，消化10分钟后开始搅拌混匀，二次混合利用小混合机制粒。
2
表1
|
原料名称 |
原 |
||||||||
|
TFe |
CaO |
SiO2 |
MgO |
Al2O3 |
MnO |
S |
减量 |
水份 |
|
|
巴西(低) |
63.00 |
0.34 |
6.06 |
0.17 |
1.67 |
0.22 |
|
-1.6 |
6 |
|
杂 |
51.78 |
6.61 |
12.2 |
1.5 |
1.99 |
0.45 |
0.111 |
-1.6 |
6 |
|
铁 |
62.95 |
6.31 |
3.96 |
1.18 |
1.43 |
0.33 |
0.565 |
-1 |
6 |
|
筛 下 粉 |
54.97 |
11.08 |
6.79 |
2.34 |
1.38 |
0.29 |
0.024 |
0.21 |
2 |
|
精 |
65.82 |
0.57 |
7.47 |
0.46 |
0.34 |
0.01 |
0.292 |
2.18 |
8 |
|
巴西(高) |
65.53 |
0.08 |
2.23 |
0.21 |
0.7 |
0.7 |
0.015 |
-1.6 |
6 |
|
灰 石 粉 |
|
43.85 |
2.74 |
8.57 |
0.42 |
|
|
-42.76 |
2 |
|
生 石 灰 |
|
72.85 |
5.77 |
10.61 |
1.85 |
|
|
-5.03 |
0 |
|
焦 |
|
0.80 |
7.1 |
固定碳： 85.38 |
|
0.756 |
-83 |
15 |
|
表2
|
项目 |
巴西低 |
杂料 |
铁皮 |
筛下粉 |
精 粉 |
巴西高 |
灰石粉 |
生石灰 |
焦粉 |
烧残 |
|
实验样1 |
21.5 |
5 |
8 |
11 |
18 |
18 |
6.5 |
8 |
4 |
88.15 |
|
实验样2 |
21. |
5 |
8 |
11 |
18 |
18 |
8 |
7 |
4 |
87.58 |
|
实验样3 |
21 |
5 |
8 |
11 |
18 |
18 |
9.5 |
6 |
4 |
87.47 |
|
实验样4 |
21 |
5 |
8 |
11 |
18 |
18 |
10.3 |
5.5 |
4 |
87.45 |
|
实验样5 |
21 |
5 |
8 |
11 |
18 |
18 |
11 |
5 |
4 |
87.36 |
|
实验样6 |
21 |
5 |
8 |
11 |
18 |
18 |
12 |
4.5 |
4 |
87.45 |
|
实验样7 |
21 |
5 |
8 |
11 |
18 |
18 |
12.8 |
4 |
4 |
87.42 |
3
表3
|
项目 |
混合料粒度>3mm% |
混合料水份% |
烧结时间min |
烧成率% |
成品率% |
返矿率% |
转鼓指数% |
TFe |
FeO |
R2 |
|
实验样1 |
81.3 |
7.90 |
20.9 |
82.4 |
81.31 |
18.69 |
57.0 |
54.01 |
8.9 |
2.02 |
|
实验样2 |
81.4 |
7.80 |
21.4 |
83.0 |
82.00 |
18.00 |
59.0 |
54.02 |
8.87 |
2.03 |
|
实验样3 |
81.5 |
7.75 |
21.3 |
82.8 |
81.80 |
18.20 |
58.8 |
54.00 |
8.9 |
2.01 |
|
平均 |
81.4 |
7.82 |
21.2 |
82.7 |
81.70 |
18.30 |
58.3 |
54.01 |
8.89 |
2.02 |
|
实验样4 |
80.8 |
7.82 |
20.8 |
84.5 |
83.50 |
16.50 |
61.0 |
53.98 |
8.69 |
2.03 |
|
实验样5 |
80.3 |
8.00 |
20.7 |
83.3 |
84.00 |
16.00 |
61.3 |
54.00 |
8.91 |
2.02 |
|
实验样6 |
79.9 |
7.95 |
21.4 |
82.4 |
84.10 |
15.90 |
61.8 |
