富氧烧结工艺技术研究

富氧热风工艺

技术研究与应用2022年8月提纲3、富氧热风烧结工艺研究及参数优化2、富氧烧结技术国内外应用情况1、富氧烧结工艺简介4、富氧热风工业试验及生产实践5、小结1.富氧烧结工艺简介富氧烧结工艺在20世纪末就已经有了较为成熟的工艺路线，它是以提高空气中的氧气为手段，通过直接向烧结工艺中通入氧气为措施，解决燃料燃烧不充分和烧结温度过低的问题，在改善烧结矿质量的同时，降低燃耗。富氧烧结工艺有两种路线，即点火富氧和烧结富氧，点火富氧是在煤气点火时，将氧气混入助燃风机送风管中与空气混合，然后进行点火烧结。烧结富氧是在烧结台车上部加氧气，通过抽风负压进入料层内。富氧烧结时整体空气中氧气含量会有所提升，这些氧气通过风机或压缩空气吹入烧结系统中。在这样的环境下，烧结过程的氧化气氛增强，以确保燃料的充分燃烧。2.1在国外的研究与应用情况在国外如日本、前苏联、德国等研究得较早，1985年日本神户钢铁公司加古川厂就在其262m2烧结机上实际采用。加古川厂采用的是向料层吹氧的富氧烧结工艺。该厂在烧结机点火器后安装了两套4m×12m的移动式吹氧装置，供氧量10000Nm3／h(最大)，压力0.2kg/cm2，可沿台车宽度与烧结机身方向往料层内均匀吹氧。2.富氧烧结工艺在国内外应用情况韩国浦项富氧烧结研究与应用（1）采用实验和数值模拟方法，研究了不同吹氧位置条件下富氧烧结的效果。富氧烧结技术的关键在于选取合适的氧浓度和吹氧位置，吹氧时间也随氧浓度和吹氧位置的不同而发生改变。（2）技术要点：适宜的氧浓度为30％，吹氧流量为65L／min。从料层上部吹氧比从料层中部和下部吹氧其温度增幅更加明显。所需吹氧时间随吹氧位置的下移而延长，吹氧位置分别选择在料层上部、中部和下部时，所需吹氧时间分别为295—395s、479～574s和665～745S。（3）实施富氧烧结技术，能够提高焦粉燃烧率，加快料层的升温速度，有效地解决料层上部区域热量不足的问题，促进该区域燃料的完全燃烧，从而进一步改善烧结矿质量。

（4）实施富氧烧结后，料层厚度可以提高到1000mm以上。2.富氧烧结工艺在国内外应用情况2.2国内富氧烧结应用情况梅钢：（1）富氧烧结后，梅精矿的配比提高了10.03%，固体燃料配比减少了0.4%，点火温度下降了14℃，烧结矿转鼓强度提高了1.52%。（2）烧结矿矿相结构得到改善，铁酸钙和粘结相含量分别增加了1.1%和2.1%。韶钢：（1）富氧地点：烧结机热风罩段。

（2）富氧浓度在21％-23％时，烧结矿的综合物理性能指标最好。（3）表层烧结矿转鼓强度提高2.06%，成品矿转鼓强度提高2.06%，筛分指数下降0.68%；烧结矿粒度组成略有改善，-10mm粒级减少了6.21%。

2.富氧烧结工艺在国内外应用情况酒钢全精粉富氧烧结酒钢选烧厂1#、2#烧结机富氧烧结工艺主要由向烧结料层吹氧和富氧点火两部分构成。烧结机的机速和主管负压基本不变，烧结机的煤气流量下降了30m3/h。富氧烧结后表层烧结矿、返矿中的残碳含量分别较基准期下降了0.026%和0.11%，FeO下降了0.77个百分点。烧结矿质量得到改善，粒度组成中小粒级含量减少，转鼓强度和台时产量提高。

