梅钢四号烧结机配加氧化铁皮的生产试验

时间：2024-07-28

周康军

(上海梅山钢铁股份有限公司，江苏南京 210039)

氧化铁皮来自于热轧厂钢坯表面处理副产物。热轧加工时，由于钢铁和空气中氧的反应，常会大量形成氧化铁皮，造成堆积，浪费资源[4-6]。如果对这些资源合理利用，可以降低生产成本，同时可以起到环保节能的作用。从热轧厂氧化铁皮现场取样化验结果看，氧化铁皮含有较高的FeO，氧化铁皮中的FeO在烧结燃烧氧化成Fe2O3的过程中会大量放热，可替代部分焦粉，对降低固耗有一定效果，不但可以提高烧结矿铁品位[7]，而且可以有效减少焦粉使用量，通过降低固体燃料消耗可以达到降低烧结烟气NOx浓度的目的[8]。为了探索从源头治理和控制NOx排放，烧结分厂开展了工业试验，研究了从配矿开始的烧结过程各控制环节对NOx排放的影响，旨在为烧结源头减排NOx提供技术支持，实现烧结烟气NOx的源头治理。

1 试验过程

1.1 氧化铁皮

试验使用的氧化铁皮来自于梅钢热轧厂1422和1780生产线的副产品。表1为氧化铁皮现场取样的成分化验结果。从表1可以看出氧化铁皮的全铁含量高达72.29%，FeO含量为70.72%，氧化铁皮中杂质含量少，S的含量仅为0.02%。

试验所使用的含铁原料有：矿粉1、矿粉2、矿粉3、矿粉4等,燃料为焦粉,熔剂包括石灰石、生石灰、白云石。各种原料及燃料的化学成分见表2所示。

表1 氧化铁皮的化学成分(%)

表2 试验所用含铁原料和熔剂的化学成分(%)

1.2 试验安排

氧化铁皮的配加直接由5号配料仓配入，采用不参与配比计算的外配方式进行配比，为方便对比，试验分为两个阶段：基准期和试验期。基准期时间从2019年10月21日13时开始，持续到次日13时结束，选择其中具有代表性的数据作为基准值；试验期从10月22日13时开始，持续到次日13时结束，分别配加7%(试验期Ⅰ)和10%(试验期Ⅱ)氧化铁皮，选择其中具有代表性的数据作为试验值，与基准值作比较。试验期间，烧结生产正常，设备、工艺、试验条件保持相对稳定，碱度控制在1.9 ± 0.1。实验过程若机尾亚铁含量变化较大，根据机尾状况及时调整配碳量。

1.3 试验参数

梅钢四号烧结机设计有效烧结面积为450 m2，设计利用系数为1.3 t/(m2·t)；实验过程烧结机参数设置：烧结机速度1.9 m/min，BTP温度330-400 ℃。氧化铁皮采用外配方式配加，见表3。

2 实验结果分析

2.1 烧结矿质量的影响

由表4可知，实验期因添加10%的氧化铁皮和生石灰配比减少，使得烧结矿TFe上升了0.55%；而烧结矿转鼓指数下降了2.31%,一方面是因为氧化铁皮的配加，烧结矿中生成的含镁高强度矿物减少，如镁橄榄石、钙镁橄榄石、镁蔷薇辉石、镁黄长石等[9]；另一方面，由于SiO2下降0.35%，为了保持烧结矿碱度平衡烧结CaO相应减少，使得生石灰配比减少，液相量减少，导致强度下降。

表3 配比表

表4 烧结矿化学成分及强度

2.2 烧结生产指标的影响

由表5看，氧化铁皮外配7%后，焦粉使用量有降低趋势，相比基准值的焦粉使用量，在烧结总上料量(上料量+内返量+氧化铁皮量)没有变化的情况下，焦粉使用量减少13.66%，氧化铁皮外配7%和10%对焦粉配加量影响不大。

在外配加10%氧化铁皮后，烧结过程透气性明显下降，为了确保终点温度，上料量作了适当调整，在确保终点温度基本一致的情况下，配加7%的氧化铁皮对生产影响小，连续配加10%的氧化铁皮后对烧结过程影响明显，烧结负压上升0.9 kPa，烧结烟道温度下降18 ℃，产量下降3.27%。

表5 烧结生产指标

2.3 烧结烟气NOx和SO2的影响[10]

表6为烧结烟气NOx和SO2含量。从表6中可以看出，基准期时，烧结烟气SO2浓度为1320.12 mg/m3。当配加氧化铁皮后，随着焦粉配比的下降，烧结烟气SO2浓度也随之下降，在外配7%氧化铁皮时，烧结烟气SO2浓度下降至1093.31 mg/m3，下降比例达到17.2%。实验前烧结烟气NOx均值256 mg/m3，外配7%氧化铁皮烧结烟气NOx均值247 mg/m3，外配10%氧化铁皮烧结烟气NOx均值233.6 mg/m3，下降22.4 mg/m3，降幅为9.06%。从图1看，试验后单值烧结烟气NOx均值和控制限均有下降。

表6 烧结烟气NOx和SO2