54.01 |
8.78 |
2.03 |
|
平均 |
80.3 |
7.92 |
21.0 |
83.4 |
83.87 |
16.13 |
61.4 |
54.00 |
8.79 |
2.03 |
|
实验样7 |
77.6 |
7.85 |
22.8 |
83.3 |
82.60 |
17.40 |
58.6 |
54.00 |
8.86 |
2.02 |
4
4.1 通过实验数据结果看，可分为三个部分
4.1.1 生石灰配比＞5.5%：烧结过程从烧结时间变化不大，混合料粒度大于3mm部分增加，烧结矿强度下降0.4%，返矿率增加2.2%。
4.1.2 生石灰配比4.5％～5.5％：此阶段混合料粒度＞3mm部分下降近1%，但烧结过程中烧结时间反而缩短，强度增加，返矿率下降。
4.1.3 生石灰配比＜4.5％：混合料粒度大于3mm部分明显下降，烧结时间延长，转鼓降低。
4.1.4 整个实验过程燃料消耗没有变化，亚铁变化不大。
4.2 原因分析
4.2.1 生石灰主要成分是CaO，其遇水即消化成消石灰Ca(OH)2后，在烧结料中起粘结剂的作用，增加了混合料的成球性，并提高了混合料成球后的强度，改善了烧结料的粒度组成，提高了料层的透气性；其次，由于消石灰粒度极细，比表面积比消化前增大100倍左右，因此与混合料中其他成分能更好的接触，更快发生固液相反应，不仅加速烧结过程，防止游离CaO存在，而且它还可以均匀分布在烧结料中，有利于烧结过程化学反应的进行。粒度细微的Ca(OH)2颗粒比粒度较粗石灰石颗粒更易生成低熔点化合物，液相流动好，凝结成块，从而降低燃料用量和燃烧带阻力。生石灰消化：CaO+H2O= Ca(OH)2，同时白灰消化时放出的热量，可提高混合料料温；但，烧结料会过分疏松，混合料堆密度下降，不利于烧结过程反应使烧结矿强度降低，返矿率增加；生石灰用量过多生球强度反而会变坏，在烧结布料和烧结过程中极易破碎，使烧结的透气性变差，产量下降；Ca(OH)2加热至580℃脱水成氧化钙，此过程在烧结的干燥带进行；同时Ca(OH)2极易吸收二氧化碳而成碳酸钙，Ca(OH)2＋CO2＝CaCO3↓＋H2O，此过程在烧结过程的原始混合料带进行反应，而脱出来的水随着抽风烧结又凝结在混合料中，容易增加烧结的过湿层，降低烧结速度，产量降低。另外，生石灰消化需要加水量为：1:0.32左右，生石灰量过多，烧结料水分不易控制。
4.2.2 石灰石中的细粉比精矿粘结性好，有利于混合料成球，而较粗的部分本身就具有良好的透气性，可以改善烧结料透气性。当碳酸钙加热至530℃时，分解出来的CO2大于空气中CO2的分压，CO2就能不断向空气中扩散，当温度达到898℃时，碳酸钙分解的理论平衡压力与周围空气的总压力相等，碳酸钙会发生剧烈的分解。
当石灰石粒度＜3mm部分达到或超过90%时，在烧结过程中的预热和干燥带石灰石几乎完全分解，放出CO2，起疏松料层作用，改善料层透气性。通过石灰石的加入，使垂直燃烧速度增加，产量提高；
石灰石量过多成球条件变坏，透气性变差，产量降低，同时矿物结晶不完全，强度下降，返矿增加。
4.2.3 Ca(OH)2的脱水反应及CaCO3的分解反应都是在烧结过程的干燥预热带进行，从分的利用了烧结过程的自动蓄热功能，所以合适的石灰石、生石灰的配比并不会给燃料消耗带来影响；从表三中的亚铁及焦粉配比能够看出来。
5
5.1 石灰石的粒度要保证在＜3mm部分达到或超过90%。
5.2 从实验室结果看：针对我厂的原料结构看生石灰配比在4.5%～5.5%为合适，相对原来生石灰配比6.5%，可降低1%，增加石灰石用量约1.5%。
5.3 降低生石灰配比、增加石灰石用量，成本分析效益：
生石灰价格：180元/吨，石灰石价格：50元/吨，节约成本：1.5元/吨，效益非常可观。
唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司、唐山金泉炉窑装备技术研究所设计建造的燃煤型环保节能石灰窑适用于各种煤炭、焦炭、焦炭丁、水煤浆等燃料，窑容从80-560m³，日产量从60-450吨。每烧一吨石灰用煤炭燃料110-140公斤。联系：13292421759
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