2.富氧烧结工艺在国内外应用情况700560140280420烧结过程各带分布及温度变化示意图干燥和预热带：燃料的着火和氧化，部分铁矿石的氧化和还原，组分间的固相反应。燃料燃烧引起料层温度升高，液相生成，CaO与烧结组分相互作用，磁铁矿氧化等。3.富氧热风烧结工艺研究富氧烧结机理富氧热风烧结、烟气循环烧结存在问题在烟气循环和热风烧结条件下，热风区域烟气O2含量降低，对烧结速度带来不利影响3.富氧热风烧结工艺研究3.富氧热风烧结工艺研究基准试验的料层温度曲线热风烧结的料层温度曲线在热风烧结条件下，热风的引入使得中上部料层最高温度提高、高温保持时间延长，降温速率降低，料层温度场得到优化热风烧结影响烧结指标的原因分析3.富氧热风烧结工艺研究富氧热风烧结试验方案在适宜热风制度条件下，考察富氧程度、时间以及富氧区间对烧结指标的影响3.富氧热风烧结工艺研究热风氧含量对烧结指标的影响试验方案O2含量/%烧结速度/mm·min-1成品率/%转鼓强度/%利用系数/t·m-2·h-1基准2124.0775.5366.731.66热风2021.1075.3867.021.62富氧热风2122.1378.0168.251.67富氧热风2222.6978.5969.261.69富氧热风2323.4378.9770.291.71富氧热风2424.1278.1269.761.70热风氧含量对烧结指标的影响（富氧时间14min、3-17min）富氧热风烧结条件下，随氧气浓度增加，烧结速度加快，成品率、转鼓强度、利用系数总体呈上升趋势，相比而言，适宜氧气含量为23%3.富氧热风烧结工艺研究富氧热风时间对烧结指标的影响试验方案富氧时间/min烧结速度/mm·min-1成品率/%转鼓强度/%利用系数/t·m-2·h-1基准-24.0775.5366.731.66富氧热风6min(3-9min)22.5677.2467.651.66富氧热风10min(3-13min)22.9478.0968.381.68富氧热风14min(3-17min)23.4378.9770.291.71富氧热风烧结时间对烧结指标的影响富氧热风烧结条件下，随富氧时间延长，烧结速度加快，成品率、转鼓强度、利用系数总体呈上升趋势，相比而言，适宜富氧时间与热风一直，均为14min3.富氧热风烧结工艺研究富氧热风烧结区间对烧结指标的影响试验方案富氧区间烧结速度/mm·min-1成品率/%转鼓强度/%利用系数/t·m-2·h-1基准-24.0775.5366.731.66热风富氧3-17min23.4378.9770.291.71热风富氧7-17min22.9978.3969.221.68热风富氧11-17min22.3677.4168.591.66富氧热风烧结区间对烧结指标的影响在适宜热风烧结条件下，富氧区间与热风区间同步时，各项烧结指标较优。3.富氧热风烧结工艺研究富氧热风烧结弥补了单一热风烧结过程料层氧含量降低，从而降低烧结速度的问题富氧热风烧结对烧结的作用分析3.富氧热风烧结工艺研究基准试验的料层温度曲线富氧热风烧结的料层温度曲线富氧热风烧结影响烧结的原因分析与基准方案相比，富氧热风条件下，烧结料层温度场得到优化3.富氧热风烧结工艺研究适宜富氧参数热风-富氧参数适宜值热风温度/oC200热风时间/min14热风覆盖区域/min3-17富氧浓度/%23富氧时间/min14富氧覆盖区域/min3-173.富氧热风烧结工艺研究对适宜制粒水分的影响方案混合料水分/%烧结速度/mm·min-1成品率/%转鼓强度/%利用系数/t·m-2·h-1基准方案9.2524.0775.5366.731.66适宜富氧热风方案9.2523.4378.9770.291.719.0023.1578.5170.851.688.7522.6477.3569.891.628.5021.8676.8069.511.55富氧热风烧结工艺对适宜混合料水分影响与基准方案相比，采用适宜富氧热风方案可小幅降低混合料水分参数优化3.富氧热风烧结工艺研究对适宜焦粉配比的影响试验方案焦粉配比/%烧结速度/mm·min-1成品率/%转鼓强度/%利用系数/t·m-2·h-1基准5.0024.0775.5366.731.66适宜富氧热风方案5.0023.4378.9770.291.714.7523.6779.3370.381.724.5023.2476.0766.471.65富氧热风烧结工艺对适宜焦粉配比的影响在富氧热风烧结条件下，焦粉配比从5.00%降低至4.75%时，烧结指标改善；当焦粉配比继续降低至4.5%时，烧结指标变差，但仍与基准方案相当参数优化3.富氧热风烧结工艺研究对适宜料层高度的影响方案料层高度/mm烧结速度/mm·min-1成品率/%转鼓强度/%利用系数/t·m-2·h-1基准82024.0775.5366.731.66适宜富氧热风方案82023.4378.9770.291.7185022.9178.3070.551.6688021.7777.9371.021.5690020.8377.6071.311.51富氧热风烧结工艺对适宜料层高度的影响与基准方案相比，采用适宜富氧热风方案可将适宜料层高度增加30mm参数优化3.富氧热风烧结工艺研究对适宜烧结负压的影响方案烧结负压/kPa烧结速度/mm·min-1成品率/%转鼓强度/%利用系数/t·m-2·h-1基准1224.0775.5366.731.66适宜富氧热风方案1222.9178.3070.551.6512.523.1578.9370.271.671323.5479.0670.331.7113.524.0178.6868.931.691424.2578.2468.111.68富氧热风烧结工艺对烧结负压的影响（850mm）与基准方案相比，在富氧热风的同时适当提高料层负压有助于烧结增产参数优化3.富氧热风烧结工艺研究富氧烧结工艺参数优化工艺参数基准值适宜值混合料水分/%9.259.00-9.25焦粉配比/%5.004.50料层高度/mm820850烧结负压/kPa1212.5-13参数优化3.富氧热风烧结工艺研究烧结矿化学成分与微观结构烧结试验方案化学成分/%RTFeFeOSiO2CaOMgOAl2O3PS基准56.139.855.4611.761.601.040.0410.0132.15200℃热风烧结55.9710.215.3211.801.731.030.0340.0172.21200℃富氧热风烧结55.388.415.4811.711.791.080.0450.0182.14富氧前富氧后SFCA—铁酸钙；M—磁铁矿H—赤铁矿；CS—硅酸盐3.富氧热风烧结工艺研究烧结矿冶金性能烧结试验方案RDI+3.15mm/%RI/%基准72.7580.57200℃热风烧结77.8881.59200℃富氧热风烧结79.3585.98富氧热风烧结方案烧结矿的还原粉化性和还原性烧结试验方案软化开始软化结束熔融开始滴落结束软化区间熔融区间软熔区间基准114312251311157382262430200℃热风烧结114412371316157293256428200℃富氧热风烧结115012391320157289252422富氧热风烧结方案所得烧结矿软熔性能/oC3.富氧热风烧结工艺研究热风-富氧参数适宜值热风温度/oC200热风时间/min14热风覆盖区域/min3-17富氧浓度/%23富氧时间/min14富氧覆盖区域/min3-17富氧可改善热风烧结料层氧含量低的现象，提高烧结速度，进一步改善各项烧结指标确定出了与太钢原料条件相适应的富氧热风烧结工艺制度：热风耦合富氧可在改善料层热量分布的同时提高烧结氧势，全面提高了烧结产量、质量指标实验室研究小结富氧-热风烧结对适宜工艺参数的影响：可小幅降低混合料水分、提高料层高度，适宜焦粉配比从5.00%降低至4.50%；在富氧热风条件下适当提高烧结负压有助于进一步实现烧结增产工艺参数基准值适宜值混合料水分/%9.259.00-9.25焦粉配比/%5.004.50料层高度/mm820850烧结负压/kPa99.5-10富氧-热风烧结对烧结矿产品性能的影响：富氧热风有助于改善烧结矿低温还原粉化率、还原性，缩小软熔温度区间。3.富氧热风烧结工艺研究富氧烧结实施为提高热风烧结的含氧量，在进入烧结机热风罩前的热风（环冷机中低温段梯级利用的热废气）主管道内接入氧气管道进行富氧，氧气来源于氧气管网，因管网压力高，为保证用气安全，经两次压力调节阀降压后使用。富氧流量调节可控，富氧量控制在4000-7000m3/h，对应热风富氧率为21-23%。富氧烧结技术实施与工业性试验工业试验期间氧气浓度为6000-7000m3/h，取得了产、质量指标改善（增产6.4%），焦粉配比降低（3.5%→2.8%）的效果。名称料层厚度机速台时产量主抽转速转鼓强度MSFeO富氧前8032.1057686678.9821.4210.51富氧后8122.1461386179.8721.769.12比较+9+0.04+37-5+0.89+0.34-1.394.富氧热风烧结工业试验及生产实践富氧烧结实践效果4.富氧热风烧结工业试验及生产实践名称转鼓强度MSFeO-10mm烧返台时产量富氧前80.6822.109.0523.3621.27611富氧后80.9922.148.7623.0519.39652比较+0.31+0.04-0.29-0.29-1.88+41烧结矿产、质量指标提升名称RI，%RDI+3.15mm，%开始软化温度，℃软化终了温度，℃软化区间，℃未富氧83.567